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Feuerfester stein Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Stein,
r er für die Aussauerung von Öfen Verwendung findet. Bisher verwendete man Steine
in der üblichen Ziegelform, die man in der bei Mauerwerk üblichen Weise übereinander
schichtete.
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Ferner ist es auch bekannt, feuerfeste Wände zu gießen oder zu stampfen.
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Abgesehen davon, daß solche bekannten Ausmauerungen bzw.
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Ofenwände stets die Neigung aufweisen, zum Inneren des Ofens bzw.
dem Feuer hinzuwandern, was ihre Lebensdauer beeinträchtigt, erfordern sie eine
verhältnismäßig lange Bauzeit und hohe Lohnkosten. Darüber hinaus müssen sie öfters
repariert bzw. vollständig ausgewechselt wurden, wie dies beispielsweise bei Winderhitzern
von Siemens-Martin-Öfen der Fall ist, im übrigen jedoch auch bei anderen Industrieöfen,
wie Elektrostahlöfen, Tunnelöfen für
Ziegeleien, Schmelzöfen oder
dergleichen. Dabei muß nachteiligerweise während der Stillegung der neu auszumauernden
Öfen ein erheblicher Profuktionzaufall in Kauf genommen werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird deshalb darin gesehen,
einen feuerfesten Stein zu schaffen, mit dom sich Ausmauerungen von Öfen erstellen
lassen, die weniger reparaturanfällig sind und is übrigen eine längere Lebensdauer
aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch mindestens einen ii
wesentlichen senkrecht zu Ziegel form aufweisenden Steinkörper angeordneten Ansatz
aus gleichen Material, der mit dem Steinkörper aus einem Stück besteht.
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Eine aus erfindungsgemäß ausgebildeten, feuerfesten Steinen aufgebaute
Wand ist infolge der an den einzelnen Steinen vorhandenen Ansätze erheblich stabiler
als die bisherigen Wände, da sich auch die Ansätze gegebenenfalls ineinander schachteln
lassen bzw. als Befestigung der Ausmauerung an der Ofenwand dienen können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen feuerfesten
Steines weist der Steinkörper zwei auf der gleichen Seite desselben angeordnete
Ansätze auf, die mit den Stirnflächen des Steinkörpers bündig abschließen.
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Diese Vergrößerung der Anzahl der Ansätze vergrößert die an dem feuerfesten
Stein vorhandene Befestigungsfläche.
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Zweckmäßig weist dabei der Steinkörper eine an sich bekannte Quaderform
auf, wobei die Ansätze ebenfalls quaderförmig und parallel zueinander angeordnet
sind, derart, daß Steinkörper und Ansätze eine U-Form bilden. Feuerfesre Steine
in dieser Ausbildung lassen sich dann, wenn eine Ausmauerung in doppelter Mauerdicke
hochgezogen
werden soll, besonders gut in.inand.rschachteln, so
daß eine besonders große Stabilität und Lebensdauer erreicht wird.
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Vorteilhaft weist jeder Ansatz, in Längsrichtung des Steinkörpers
gemessen, eine Dicke auf, die 1/4 der Länge des Steinkörpers, sowie eine in Querrichtung
des Stein körpers gemessene Länge, die der Breite des Steinkörpers entspricht.
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Ferner können die einander zugewandten Seitenflächen beider jeweils
Rechteckqueschnitt aufweisender Ansätze zu deren freien Enden hin konvergieren und
dort einen Abstand voneinander aufweisen, der der doppelten Breite jedes Ansatzes
an dessen Wurzel entspricht. Bei einer derartigen Ausgestaltung greifen die Ansätze
jeweils einander gegenüberliegender, feuerfester Steine schwalbenschwanzförmig ineinander
ein, so daß sich eine besonders gute Verbindung der einzelnen Steine aneinander
ergibt.
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Der Steinkörper eines feuerfesten Steines nach der Erfindung kann
auch eine kreisbogenförmige Ziegelform aufweisen, wobei seine Stirnflächen nebst
Ansätzen sur bogenäußeren Seite des Steinkörpers hin divergieren. Eine solche Ausbildung
kann ervfinacht sein, wo zylindrische Ausmauerungen gebraucht werden.
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An den Rändern einer Ausmauerung bzw. Wand bleiben bei der üblichen,
versetzten Mauerweise Aussparungen, die sich jeweils durch einen sogenannten halben
Stein schliessen lassen. Bei dem weiter oben beschriebenen, U-förmigen, feuerfesten
Stein nach der Erfindung wird ein solcher halber Stein durch Ralbieren des Ersteren
längs der Quermittelebene des Steinkörpers gebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein einzelner Ansatz in der
Mitte des Steinkörpers angeordnet, der in Längsrichtung des Steinkörpers gemessen
eine Dicke aufweist, die 1/3 der Länge des Steinkörpers beträgt, sowie eine Länge,
die der Breite des Steinkörpers entspricht.
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An den Ansätzen können Ausnehmungen für don Eingriff von Verankerungen
vorgesehen sein. Die £sneh1ungen können vorzugsweise durchgehende Querlöcher aufweisen,
und die Verankerungen selber können in die Querlöcher eingreifende und mit ihren
anderen Enden an einer ,;andung befestigte Haken sein, wobei die Wandung die Ofen-Wand
ist, die durch eine Ausmauerung Mittels der erfindungsgemäßenfeuerfesten Steine
zu schützen ist.
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»ie feuerfesten Steine nach der Erfindung können im übrigen zwecks
Erzielung von Dampf- bzw. Gasdurchlässigkeit eine Vielzahl von Durchlässen aufweisen,
die parallel zu den Ansätzen vzw. im wesentlichen senkrecht zum Steinkörper angeordnet
sind. Ordnet man mehrere derartige Steino beim Aufbau der Wände bzw. ausmauerungen
hintereinander an, wobei man dafür sorgt, daß Abstände zwischen parallel zur Wandebene
angeordneten Begrenzungsflächen der Steine vorhanden sind, dann ergibt sich nicht
nur eine Dampf- bzw. Gasdurchlässigkeit der Wand, sondern es bilden sich auch zwischen
den Steinen Wirbelkammern, die bestimmte chemische Reaktionen begünstigen.
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Die erfindungsgemäßen feuerfesten Steine lassen sich deshalb besonders
vorteilhaft für die Ausmauerung von Reaktionsöfen verwenden, in denen beispielsweise
Kohlenwasserstoffe gespalten oder hydriert werden. Dabei lasson sich ände aufbauen,
deren Dicke im wesentlichen derjenigen von zwei feuerfesten Steinen entspricht,
wobei
jeweils die Ansätze der einen Steinreihe in die Zwlschenräume
zwischen den Ansätzen der anderen Steinreihe eingreifen. Auch wenn die parallel
zur Wandebene angeordneten Flächen der Steinkörper bzw. der Ansätze in Abstand voneinander
angeordnet sind, bleibt doch infolge der Haftung zwischen den einander zugekehrten,
senkrecht zur Wandebene angeordneten Flächen der Ansätze aneinander eine sehr gute
Stabilität der gesamten 1:.and erhalten.
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Es versteht sich, daß eine Mehrzahl derartiger Wände hintereinander
angeordnet werden kann, sofern dies die gewünschten Reaktionsbedingungen im Ofen
erfordern.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestaltungen sind im folgenden
anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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As zeigt: Figur 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eins
feuerfesten Steins nach der Erfindung; Figur 2 einen zum feuerfesten Stein nach
Figur 1 passenden Endstein; Figur eine seitenansicht einer aus den steinen nach
Figuren 1 und 2 aufgebauten Wand; figur 4 eine draufsicht auf die Wand nach Figur
3; Figur 5 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines feuerfesten Steins
nach der Erfindung; Figur E eine Draufsicht auf einen Halbstein, wie er an den senkrechten
Wandrändern einer aus feuerfesten Steinen der in Figur 5 gezeigten Art einzusetzen
ist;
Figur 7 den Stein ge.äa Figur 5 in schaubildlicher Ansicht;
Figur 8 eine Draufsicht auf eine aus den Steinen gemäß Figuren 5 - 7 aufgebaute
Wand; Figur 9 eine Draufsicht aui eine aus den Steinen gemäß Figuren 5 - 7 in unterschiedlicher
Weise aufgebaute nnd bzw. Ausmauerung, die mittels Verankerungen an der Ofenwandung
befestigt ist; Figuren lo und 11 Ausführungsformen von als Verankerungen benutzbaren
Haken; Figur 12 eine Seitenansicht einer aus den Steinen gemäß Figuren 5 - 7 aufgebauten
Wandung bzw. Ausmauerung, die sowohl derjenigen nach Figur 8 als auch derjenigen
nach Figur 9 entsprechen kann; Figuren 13 und 14 jeweils Draufsichten aui Wände,
die aus einer weiteren Ausführungsform eines ertindungsgemäßen, feuerfesten Steines
eufgebaut sind; Figur 15 eine vierte Ausführungsform der feuerfesten Steine, wie
sie für zylindrische Ausmauerungen verwendbar ist; Figur 16 eine Draufsicht aui
zwei im wesentlichen der Figur 8 entsprechende Wände alt einem für Reaktionsöfen
besonders vorteilhaften Aufbau, wobei gasdurchlässige Steine Verwendung finden;
Figur 17 eine Seitenansicht der Anordnung gesäß Figur 16.
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Die in Figur 1 gezeigte erste Ausführungsform eines feuerfesten Steins
nach der Erfindung weist einen Steinkörper 1 in Ziegelform auf, der einen in wesentlichen
senkrecht dazu angeordneten Ansatz 2 besitzt, der nit den Steinkörper 1 aus einen
Stück besteht. Der Ansatz 2 ist zweck-Mäßigerweise in der Mitte des Steinkörpers
1 angeordnet und weist, in Längsrichtung des Steinkörpers 1 genossen, eine Dicke
f auf. die 1/3 der Länge g des Steinkörpers 1 beträgt, sowie eine Länge h, die der
Breite i des Stein körpers 1 entspricht. in den Fig. 1 - 4 hingegen sind von den
obigen Verhältnissen abweichende Größenverhältnasse angedeutet, di. ebenfalls verwendet
werden können.
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Die Draufsicht gemäß Figur 4 auf eine aus derartigen Steinen aufbaubare
Wand bzw. Ausmauerung zeigt, wie sich diese feuerfesten steine vorteilhaft ineinanderschachteln
lassen, derart, daß sie eine besonders gute Haftung aneinander aufweisen und die
entsprechende Wand stabiler und dauerhafter wird. Figur 2 zeigt einen sogenannten
Halb- bzw. Füllstein 3, wie er am Mauerrand 4 zum Ausfüllen der sich zwangsläufig
ergebenden Lücken Verwendung findet.
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Wenn ausgesagt wird, daß der Steinkörper 1 Ziegelform aufweist, dann
sind damit Formen gemeint, wie sie bekanntermaßen bei Ziegeln Verwendung finden;
insbesondere ist damit die übliche Quaderform gemeint.
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In Figur 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform des feuerfesten Steins
nach der Erfindung gezeigt, bei welchen der Steinkörper zwei auf der gleichen Seite
desselben ab geordnete Ansätze 6 und 7 aufweist, die mit dem Stirnflächen 8 des
Steinkörpers 5 bündig abschließen. Der Steinkörper 5 weist die bekannte Quaderform
auf. Die Ansätze 6 und 7 sind ebenfalls quaderförmig und parallel zueinander
angeordnet,
derart, daß Steinkörper 5 und Ansätze 6, 7 eine U-Form bilden.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß jeder Ansatz 6, 7, in Längsrichtung
des Steinkörpers 5 gemessen, eine Dick. a aufweist, die 1/4 der Länge b, sowie eine
in Querrichtung des Steinkörpers 5 gemessene Länge c, die der Breite d des Steinkörpers
5 entspricht. Z ergeben sich somit die Beziehungen 4 a - b und c - d. Wie Ban aus
der Draufsicht in Figur 8 leicht entnimmt, läßt sich aus den feuerfesten Steinen
geaäß Figur 5 eine sehr stabile Wand aufbauen, bei welcher die aneinander anliegenden
Ansätze 6 und 7 jeweils benachbarter Steinkörper 5 in den zwischen Ansätzen des
jeweils gegenüberliegenden feuerfesten Steins vorhandenen Zwischenraum ei greifen.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Breite dieses Zwischenraumes
der halben Länge des Steinkörpers, also b/2. Die Dicke e der derart aufgebauten
feuerfesten Wand bzw. Ausmauerung entspricht dabei 3 c bzw. 3 d.
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Durch das Ineinanderschachteln der Steine 5 ergibt sich eine besonders
gute Stabilität der Wand bzw. Ausnauerung, die eine geringere Neigung hat, zum Feuer
hin zu wandern; sie weist deshalb eine größere Lebensdauer auf.
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Figur 6 zeigt einen feuerfesten Stein 9, der durch Halbieren eines
Steins nach Figur 5 längs der Quermittelebene 8 dessen Steinkörpers 5 gebildet ist.
Figur 8 zeigt die Anordnung dieser halben Steine 9 an den seitlichen Rändern der
dort gezeigten Ausmauerung.
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Möchte Din eine noch starker. Verankerung der einzelnen Steine einer
Ausmauerung aneinander haben, dann kann ein feuerfester Stein in der in den Figuren
13 und 14 gezeigten
Form vorteilhaft sein. Bei diesen Stein konvergieren
die einander zugewandten Seitenflächen 10 und 11 beider jeweils Rechteckquerschnitt
aufweisender Ansätze 12 und 13 zu deren freien Enden hin und weisen dort einen Abstand
j voneinander auf, der der doppelten Breite k jedes Ansatzes 12 oder 13 an dessen
Wurzel entspricht. Es besteht demmach die Beziehung j t 2 k. wie man besonders deutlich
aus der Draufsicht gemäß Figur 14 entnimmt, lassen sich diese Steine derart ineinander
einschieben, daß schwalbenschqanzförmige Verankerungen entstehen, die ein Herausbrechen
einzelner Steine aus der Wand bzw.
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Ausmauerung verhinder. Die Steinkörper dieser Steine sind mit 5' bezeichnet.
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Schließlich lassen sich aus erfindungsgemäßen feuerfesten Steinen
auch Hohlräume ausmauern. Es wird diesbezüglich auf Figur 15 hingewiesen, aus der
zu entnehmen ist, daß der dortige Steinkörper 5'' eine kreisbogenförmige Ziegelform
aufweisen kann, wobei seine Stirnflächen 14 bzw.
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15 nebst Ansätzen 16 und 17 zur bogenäußeren Seite des Steinkörpers
5" hin divergieren.
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Bei sämtlichen gezeigten Ausführungsformen feuerfester Steine können
an den Ansätzen 2, 6 bzw. 7, 12 bzw. 13 und gegebenenfalls auch 16 bzw. 17 Ausnehmungen
18 vorgesehen sien, die für den Eingriff von Verankerungen vorgesehen sind. Die
beii feuerfesten Stein flach Fig. 5 gezeigten Ausnehmungen 18' sind bogenförmig
ausgebildet.
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Diese Ausnehmungen 18, 18' sind zweckmäßig durchgehende Querlöcher;
die Verankerungen sind wiederum in die Querlöcher eingreifende und mit ihren anderen
Enden 19 bzw.
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19' an einer Wandung befestigte Der in Fig. 11 gezeigte, bogenförmige
Haken 19' ist dabei
für den Eingriff in die bogenförmige Ausnehmung
18' des feuerfesten Steins nach Fig. 5 bestimmt. Die bogenförmige Ausbildung erleichtert
die Anbringung von Stein und Haken insofern, als die Enden 20' der Haken 19' nicht
unbedingt parallel zur jeweiligen Stirnseite 8 des feuerfesten Steins angeordnet
sein müssen; vielmehr ist es möglich, einen bogenförmigen Haken 19' innerhalb einer
bogenförmigen Ausnehmung 18' nu verschieben, wobei sich das Ende 20' begrenzt verschwenken
läßt. Natürlich gilt dies nur für die Kreisbogenform.
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Wie sich aus den Fig. 9 und 13 für die vorbeschriebenen, verschiedenen
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen feuerfesten Steine entnehmen läßt, lassen
sich mit diesen Verankerungen feuerfeste Wände bzw. Ausmauerungen ausführen, deren
Dicke lediglich der Dicke eines einzigen Steines entspricht; trotzdem ist durch
die beschriebenen Verankerungen eine sehr sta»ile Ausführung derartiger Ausmauerungen
möglich, nachden die Ausmauerung durch die Befestigung der Hakenender 20 bzw. 20'
an der Ofenwandung 21 byw. 21' sehr fest gehalten wird und sich unter der Einwirkung
der Hitze nicht zum Feuer hin verlagern kann.
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Sollte es vorkommen, daß einer der feuerfesten Steine einer Wand durchbricht,
so können die entstehenden Teile docb nicht aus der Wand herausfallen und eine Lücke
bilden, da sich durch die Haken festgehalten werden. Auch hierdurch läßt sich eine
erhöhung der Lebensdauer einer solchen Ausmauerung erreichen.
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In Fig. 7 ist ein feuerfester Stein gemäß Fig. 5 in schaubildlieher
Ansicht geneigt. Aus dieser Figur läßt sich besonders deutlich die Anordnung der
Ausnehmungen bzw.
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Querlöcher 18' entnehmen. Im übrigen ist hier auch vercktttlioht,
wie sich in einfacher Weise erreichen läßt,
daß das Ende 20' eines
Hakens 19' nicht über die Stirnwand 8 eines Steins, an der dieser Haken angeordnet
ist, hinausragt. Hierfür lassen sich zusätzliche Eintiefungen 22 vorschen, die bei
dem gezeigten ausführungsbeispiel zweckmässigerweise nach innen abgerundet sind
und somit in ihrer Form eine gute Anlage für die Enden 20' bilden, die üblicgerweise
aus Rundmaterial bestehen.
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Wie in den fig. 16 und l7 verdeutlicht ist, kann ein feuerfester Stein
nach der Erfindung, insbesondere ein solcher gemän Fig. 5, mit einer Vielzahl von
Durchlässen 23 versehen sein, die parallel zu den Ansätzen 6 bzw. 7 und ii wesentlichen
senkrecht zum Steinkörper 5 angeordnet sind.
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Wenn diese Durchlässe in den Fig. 16 und 17 auch lediglich andeutungsweise
dargestellt worden sind, so ist doch zu verstehen, daß diese Durchlässe 23 über
die gesaate Fläche der feuerfesten Steine bzw. der in Fig. 17 gezeigten Wandung
verteilt sind und auch die in Fig. 16 in Draufsicht gezeigte, parallele Wand solche
Durchlässe aufweist. Derartige Wände lassen sich besonders vorteilhaft in Öfen verwenden,
die für chemische Reaktionen bestimmt sind, beispielsweise für Hydrier- oder Crack-Prozesse.
Diejenigen Gase, die einer Reaktion unterworfen werden sollen, werden dabei senkrecht
zu den Wänden, beispielsweise in Pfeilrichtung A in Fig. 16, durch die durchlässigen
Wände hindurchgedrückt, wobei sich eine besonders innige Vermischung der n der Reaktion
beteiligten, gasförmigen Komponenten ergibt. Wie man der Fig. 16 leicht entnimmt,
entspricht die Dicke 1 einer Wand aus zwei einander zugekehrten steinreihen, wobei
die Ansätze 6 und 7 der Steine der einen Steinreihe in die Zwischenräume zwischen
den Ansätzen der steine der zweiten eihe eingreifen, im wesentlichen der Dicke der
in Fig. 8 gezeigten Wand.
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Vorteilhaft sind nun jedoch die einander zugewandten, parallel zur
Wandebene angeordneten Flächen 34 der Steinkörper 5 bzw. Ansätze 6 und 7 zur Bildung
von einzelnen Wirbelkammern 25 in Abstand voneinander angeordnet. In diesen Wirbelkammern
25 können sich dde in Pfeilrichtung A durch die Wände hindurchtretenden, auf die
durchlässe 23 verteilten Gasströme wieder vereinigen und einander durchsetzen, so
daß eine besonders gute Mischung und bei den vorherrschenden, erhöhten Temperaturen
eine besonders schnelle und vollständige Reaktion erfolgt. Die verschiedenen Prozesse,
insbesondere der besonders vorteilhaft ausführbare sogenante Wolff-Prozeß, ergeben
bei einer derartigen Ausbildung und Anordnung der erfindungsgemäßen feuerfesten
Stein einen besonders guten wirkungsgrad. Es lassen sich somit für die erfindungsgemäßen
feuerfesten Steine Vorteile anrühren, die ü»r die eingangs rwähznten Vorteile größerer
Stabilität und Lebensdauer der aus ihnen erstellten Ausmauerungen hinausgehen.
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Ergänzend ist noch anzuführen, daß die besonders bevorzugte Ausführungsform
der feuerfesten Steine gemäß Fig. 5 es ermöglicht, den Mittelteil derselben ii Bereich
deo Steinkörpers 5 gegebenenfalls dünner auszubilden, als dies bisher bei ziegelförmigen
Steinen möglich war, ohne daß dio Festigkeit und Dauerhaftigkeit leidet. Dies ist
auf die Ansätze und gegebenenfalls deren Befestigung mittels Verankerungen zurückzuführen.
An dieser stelle ist auch darauf hinzuweisen, daß die aus den erfindungsgemäßen,
feuerfesten Steinen aufgebauten Wände bzw. Ausmauerungen eine große Widerstandsfähigkeit
gegen wechselnde Temperaturen aufweisen, die bisher stets besonders gefürchtet waren.
Selbst wenn solch. Temperaturwechsel, wie bereits angeführt wurde, zu eines Reißen
der Steine führen sollten, dann bleibt doch die Lage und die Funktion derselben
erhalten.
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Als Material wird Tonerde-Schmelzzement bevorzugt (hydraulische Bindung).
Es sind jedoch auch andere Grundstoffe verwendbar.
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Ergänzend wird noch angeführt, daß die für zylindrische Ausmauerungen
bestimmte Steinform gemäß Fig. 15 beispielsweise für Drehöfen besonders vorteilhaft
ist.
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Patentansprüche: