DE19713562A1 - Jig arrangement for ceramic materials to be fired with ceramic support rods - Google Patents
Jig arrangement for ceramic materials to be fired with ceramic support rodsInfo
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Abstract
Description
Das Verfahren mit Vorrichtung bezieht sich auf das Trocknen und Brennen von keramischen Formlingen, wie schon in der Patent- Anmeldung 19710045.7 beschrieben.The device method relates to drying and firing ceramic moldings, as already in the patent Application 19710045.7 described.
Insbesondere naß geformte Formlinge, z. B. stranggezogene Ziegel, werden zuerst einem Trocken- und dann einem Brennvorgang unter zogen. Meist werden die Formlinge in getrennten Vorrichtungen behandelt, und erfordern dann einen aufwendigen Umladevorgang mit Maschinen, Arbeitskraft und Wärmeverlusten. Daher führte die Entwicklung zu gekoppelten Trocken- und Brennsystemen, z. B. ITO, mit einlagigem Brennen und Trocknen auf Brennwagen ohne Umlade vorgang.In particular, wet-shaped moldings, e.g. B. extruded bricks, are first subjected to a drying and then a burning process pulled. Mostly, the moldings are in separate devices treated, and then require a complex reloading process with machines, manpower and heat loss. Hence the Development to coupled drying and firing systems, e.g. B. ITO, with single-layer firing and drying on kiln cars without reloading process.
Mehrmaliges Brennen wird nach dem Stand der Technik in der Keramik mit Brennhilfsmitteln durchgeführt, wie in der Porzellan-, Sanitär- und Baukeramik. Repeated firing is carried out according to the state of the art in the Ceramics carried out with kiln furniture, as in porcelain, Sanitary and building ceramics.
Die Brennhilfsmittel aus feuerfestem Material stellen im allgemeinen einen erheblichen Gewichtsfaktor dar, der als Ballast erhitzt und gekühlt werden muß.The firing aids made of refractory material in the generally represents a significant weight factor, which as Ballast must be heated and cooled.
Die massiven Stützen und Platten aus Schamotte behindern ferner einen schnellen Brand. Hinzu kommt, daß die Lasten aus Brenngut und Brennhilfsmitteln den Brennherd belasten, der im Fall von Wagentunnelöfen entsprechend feste, schwere Wagendecks erfordert. Solche behindern einen schnellen Brand obendrein.The solid supports and plates made of chamotte also hinder a quick fire. Add to that the loads from firing and kiln furniture load the stove, which in the case of Car tunnel kilns require solid, heavy car decks. These also hinder a rapid fire.
Nicht selten betragen das Gewicht von Wagendeck- und Brennhilfs mittel ein mehrfaches des Brenngutgewichts.It is not uncommon for the weight of wagon deck and kiln aids to be medium a multiple of the weight of the kiln.
Und bei selbst schweren baukeramischen Erzeugnissen (z. B. Dach ziegel) ist das Brenngutgewicht geringer als das Gewicht von lasttragendem Wagendeck und Brennhilfsmittel (Kassetten), siehe letzte Seite Ziegelindustrie 1996.And for even heavy building ceramic products (e.g. roof brick), the weight of the kiln is less than the weight of load-bearing wagon deck and kiln furniture (cassettes), see last page brick industry 1996.
Bemühungen, solches Ballastgewicht zu vermindern, führten zum Einsatz von Brennhilfsmitteln aus hitzebeständigen Stählen, z. B. Brennunterlagen oder Rungen an Brennwagen, um horizontale Kräfte aus dem Brenngut aufzufangen als Widerlager.Efforts to reduce such ballast weight have led to Use of kiln furniture made of heat-resistant steels, e.g. B. Firing pads or stanchions on firing cars to ensure horizontal forces to collect from the kiln as an abutment.
Es war nur teilweise von Erfolg, beschieden unter günstigen Bedingungen, wie keine zu hohe Brenntemperatur und keine größeren Kräfte. Außerdem blieb die Entwicklung bei den schweren lastaufnehmenden Brennwagendecks, die wegen ihrer Ausführung in Schamotte einem schnelleren Brand im Wege stehen.It was only partially successful, given cheap Conditions such as no high firing temperature and no major ones Powers. In addition, the development remained with the heavy load-bearing vehicle decks, which because of their execution in Fireclay in the way of a faster fire.
Zum begrenzten Einsatz für dünnwandiges Brenngut konnten sich Rollenöfen durchsetzen. Jedoch eignen sich solche Öfen für schwerere Massenerzeugnisse nicht, die keine schnelle Behandlungs zeit erlauben.The limited use for thin-walled firing material could Enforce roller ovens. However, such ovens are suitable for heavier bulk products don't have no quick treatment allow time.
Das Verfahren soll auch für trocken gepreßte keramische Erzeugnisse geeignet sein, die lediglich einen Brennvorgang erfordern, oder auch Erzeugnisse, bei denen ein Trockenvorgang voraus erfolgte. The process is also intended for dry-pressed ceramic products be suitable that only require a burning process, or also products that have been dried beforehand.
So z. B. im getrockneten Zustand glasierte Klinker oder Sanitär keramik etc.So z. B. in the dried state glazed clinker or plumbing ceramics etc.
Auf Strangpressen steif verpreßte Formlinge, insbesondere wie z. B. in den Angelsächsischen Ländern, ist eine Verbesserung der Trocken- und Brennverhältnisse des seitherigen Aufeinanderschichtens auf Brennwagen erforderlich. Es müssen zu lange Behandlungszeiten mit ungleichen Schwindungen und Oberflächenbeeinträchtigungen seither in Kauf genommen werden.Moldings rigidly pressed on extrusion presses, in particular how e.g. B. in the Anglo-Saxon countries, is an improvement in Dry and burning conditions of the previous stacking required on kiln cars. Treatment times are too long with uneven shrinkage and surface impairments have been accepted since then.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren mit Vorrichtung zu schaffen, bei dem:
Starting from the prior art, it is an object of the invention to provide a method with an apparatus in which:
- a) Das Brennen und Trocknen von keramischen Erzeugnissen in Lagen übereinander und in Abständen dazu möglich ist.a) The firing and drying of ceramic products in layers one above the other and at intervals is possible.
- b) Das Verhältnis von Brenngutgewicht zu Brennhilfsmittelgewicht günstiger gestaltet wird.b) The ratio of the weight of the kiln to the weight of the kiln furniture is made cheaper.
- c) Im Falle von Tunnelöfen das Wagendeck keinen Lasten aus Brenn gut und Brennhilfsmitteln ausgesetzt werden muß.c) In the case of tunnel ovens, the car deck does not have any burner loads well and kiln furniture must be exposed.
- d) Ein schnelles Trocknen und Brennen möglich ist, durch Einzel lagerung und allseitige Umspülung der Erzeugnisse mit Trocken luft und Ofengas.d) A quick drying and burning is possible by single Storage and all-round washing of the products with dry air and furnace gas.
- e) Eine lange Lebensdauer von Brennhilfsmitteln erreichbar ist.e) A long service life of kiln furniture can be achieved.
- f) Beim Transport des Brenngutes während des Trocken- und Brennvorganges und außerhalb zum Be- und Entladen kein über sensibles Handling und Behandeln mit Bruchgefahr zu befürchten ist (z. B. Rangieren von Wagen und Brennhilfsmitteln). f) When transporting the firing material during the drying and Burning process and outside for loading and unloading no over sensitive handling and handling with risk of breakage (e.g. maneuvering wagons and kiln furniture).
- g) Ein Umladevorgang zwischen Trocken- und Brennprozeß nicht erforderlich ist wo die Erzeugnisse es erlauben, z. B. bei Ziegelerzeugnissen.g) A reloading process between the drying and firing process is not is required where the products allow, e.g. B. at Brick products.
- h) Durch unbelastetes Brennen sollen höhere Brenntemperaturen ermöglicht werden mit höherer Druckfestigkeit, Frostbeständig keit und Maßhaltigkeit der Produkte.h) Unloaded firing should result in higher firing temperatures are made possible with higher pressure resistance, frost resistant accuracy and dimensional accuracy of the products.
- i) Das Verfahren soll sowohl in Durchlauf als auch stationären Brenn- und Trockenräumen anwendbar sein.i) The procedure should be both continuous and stationary Combustion and drying rooms can be used.
- j) Durch konzentrische Formlingsanordnung soll auch die Möglichkeit geschaffen werden, wo nützlich, das Behandlungsgut während der thermischen Behandlung um eine Achse horizontal zu bewegen.j) The possibility should also be created by concentric arrangement of the moldings be created where useful, the material to be treated during thermal treatment about an axis horizontally move.
Die Erfindung schließt als Zusatzanmeldung die Patent-Anmeldung 197 10 045.7 ein, und geht von dieser aus. Die Zusatzanmeldung bezieht sich auf eine erweiterte Gestaltung und Anwendung des Erfindungsgedankens. Die Hauptanmeldung offenbart einen Brenn wagenaufbau, bei dem Formlinge auf Tragstäben (2) in lockerer Besatzweise im Trockner und/oder Ofenraum etagenweise überein ander angeordnet sind. Dabei werden die Lasten aus Formlingen und Tragmittel über innengekühlte Hohlstützen in den Brennherd abgetragen, z. B. Brennwagenchassis.The invention includes, as an additional application, patent application 197 10 045.7, and is based on this. The additional application relates to an expanded design and application of the inventive concept. The main application discloses a kiln car body, in which moldings on supporting rods ( 2 ) are loosely trimmed in the dryer and / or furnace space one above the other. The loads from moldings and suspension elements are transferred to the hearth via internally cooled hollow supports, e.g. B. Brennwagen chassis.
Das in der Hauptanmeldung offenbarte Ausführungsbeispiel weist Hohlstützen mit übereinander angeordneten Konsolen auf. Wobei auf Trägern die Tragstäbe der Formlinge lose aufliegen. Zum Be- und Entladen der Tragstäbe können diese von den Konsolen abgenommen und wieder aufgesetzt werden.The embodiment disclosed in the parent application points Hollow supports with consoles arranged one above the other. Whereby the support rods of the moldings lie loosely on supports. For loading and unloading the support rods, these can be Brackets removed and put back on.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Hohlständer (3) und Trag stäbe (2) nicht voneinander zu trennen, sondern gemeinsam aus dem Herd herauszuziehen zum Be- und Entladen. Dabei werden zweckmäßigerweise die Tragstäbe (2) im wesentlichen konzentrisch um die Hohlständer (3) angeordnet.According to the invention it is proposed not to separate the hollow stand ( 3 ) and support rods ( 2 ), but to pull them together from the stove for loading and unloading. The support rods ( 2 ) are expediently arranged essentially concentrically around the hollow stand ( 3 ).
So entstehen Formlingsständer (1), die als einfache Transport einheit dienen, mit darin eingesteckten oder in bekannter Weise daran mittelbar oder unmittelbar daran befestigten Tragstäben. Solche Formlingsständer (1) sind als Ausführungsbeispiel in (Fig. 1) an einer Ofendecke hängend dargestellt.This gives rise to molded stands ( 1 ) which serve as a simple transport unit, with supporting rods inserted therein or, in a known manner, indirectly or directly attached to them. Such molded stands ( 1 ) are shown as an embodiment in ( Fig. 1) hanging on an oven ceiling.
Das Kühlmittel für die Hohlständer wird in diesem Ausführungs beispiel von oben zugeführt.The coolant for the hollow stand is in this version example fed from above.
Die Formlingsständer (1) können an Kupplungen (4) eingehängt werden. The molding stand ( 1 ) can be hung on couplings ( 4 ).
Weiter läßt sich die Erfindung so gestalten, daß die Formlings ständer (1) während der thermischen Prozesse drehbar sind, was einen schnellen, gleichmäßigen Brenn- und/oder Trockenprozeß beschleunigt. (Fig. 2) zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungs beispiel an einem Tunnelofenquerschnitt, wobei die Formlings ständer (1) auf schmalen Brennwagen (5) ruhen, und die übrige Herdfläche (6) unbeweglich, so daß ein besonders günstiges Verhältnis von Besatz- zu Ballastgewicht entsteht. Diese Figur zeigt im hinteren Teil Formlingsständer (1) beladen mit Ziegel formlingen (7), um im rechten Teil hängend daran angeordnet Tonrohre (8).Furthermore, the invention can be designed so that the molded stand ( 1 ) can be rotated during the thermal processes, which accelerates a fast, uniform firing and / or drying process. ( Fig. 2) shows an inventive embodiment example of a tunnel kiln cross-section, wherein the molded stand ( 1 ) rest on narrow kiln cars ( 5 ), and the rest of the stove surface ( 6 ) immobile, so that a particularly favorable ratio of stocking to ballast weight arises . This figure shows in the rear part of the molding stand ( 1 ) loaded with brick moldings ( 7 ), in the right part hanging on the clay pipes ( 8 ).
Der Erfindungsgedanke beinhaltet auch mehrbahnige Durchlauföfen, die in einer Durchlaufrichtung oder gegenläufig betrieben werden können. Letzteres auch mit Abgasentnahme in der Brennzone, dem Mittelbereich des Ofens, wenn thermisch sauberes Abgas gefordert wird. Auch als Ringtunnelofen läßt sich der Erfindungsgedanke realisieren. All diese Varianten werden erfindungsgemäß durch den lockeren Besatz mit allseitiger Umströmung in Etagen überein ander in wirtschaftlicher Weise möglich. Durch hohe und daher wirtschaftlichere Brenn- und Trockenräume bei größt möglicher nutzbarer Wärmeübertragungsflächen lassen sich geringere Brenn stoffverbräuche solcher Anlagen realisieren, bei geringeren Anlagekosten als seither.The inventive concept also includes multi-lane continuous furnaces, which are operated in one direction or in opposite directions can. The latter also with exhaust gas extraction in the combustion zone, the Middle section of the furnace if thermally clean flue gas is required becomes. The idea of the invention can also be used as a ring tunnel furnace realize. All of these variants are carried out according to the invention the loose trimmings with all-round flow around in floors otherwise possible in an economical manner. By high and therefore more economical firing and drying rooms with the largest possible usable heat transfer surfaces can be less burning Realize material consumption of such systems with lower ones Investment costs than ever since.
Fig. 3a, 3b und 3c zeigt einige Ausführungsbeispiele der Formlingsständer; sie können stationär im Brennherd, Brennwagen angeordnet oder abnehmbar ausgebildet sein, bzw. abkoppelbar bei Deckenverlagerung derselben. Fig. 3a, 3b and 3c shows some embodiments of the molding stand; they can be arranged stationary in the hearth, kiln car or can be designed to be removable, or can be uncoupled when the ceiling is moved.
Der Vorteil bei der Ausbildung von Formlingsständern besteht auch darin, daß die Tragstäbe (2) in denselben verbleiben können bei Be- und Entladen mit Formlingen, so daß Stoßbelastungen für die Tragstäbe weitgehend vermeidbar sind, was für empfindliche keramische Tragstäbe von Vorteil ist. Die gekühlten Hohlständer (3) bzw. Formlingsständer (1) mit ihrer Zwangskühlung können auch in verschiedener lasttragender Formation angeordnet werden, z. B. A-förmig U-förmig zueinander, um die Vertikallasten aus Brenn gut auf den Herd bzw. die Decke zu übertragen.The advantage in the formation of molded stands is that the support rods ( 2 ) can remain in the same during loading and unloading with moldings, so that shock loads for the support rods can be largely avoided, which is advantageous for sensitive ceramic support rods. The cooled hollow stand ( 3 ) or molded stand ( 1 ) with their forced cooling can also be arranged in different load-bearing formation, for. B. A-shaped U-shaped to each other to transfer the vertical loads from burning well on the stove or the ceiling.
Die Kühlmittel führenden Formlingsständer (1) werden außen so gut isoliert, daß die Temperaturdifferenz zwischen Feuerraum temperatur und Oberflächentemperatur dieser Außenisolierung gering gehalten wird, um eine Abkühlung von der Außenisolierung nahestehendem Brenngut zu vermeiden. Dafür reicht je nach Höhe der Brenntemperatur 20-30 mm microporöse Isolierung mit einer geeigneten Außenummantelung.The coolant-carrying molding stand ( 1 ) are so well insulated on the outside that the temperature difference between the combustion chamber temperature and the surface temperature of this outer insulation is kept low in order to avoid cooling of the firing material close to the outer insulation. Depending on the firing temperature, 20-30 mm of microporous insulation with a suitable outer jacket is sufficient.
Eine Kühlung von Konsolen (9) oder Tragstäben (2) kann, falls zweckmäßig, ebenfalls von den Formlingsständern (1) aus erfolgen.Cooling of brackets ( 9 ) or support rods ( 2 ) can, if appropriate, also be carried out from the molded stands ( 1 ).
So können bei geringeren Brenntemperaturen, z. B. etwa 900°, Tragstäbe wie die Formlingsständer selbst aus metallischen Werkstoffen hergestellt werden, wie auch eine Außenisolierung an den Tragstäben (2) angebracht werden kann.So at lower firing temperatures, e.g. B. about 900 °, support rods such as the molding stand itself made of metallic materials, as well as external insulation can be attached to the support rods ( 2 ).
Nach Berechnungen, was durchgeführte Versuche bestätigen, entfällt bei mittelschwerem Formlingsbesatz z. B. jeweils auf 500 kg. Besatzgewicht je Formlingsständer ca. 1 m2 an Oberfläche an demselben. Bei einem K-Wert der Isolation von 1,5 und einer Temperaturdifferenz von 300°C ergibt sich ein Wärmeentzug am Formlingsständer von ca. 450 W/h. Bei ca. 3 Stunden hoher Brenntemperatureinwirkung also 1350 W/h.According to calculations, which is confirmed by the tests carried out, there is no need for medium-heavy moldings. B. 500 kg each. Stocking weight per molding stand approx. 1 m 2 on the surface of the same. With a K value of the insulation of 1.5 and a temperature difference of 300 ° C, there is a heat removal from the molding stand of approx. 450 W / h. At approx. 3 hours high exposure to firing temperature, 1350 W / h.
Der Besatz von 500 kg erfolgt in der Brennzone ca. 500 250 WE an Heizleistung, somit Q = 125 000 Watt. The loading of 500 kg takes place in the firing zone approx. 500 250 WE of heating power, thus Q = 125,000 watts.
Somit verbrauchen die Formlingsständer nur ca. 1-2% der Ofenheizleistung, was praktisch angesichts des großen Gasvolumens im Ofenraum zu keiner Beeinträchtigung des Temperaturfeldes in der Hochtemperaturzone bzw. während des Gasbrandes führt. Auch wird die Wärmeübertragung im Ofenraum dadurch nicht gestört, ist ohnehin die Innenkühlung der Hohlständer (3) und ggf. der Tragstäbe (2) erst ab einer Ofentemperatur im Bereich über ca. 600°C erforderlich. Es sei denn es werden normale Baustähle verwendet.The molded stands therefore only consume about 1-2% of the furnace heating output, which practically does not affect the temperature field in the high-temperature zone or during the gas fire in view of the large gas volume in the furnace chamber. Also, the heat transfer in the furnace chamber is not disturbed by this, the internal cooling of the hollow stand ( 3 ) and possibly the support rods ( 2 ) is only necessary from an oven temperature in the range above approx. 600 ° C. Unless normal structural steels are used.
Im Falle keine Umlaufkühlung, also direkte Kühlung der Hohl ständer (3) angewandt wird und so das Kühlmittel in die Ofen atmosphäre übertritt, ist deren Anteil gegenüber dem Ofengas gleichfalls gering. Bei einer obigen Heizleistung von z. B. 125 000 Watt entstehen 200 kg. Abgas bei stöchiometrischer Verbrennung. Wird das Kühlmittel, z. B. Luft- oder Rauchgas, um 135 Watt/kg im Hohlständer erwärmt, so stehen 10 kg Kühlmittel im Verhältnis zu 200 kg erzeugtes Ofengas. Da in keramischen Öfen meist Luftüberschuß von 2 vorliegt, ergibt sich ein Kühlmittel eintrag von lediglich ca. 2-3%.In the case of no circulation cooling, ie direct cooling of the hollow stand ( 3 ) is used and the coolant thus passes into the furnace atmosphere, its proportion compared to the furnace gas is also small. With an above heating power of z. B. 125 000 watts are generated 200 kg. Exhaust gas with stoichiometric combustion. If the coolant, e.g. B. air or flue gas, heated by 135 watts / kg in the hollow stand, there are 10 kg of coolant in relation to 200 kg of furnace gas generated. Since there is usually an air excess of 2 in ceramic ovens, the coolant input is only approx. 2-3%.
Eine sehr wirtschaftliche Realisierung des Erfindungsgedankens wird in der bivalenten Werkstoffpaarung von keramischen Trag stäben in SIC und der Hohlstützen in hitzebeständigem Stahl gesehen. Letzterer behält bis ca. 700°C seine guten Festigkeits eigenschaften mit sehr hoher Tragfähigkeit.A very economical realization of the idea of the invention is in the bivalent material pairing of ceramic support rods in SIC and the hollow supports in heat-resistant steel seen. The latter retains its good strength up to approx. 700 ° C properties with very high load-bearing capacity.
Die Formlingsständer mit frei herausragenden SIC-Stäben ermöglichen ein automatisiertes Be- und Entladen von den freien Stabenden her mit an sich bekannten Fördermitteln.The molded stands with freely projecting SIC rods enable automated loading and unloading of the free Rod ends forth with funding known per se.
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1997
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 19710045 Format of ref document f/p: P |
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8130 | Withdrawal |