DE1758713C3 - Mauerwerkartige Auskleidung für bei hohen Temperaturen betriebene öfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mauerwerkartige Auskleidung in Form von Wänden, Becken od. dgl. für bei hohen Temperaturen betriebene öfen, wie SM-Öfen, Konverter oder Pfannen, bestehend aus zusammengesetzten Mauerwerksteinen, welche jeweils aus hintereinander geschichteten Teilen aus feuerfesten, keramischen Werkstoffen aufgebaut sind, die mittels in senkrecht zu ihrer Schichtung verlaufenden Ausnehmungen angeordneten Verbindungsstücken in ihrer gegenseitigen Lage gehalten sind.

Es sind zusammengesetzte Mauerwerksteine für die Auskleidung von öfen der eingangs genannten Art bekannt (GB-PS 9 06 095), die aus mehreren hintereinander geschichteten Blöcken bestehen, die mit Hilfe von Verbindungsstücken zusammengehalten werden, welche sich in entsprechenden senkrecht zur Schichtung verlaufenden Ausnehmungen erstrecken.

Es ist fernerhin bekannt, eine mauerwerkartige Auskleidung von Industrieöfen dadurch vorzunehmen, daß durch ihre Formgebung ineinandergreifende Steine in Verbindung mit metallischen Elementen lose so aufeinander geschichtet werden, daß die Steine, welche wiederum eine blockartige Ausbildung aufweisen, bei Einwirkung von hohen Temperaturen sich unabhängig voneinander ausdehnen und verschieben können. (FR-PS 11 79 497)

Den bekannten Ausführungen der Steine bzw. mauerwerkartigen Auskleidungen für bei hohen Temperaturen betriebene öfen haftet der gemeinsame Mangel an, daß infolge des Temperaturwechsels sowie ungleichmäßiger Ausdehnungen, durch chemische Reaktionen oder Phasenwechsel leicht Risse entstehen oder Abplatzungen im Bereich ihrer dem Ofeninneren zugekehrten Oberflächen auftreten. Hierdurch ergibt sich ein beachtlicher Verschleiß, der wesentlich größer ist, als er nur durch die chemischen Reaktionen oder den Abrieb bedingt wäre. Alle Versuche, hier durch eine bestimmte Körnung des Aufbaues der Steine Abhilfe zu schaffen, haben zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine mauerwerkartige Auskleidung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die im Vergleich zu den bekannten Ausführungen eine wesentlich höhere thermische und mechanische Belastbarkeit aufweist und somit zu einer Erhöhung der Standfestigkeit der Auskleidung führt.

Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich die genannte Auskleidung erfindungsgemäß dadurch, daß die Steine aus Platten bestehen, die, über die Dicke der Auskleidung gesehen, in Richtung ihrer kürzesten Achsen entsprechend einer Plattendicke von 20 bis maximal 50 mm auf dem Verbindungsstück angeordnet sind, welches aus feuerfestem, keramischem Werkstoff hergestellt ist und sich durch Durchgangslöcher der Platten erstreck;, wobei die Durchgangslöcher der Platten und der Querschnitt des Verbindungsstückes so aufeinander abgestimmt sind, daß die Platten auf dem Verbindungsstück in ihrer Lage fixiert sind.

Der aus den Platten zusammengesetzte Stein bildet ein einheitliches Ganzes, wobei die Einzelteile sich so gegeneinander verschieben können, daß bei thermischer, chemischer oder mechanischer, mit Raumänderungen verbundener Beanspruchung keine Spannungen entstehen können, die groß genug sind, die Bruchgrenze des Materials zu überschreiten und zur Rißbildung oder zu Abplatzungen führen. Die Einzelteile des Steines können dabei aus feinkörnigen, nach den Regeln der Oxidkeramik zusammengesetzten Massen gefertigt sein. Sie sind dann sehr dicht und fest. Sie können aber auch aus üblichen feuerfesten Massen mit dem üblichen Kornaufbau bestehen und sind dann porös und nachgiebig. Im ersten Falle ist der aus den Platten zusammengesetzte Stein sehr gasdicht und schlackenfest, währed er im zweiten Falle besonders widerstandsfähig ist gegen mechanische Beanspruchung.

Da erfahrungsgemäß bei den üblichen feuerfesten Steinen Risse und Abplatzungen in Abständen von 20 bis 50 mm von der Feuerraumseite parallel zu dieser Seite auftreten, ist bei den Steinen gemäß vorliegender Erfindung die Plattendicke in der Größenordnung von 20 bis 50 mm vorgesehen, wobei die zweckmäßige Plattenstärke von der chemischen Zusammensetzung der Steine und den im Ofen herrschenden Bedingungen abhängt. Die jeweilig optimale Plattendicke muß rechnerisch oder experimentell ermittelt werden, wobei aus wirtschaftlichen Gründen die größte zulässige Dicke gewählt werden sollte.

Die Halterung bzw. Fixierung, d. h. die Aufrechterhaltung der Lage der einzelnen Platten auf den Verbindungsstücken kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Verbindungsstück auf seiner Länge verjüngt ausgebildet ist und die Durchgangslöcher der Platten in ihrer Schichtfolge dem jeweilig ihnen zugeordneten Querschnitt des Verbindungsstückes angepaßt sind, wobei die Platte mit dem kleinsten Loch am Verbindungsstück gesichert ist, z. B. mittels eines Splintes.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Verbindungsstück entlang einer senkrecht zur Schichtung verlaufenden Wandung eine Zahnung aufweist, in die wenigstens ein Teil der auf dem Verbindungsstück angeordneten Platten eingreift Dabei kann das Verbindungsstück im Vergleich zu den Löchern der Platten in Richtung der Zahntiefe eine um die Eingreiftiefe der Zahnung geringere Abmessung aufweisen und der bei Eingriff der Platten in die Zahnung entstehende freie Querschnitt der Löcher in den Platten durch ein einschiebbares Verriegelungsstück ausgefüllt sein.

Bei einer gezahnten Ausbildung des Verbindungsstükkes können die Löcher in den Platten gleichgroß und gleichgestaltet sowie mit in die Zahnung eingreifenden Ansätzen versehen sein, oder aber es können von Platte zu Platte größere und kleinere Löcher abwechseln und jeweils die Platten mit den kleineren Löchern in eine Zahnvertiefung des Verbindungsstückes eingreifen, während sich die Platten mit den größeren Löchern auf von den Zahnköpfen gebildeten Rippen abstützen.

Um eine günstige Verzahnung und Verbundbauweise bei der Bildung der Ausmauerung zwischen den einzelnen aus Platten bestehenden Steinen sicherzustellen, empfiehlt es sich, in der Schichtfolge der Platten jeweils Platten mit in der Draufsicht größeren Abmessungen und Platten mit in der Draufsicht kleineren Abmessungen hintereinander anzuordnen, wobei die größere Platten allseitig über die kleineren Platten überstehen.

Weitere zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren und in den Unteransprüchen dargestellt.

Anhand der Fig. 1 bis 4 wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Stein, wie er zu der neuen mauerwerkartigen Auskleidung verwendet wird, entsprechend der Schnittlinie B-B in Fig. 2,

F i g. 2 einen waagerechten Schnitt durch den Stein der F i g. 1 entlang der Schnittlinie A-A,

Fig.3 einen Schnitt durch einen als Gitterstein ausgebildeten Stein nach der Schnittlinie S-ßin F i g. 4,

Fig.4 einen Schnitt durch einen Gitterstein nach F i g. 3 entlang der Schnittlinie A-A.

Der Stein nach den Fig. 1 und 2 besteht aus den Platten 1 und 2, dem Verbindungsstück 3 und dem Verriegelungssplint 5. Die Platten 1 und 2 weisen parallel ihrer kürzesten Achse Durchgangslöcher 9 bzw. 10 auf. Die in F i g. 1 unterste Platte 1 ist bei der Verwendung des Steines in einer Ofenausmauerung dem feuerraum zugewandt.

Die Löcher 9 in den Platten 1 sind größer als die Löcher 10 in den Platten 2. Die Löcher 9 und 10 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Die kürzeren Seiten der Rechtecke sind eleichiane. während die längeren

Seiten der Löcher 9 in der Platte 1 länger sind als die längeren Seiten der Löcher 10 in den Platten 2. Die kleineren Löcher 10 in den Platten 2 sind dabei gegenüber den größeren Löchern 9 in den Platten 1 noch im Querschnitt der Platte 2 nach zwei benachbarten Seiten verschoben. Die Wandungen der Löcher 9 und 10 sind an drei Seiten senkrecht übereinander angeordnet. An der vierten Seite springt also die Wandung der Löcher 10 in den Platten 2 in den durch die Löcher 9 und 10 gebildeten Kanal vor. Auch stehen durch diese Anordnung an zwei benachbarten Seiten die Platten 1 und an den beiden anderen benachbarten Seiten die Platten 2 vor. In den durch die Löcher 9 und 10 gebildeten Kanal ist das Verbindungsstück 3 eingesetzt. Es ist rechteckig gestaltet und weist an den beiden längsten Seiten und an einer kurzen Seite glatte Flächen auf. An der vierten Seite besitzt es vorstehende Rippen 4. Diese vorstehenden Rippen 4 greifen unter die Platten 2. Die Höhe der Rippen 4 entspricht der Stärke der Platten 1. Die Tiefe ist gleich der Differenz zwischen den längsten Seiten der Löcher 9 in den Platten 1 und der Löcher 10 in den Platten 2. Die Breite ist gleich der Länge der kleinsten Seite der Löcher 9 bzw. 10. Der Abstand der Rippen 4 voneinander entspricht der Stärke der Platten 2. Um die Verankerung des Steines im Mauerwerk, insbesondere in Decken, zu vereinfachen, besitzt das Verbindungsstück 3 an einem Ende einen Hängeansatz 7, der im vorliegenden Falle T-förmig ausgebildet ist. Die längste Seite des rechteckigen Querschnittes des Verbindungsstückes 3 einschließlich der Höhe der Rippen 4 ist kleiner als die längste Seite der Löcher 10 in den Platten 2. Sobald das Verbindungsstück 3 eingesetzt und die Rippen 4 zwischen die Platten 2 geschoben sind, wird in den Raum zwischen der den Rippen 4 gegenüberliegenden Seitenfläche des Verbindungsstückes 3 und den Seitenwandungen der Löcher 9 und 10 der Verriegelungssplint 5 eingeschoben. Dadurch werden Verbindungsstück 3 und Platten 1 und 2 so miteinander verbunden, daß eine handhabungsfeste Einheit entsteht. Der Verriegelungssplint 5 kann auf einer oder mehreren Seiten mit einer Auflage 6 aus verbrennbarem Material versehen sein bzw. zwischen den Seitenflächen des Splintes 5 und der Seitenfläche des Verbindungsstückes 3 bzw. den Wandungen der Löcher 9 und 10 können Einlagen aus solchem Material angeordnet sein. Der Querschnitt des Splintes 5 wird dann kleiner gehalten als der Querschnitt des verbliebenen Hohlraumes. Beim Anheizen des Ofens verbrennen diese verbrennbaren Stoffe und der Stein bzw. seine Einzelteile können sich ausdehnen. Die Stärke der Einlagen bzw. Auflagen ist entsprechend zu bemessen. Auch ist es möglich, die Höhe der Rippen 4 geringfügig größer zu halten, als die Stärke der Platten 1. In die so gebildeten Fugen zwischen den Platten 1 und 2 können Einlagen aus verbrennbarem Material gelegt werden, die beim Anheizen des Ofens ebenfalls verbrennen, so daß die Platten sich auch ohne weiteres in Richtung der kürzesten Achse der Platten 1 und 2 ausdehnen können. Insbesondere, wenn der Stein als Hängestein in Decken u. dgl. benutzt wird, ist es zweckmäßig, die Vorderflächen der Rippen 4 nach unten vorspringend abzuschrägen. Die Platten I können dann, wenn die darunterliegenden Platten 2 verschlissen sind, nicht abrutschen. Die die Vorderfläche der Rippen 4 berührende Seitenwandung der Löcher 9 ist dann ebenfalls entsprechend abgeschrägt Um zu verhindern, daß eine Platte 2 herausfällt, wenn die diese Platte tragende Rippe 4 verschlissen ist, ist es zweckmäßig, auch zwischen den Rippen 4 die Seilenfläche des Verbindungsstückes 3 und die diese berührende Wandung des Loches 10 in den Platten 2 entsprechend abzuschrägen.

Bei der dargestellten Ausführungsform springen die Platten 1 an zwei benachbarten Seiten vor und die Platten 2 an den beiden anderen benachbarten Seiten. Beim Zusammenbau einer erfindungsgemäßen mauerwerkartigen Auskleidung aus den vorgenannten Steinen

ίο greifen also zwei benachbarte Steine ineinander, so daß ein guter Verband erreicht wird. Um diesen zu erreichen, ist es jedoch auch möglich, jeder zweiten Platte senkrecht zur kürzesten Achse einen größeren Durchmesser zu geben und beim benachbarten Stein umgekehrt einen kleineren. Die Löcher 9 und 10 in den Platten 1 und 2 brauchen dann nicht gegeneinander versetzt zu sein; vielmehr greifen die Platten mit dem größeren Querschnitt untereinander, so daß ebenfalls ein guter Verband erreicht wird. Die Stärke der Platten 1 und 2 parallel der kürzesten Achse beträgt nicht mehr als 50 mm, vorzugsweise 20 bis 50 mm. Die Einzelteile des zusammengesetzten Steines sind als gebrannte oder chemisch gebundene feuerfeste Körper ausgebildet oder nach oxidkeramischen Verfahren hergestellt. Bei

2s der genannten Stärke der Einzelteile ist die Gefahr, daß die Einzelteile beim Anheizen und während des Betriebes eines Ofens reißen, nur sehr gering. Beim Zusammenbau der Steine ist es möglich, zur Schaffung von Hohlräumen eine oder mehrere aufeinanderfolgende» de Platten 1,2, insbesondere an dem der Feuerraumseite abgekehrten Ende nicht einzusetzen. Durch die so gebildeten Hohlräume kann zur Kühlung des Mauerwerkes Kühlluft u. dgl. geblasen werden. Es ist jedoch auch möglich, um den Wärmeverlust durch das Mauerwerk möglichst gering zu halten, die so gebildeten Hohlräume mit Isoliermitteln, z. B. Isoliersteinen, zu füllen.

In den Fig.3 und 4 ist ein als Gitterstein ausgebildeter Stein dargestellt. Die Bezugszeichen 2,3, 4 und 5 betreffen die gleichen Teile wie in den F i g. 1 und 2. Von den einzelnen Platten sind die mit den größeren Löchern nicht eingesetzt. Es folgen also zwei Platten 2 mit kleineren Löchern 10 aufeinander, zwischen denen ein Hohlraum in Größe der nicht eingesetzten Platten verbleibt. Das Verbindungsstück 3 weist an jedem der beiden Enden einen hakenförmigen Ansatz 11 auf. Dabei ist der hakenförmige Ansatz 11 an dem einen Ende gegenüber dem am anderen Ende um 180° gedreht. Die Seitenflächen der Platten 2 sind parallel der kürzesten Achse der Platten 2 sind abgestuft. Die zurückspringende Stufe 12 ist bei zwei benachbarten Platten auf den einander zugekehrten Seiten angeordnet Bei den benachbarten Steinen weisen die sich berührenden Platten 2 jeweils auf der gegenüberliegenden Seite eine zurückspringende Stufe 12 auf. Dadurch wird beim Zusammenbau der Steine ein fester Verband erreicht Die äußeren, parallel der kürzesten Achse der Platte 2 laufenden Kanten sind abgeschrägt, um den glatten Zusammenbau zweier benachbarter Steine zu gewährleisten. Die Verbindungsstücke 3 werden mit ihrer längsten Achse quer zur Richtung des Mediums, dessen Wärme ausgetauscht werden soll, angeordnet Die Strömungsrichtung der Medien, deren Wärme ausgetauscht werden soll, verläuft im allgemeinen von oben nach unten bzw. umgekehrt Irgendwelche Ablagerungen sind also nur auf den nach oben gerichteten Flächen der Verbindungsstücke 3 und der Verriegelungskeile 5 möglich.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Mauerwerkartige Auskleidung in Form von Wänden, Becken od. dgL für bei hohen Temperaturen betriebene öfen, wie SM-Öfen, Konverter oder Pfannen, bestehend aus zusammengesetzten Mauerwerksteinen, welche jeweils aus hintereinander geschichteten Teilen aus feuerfesten, keramischen Werkstoffen aufgebaut sind, die mittels in senkrecht zu ihrer Schichtung verlaufenden Ausnehmungen angeordneten Verbindungsstücken in ihrer gegenseitigen Lage gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steine aus Platten (1, 2) bestehen, die, über die Dicke der Auskleidung gesehen, in Richtung ihrer kürzesten Achsen entsprechend einer Plattendicke von 20 bis maximal 50 mm auf dem Verbindungsstück (3) angeordnet sind, welches aus feuerfestem, keramischem Werkstoff hergestellt ist und sich durch Durchgangslöcher (9,10) der Platten erstreckt, wobei die Durchgangslöcher der Platten und der Querschnitt des Verbindungsstückes so aufeinander abgestimmt sind, daß die Platten auf dem Verbindungsstück in ihrer Lage fixiert sind.

2. Mauerwerkartige Auskleidung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) auf seiner Länge verjüngt ausgebildet ist und die Durchgangslöcher (9; 10) der Platten (1,2) in ihrer Schichtfolge dem jeweils ihnen zugeordneten Querschnitt des Verbindungsstückes angepaßt sind, wobei die Platte mit dem kleinsten Loch am Verbindungsstück gesichert ist, z. B. mittels eines Splintes.

3. Mauerwerkartige Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) entlang einer senkrecht zur Schichtung verlaufenden Wandung eine Zahnung aufweist, in die wenigstens ein Teil der auf dem Verbindungsstück angeordneten Platten (1,2) eingreift.

4. Mauerwerkartige Auskleidung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) im Vergleich zu den Löchern (9, 10) der Platten (1,2) in Richtung der Zahntiefe eine um die Eingreiftiefe der Zahnung geringere Abmessung aufweist und der bei Eingriff der Platten in die Zahnung entstehende freie Querschnitt der Löcher in den Platten durch ein einschiebbares Verriegelungsstück (5) ausgefüllt ist.

5. Mauerwerkartige Auskleidung nach den Ansprüchen 1 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (9,10) in den Platten (1,2) gleichgroß und gleichgestaltet sowie mit in die Zahnung eingreifenden Ansätzen versehen sind.

6. Mauerwerkartige Auskleidung nach den Ansprüchen 1 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von Platte zu Platte (1 bzw. 2) größere und kleinere Löcher (9 bzw. 10) abwechseln und jeweils die Platten mit den kleineren Löchern in eine Zahnvertiefung des Verbindungsstückes (3) eingreifen, während sich die Platten mit den größeren Löchern auf von den Zahnköpfen gebildeten Rippen abstützen.

7. Mauerwerkartige Auskleidung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rippen zugekehrte Lochwandung der Platten (I) abgeschrägt ist und die Rippen eine entsprechende Abschrägung aufweisen.

8. Mauerwerkartige Auskleidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schichtfolge der Platten (1,2) jeweils Platten mit in der Draufsicht größeren Abmessun-

S gen und Platten mit in der Draufsicht kleineren Abmessungen hintereinander angeordnet sind, wobei die größeren Platten allseitig über die kleineren Platten vorstehen.

9. Mauerwerkartige Auskleidung nach einem oder ίο mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) an einem Ende einen Hängeansatz (7) aufweist

10. Mauerwerkartige Auskleidung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

is dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen einem Teil der hintereinander angeordneten Platten (1,2) mit brennbarem Material gefüllte Dehnungsfugen belassen sind.

11. Mauerwerkartige Auskleidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsstück (5) auf einer oder mehreren Seitenflächen mit brennbarem Material zur Bildung von Dehnungsfugen versehen ist.

12. Mauerwerkartige Auskleidung nach einem 2s oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 zur Verwendung für ein Gitterwerk von Regeneratoren od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1 bzw. 2) auf dem Verbindungsstück (3) unter Belassung eines Zwischenraumes in der Stärke einer Platte hintereinander angeordnet sind.

13. Mauerwerkartige Auskleidung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten entlang ihrer umlaufenden Seitenränder abgestuft sind und daß die zurückspringenden Stufen der jeweilig korrespondierenden Platten benachbarter Steine auf den einander zugekehrten Seitenangeordnet sind (F i g. 5).

14. Mauerwerkartige Auskleidung nach den Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der Platten in der Draufsicht gesehen abgeschrägt sind (F i g. 6).

15. Mauerwerkartige Auskleidung nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (3) an beiden Enden die letzte Platte überragt und die überragenden Stücke hakenförmig ausgebildet sind, wobei die hakenförmigen Stücke an den beiden Enden nach entgegengesetzten Seiten gerichtet sind.