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Spritzlanze und Spritzverfahren für feuerfeste Massen.
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Das bekannte Verfahren zum Spritzen hydraulischabbindender Massen,
beispielsweise beton, wendet man auch für hydraulisch abbindende feuerfeste Massen
an. Dabei wird die staubförmige bis körnige Masse pneumatisch mit Druckluft in eine
Spritzlanze gefördert, in der ihr Wasser in solcher Menge beigefügt wird, daß das
Gemisch fließfähig ist. Die Mischstelle befindet sich am Anfang der Lanze, also
in größerer Entfernung von ihrem Austrittsende. Dadurch ergibt sich zwischen der
Wassereintrittsstelle und dem Austrittsende eine gewisse ischstrecke, die zur Erzeugung
eines ausreichenden Mischeffekts und für eine anfängliche , die gegenseitige Partikelbindung
fördernde Hydratbildung für erforderlich gehalten wird. Bei der Anwendung solcher
Lanzen in heißer
Umgebung , nämlich insbesondere bei der Ausbesserung
einer feuerfesten Auskleidung in heißem Zustand , wird die Lanze erwärmt. Die feuchte
Nasse bindet an der warmen Innenfläche der Lanze teilweise ab, setzt sich dort an
und führt schließlich zu einer völligen Verstopfung. Selbst wenn die Ofentemperatur
aus den weiter unten erläuterten Gründen für die Reparaturarbeiten auf höchstens
500 OC abgesenkt- wird, wird die Zeit der Funktionsfälligkeit der Lanze dadurch
stark eingeschränkt. Größere Reparaturarbeiten können daher nicht in einem Zuge
und nur unter Verwendung mehrerer, nacheinander eingesetzter Lanzen durchgeführt
werden. Die verstopften Lanzen können nur unter großen Schwierigkeiten von der erhärteten
feuerfesten Masse befreit werden. Eine wirksame Wärmeisolierung der Lanze kann wegen
der damit verbundenen Gewichts- und Durchmesservergrößerung in den meisten Fällen
nicht erwogen werden.
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Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, daß zur
Reparatur der feuerfesten Auskleidungen eines Ofens die Temperatur des Ofens und
der auszubessernden Stelle auf circa 5000 C gesenkt werden muß. Dies hängt damit
zusammen, daß die einzuspritzende feuerfeste Masse beträchtliche Wassermengen enthält,
die nicht zu rasch verdampfen dürfen, damit sie die in Erhärtung begriffene Reparaturmasse
nicht schädigen.
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Die für die Abkühlung und Aufheizung des Ofens erforderlichen un Zeiten
verlängern die Reparaturzeit in erwünschter , kostensteigernder Weise. Bei der Ausbesserung
von Koksöfen kommt hinzu, daß außer der auszubessernden Kammer auch die benachbarten
Kammern außer Betrieb genommen werden müssen.
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Schließlich haben die bekannten Spritzverfahren für feuerfeste Massen
den Nachteil, daß ein erheblicher Teil der gespritzten Masse von der Reparaturstelle
abspritzt oder abfließt und
hinunterfällt, Das vergrößert nicht
nur kostensteigernd die erforderliche Materialmenge sondern macht auch in vielen
Fällen besondere Abdeckungen, beispielsweise bei£er Reparatur des Gassammelraums
in Kokskammern, erforderlich.
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Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Lanze zum Spritzen von mit
Wasser angemachten feuerfesten Massen, insbesondere zur Ausbesserung einer feuerfesten
Auskleidung im heißen Zustand, bestehend aus einem an eine pneumatische Förderleitung
fur die Masse anschließbaren Spritzrohr mit einer in Abstand vom Austrittsende darin
mündenden Wasserzufuhröffnung. Sie bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Spritzen
der feuerfesten Massen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Spritzlanze
bzw. ein Spritzverfahren dieser Art zu schaffen, das eine geringere oder keine Temperaturabsenkung
im Ausbesserungsbereich verlangt, das weniger Vorbereitungsarbeiten verlangt und
geringere Materialverluste ergibt und das die vorzeitige Erstarrung der Spritzmasse
in der Lanze verhindert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Spritzlanze dadurch aus,
daß die Wasserzufuhröffnung in einem Abstand von weniger als 50 cm vom Spritzrohrende
mündet. Mit anderen Worten ist die Wasserzufuhröffnung nicht wie beim Stand der
Technik am Anfang der Spritzlanze sondern an deren Ende angeordnet. Dies widerspricht
der bisher gültigen Auffassung, daß eine gewisse Mischstrecke für die Vorbereitung
der Masse vor dem Spritzen erforderlich sei, denn die Anordnung der Wasserzuftihrung
am Ende der Spritzlanze führt zur Beseitigung der Mischstrecke. Das bedingt zweifellos
eine Abnahme der
Mischqualität. Möglicherweise ist aber gerade darauf
der Effekt zurückzuführen, daß die Lanze nicht verstopft wird, weil in der befeuchteten
tasse stets verhältnismäßig trockene Anteile enthalten sind, die einen etwa entstehenden
Rollransatz noch im Entstehungszustand abschleifen oder fortreißen.
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Nachteile, die auf unzureichende Mischung zurückgeführt werden könnten,
werden hingegen nicht beobachtet. Wahrscheinlich vereinigen sich im Aufprall der
Masse an der Reparaturstelle die stärker bzw. weniger befeuchteten Partikel so innig,
daß der erforderliche Ausgleich noch zustande kommt.
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Es ist umso günstiger, je kürzer die Spritzrohrlänge im Anschluß an
die Wasserzuführungsöffnung ist. Xs wird daher bevorzugt , wenn sie kürzer als 30
cm, besser noch 20 oder gar 15 cm ist. Eine gewisse Rohrstrecke im Anschluß an die
Wasserzufuhröffnung läßt sich normalerweise konstruktiv nicht vermeiden, so daß
eine Länge von weniger als 5 cm in der Praxis kaum erzielbar sein wird, obwohl sie
theoretisch denkbar ist.
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Da die feuchte Nasse nach der Erfindung nur durch eine verhältnismäßig
kurze Rohrstrecke befördert zu werden braucht, kann auf eine fließfähige Konsistenz
verzichtet werden0 Vorteilhafterweise wird sogar nur soviel Wasser zugegeben, daß
sich eine krüm-elige Struktur ergibt. Bei feuerfesten Massen, die bei normaler Verarbeitung
in Gieß-,Vibrier- oder Stampfverfahren einen Wasserzusatz von 13 bis 15% verlangen,
kann der Wasserzusatz nach der Brfindtulg geringer als 10 , vorzugsweise sogar geringer
als 8 Gew.-'>o , bezogen auf die trockene Masse, sein.
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Diese Verringerung des Wasserzusatzes ist insofern erstaunlich, als
man bislang die Erfahrung machte, daß Verstopfungen der Spritzlanze umso eher befürchtet
werden müssen, je geringer der Wassergehalt ist. Die Verstopfungsneigung dringt
daher eher zu einem höheren als zu einem niedrigeren Wasserzusatz.
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Ferner hat die Erfindung den überraschenden Effekt, daß die Ofentemperatur
während der Ausbesserungsarbeiten wesentlich höher sein kann, als bislang üblich.
Während bislang eine Obergrenze von etwa 5000C galt, kann nach der Erfindung um
1200°C und mehr gearbeitet werden.Man hielt es bislang für erforderlich, daß die
Reparaturmasse vor der Temperaturanhebung hydraulisch abbindet, wobei die anschließende,
vorsichtige Temperaturanhebung zu einer Verringerung des Wassergehalts und einer
Partikelverbindung durch Sinterung der Hydrate führt. Man kann sich kaum vorstellen,
daß es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei hoher Temperatur
und mit verhältnismäßig geringen Wassermengen noch zu einer Hydratbindung im Sinne
herkömmlicher Vorstellungen kommt, weil einerseits die Temperatur zu hoch ist für
die Bildung mancher bisher entstehender Hydrate und andererseits ein erheblicher
Teil des Wassers verdampft sein wird, bevor er an einer Hydratbindung hat teilnehmen
können. Die Vorgänge der Hydratbildung und Sinterung werden sich also wahrscheinlich
weitgehend Überschneiden. Da nur noch verhältnismäßig geringe Wassermengen aus der
Temperaturmasse entweichen können, ist Rißbildung infolge von Wasserdampfbildung
weniger zu befürchten als bei herkömmlichen Verfahren.
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Auf die beschleunigte und gegenüber dem herkömmlichen Verfahren grundsätzlich
andere Art der Abbindung mag es auch zurÜckzuführen sein, daß die Materialverluste
im erfindungsgemäßen
Verfahren geringer sind. Nur ein geringer
Materialanteil fällt von der Reparaturstelle herab. Ein Herabfließen ist in keinem
Fall mehr zu befürchten. In den meisten iicillen erübrigt es sich daher auch, diejenigen
Teile des Reparaturraums, die von herabfallendem material nicht berührt werden sollen,
abzudecken.
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Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnaiiiiie auf die
Zeiclmung erläutert, die in einer einzigen Figur ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
einer Spritzlanze in schematischem Längsschnitt zeigt.
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Das Hauptrohr 1 der Spritzlanze ist mit seinem Ende 2 an einen nicht
dargestellten Schlauch zur pneumatischen Förderung der staubförmigen oder körnigen
feuerfesten Masse anschließbar, Während es bislang üblich war, etwaige Verlängerungsstücke
am austrittsseitigen Ende der Lanze vorzusehen, werden sie im Falle der Erfindung
zwischen den erwähnten Schlauch und das Ende 2 der Spritzlanze eingesetzt, damit
sie die Förderstrecke für das feuchte Gemisch nicht verlängern.
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Am anderen Ende weist das hauptrohr der Lanze lösbare Einrichtungen
3 zur Verbindung mit einer Austrittsdüse 4 auf, die je nach Lage der Reparaturstelle
unterschiedliche Gestalt und Länge innerhalb der oben genannten Grenzen haben kann.
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Das Hauptrohr 1 der Lanze wird von einem Mantelrohr 5 umgeben, das
mit einem Eintrittsstutzen 6 mit einer Wasserzuführungs leitung verbindbar ist.
Am anderen Ende , nahe dem Austrittsende der Lanze, ist das hauptrohr 1 innerhalb
des Mantelrohrs 5 von Bohrungen 7 durchstoßen , durch die das Wasser aus dem Mantelrohr
5 in das Hauptrohr , wie durch Pfeile angedeutet, eintreten kann. Der Abstand zwischen
den Öffnungen 7 und der Düsenaustrittsöffnung 8 ist die Strecke, die gemäß den Ansprüchen
begrenzt
ist.
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Die Führung des Wassers innerhalb eines Mantelrohrs 5 sorgt dafür,
daß die Temperatur der trockenen Masse durch die hohe Umgebungstemperatur nicht
beeinflußt wird. Die Masse tritt also kühl in den Düsenbereich ein, während das
Wasser infolge der durch die Wandung des Mantelrohrs aufgenommenen Wärme erhöhte
Temperatur aufweisen kann, die in der Ddse und danach durch weitere Wärmezufuhr
noch gesteigert wird. Eine gute Benetzung der Partikeloberfläche kann daher in manchen
Fällen durch Kondensation verdampften Wassers auf den Partikeln gefördert werden.
Jedoch zeigt die Erfahrung, daß dies keine Voraussetzung für einen befriedigenden
Mischeffekt ist. Das Wasser kann daher auch in anderer Weise als durch ein Mantelrohr
zu den Öffnungen 7 gefuhrt werden.
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In einem Beispiel wurde Übliche hydraulisch abbindende feuerfeste
Baumasse des Typs "Hot Top Molded" der Firma Ramtite mit.5 bis 7% Wasser in der
dargestellten Spritzlanze zur Ausbesserung der Ausmauerung einer Kammer eines Koksofen
bei Über 1000°C eingesetzt. Die Nachbarkammern befanden sich in Betrieb. Die gespritzte
Masse haftete ausgezeichnet. Die Materialverluste waren so gering, daß es nicht
erforderlich war, eine teilweise Koksfüllung in der Kammer zu belassen und isolierend
abzudecken. Verstopfungserscheinungen an der Lanze waren nicht zu beobachten. Die
Kosten der Reparatur lagen bei einem Viertel der bislang für solche Fälle üblichen
Kosten.
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Der Massendurchsatz (ohne Wasser) betrug etwa 37 kg pro Minute bei
einem Rohrdurchmesser von 25 - und üblicher Fördergeschwindigkeit unter dem Einfluß
der DruckluftförderungO Der Abstand der Düsenaustrittsöffnung von der Reparaturstelle
lag zwischen 5 und 30 cm. Es erwies sich nicht als erforderlich, die Oberfläche
des auszubessernden Materials zur besseren Haftung des Reparaturmaterials ansufeuchten.
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