DE2739722C2 - Verfahren zum Brennen großformatiger Ware zu feuerfesten Erzeugnissen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brennen großformatiger Ware zu feuerfesten Erzeugnissen, wie z.B. von Steinen über 150kg Gewicht mit Wandstärken von 200 mm und größer, in einem Ofen unter Anwendung eines Ofenfeuers.

Die Eigenschaften feuerfester Erzeugnisse, insbesondere feuerfester Steine, werden, außer von den eingesetzten Rohstoffen selbst, von den Herstellungsbedingungen beeinflußt Eine wesentliche Einflußgröße zur Erreichung der erforderlichen physikalischen Eigenschaften derartiger Erzeugnisse ist der Brennvorgang. Durch ausgewählte Brennkurven entsprechender Brenndauer und der Brenntemperatur werden z. B. die Festigkeit, die Porosität, das Raumgewicht, die Heißbiegefestigkeit, die Druckfestigkeit sowie das Dauerstandsverhalten geprägt bzw. beeinflußt Außerdem werden w durch den Brennvorgang Reaktionen ausgelöst, welche die mineralogische Zusammensetzung entscheidend verändern. Während dieser Reaktionen treten u.a. außer der Wärmedehnung in Abhängigkeit von der Temperatur durch Neu- und Umkristallisa'.ionen Deh- is nungs* oder Schwindungseffekte auf, welche zu erheblichen Spannungen und Drucken innerhalb des Gefüges der feuerfesten Erzeugnisse führen können.

Die Vorgänge Finden in den verschiedensten Temperaturbereichen slatt und gehen teils schlagartig vor sich, w> teils benötigen sie aber auch längere Zeit Hinzu kommt, daß während des Brennens, in Abhängigkeit von der Steinstärke und der Wärmeleitfähigkeit der feuerfesten Steine ein mehr oder weniger großes Temperaturgefälle /.wischen Außenschicht und Steinkern vorhanden ist (·> Eine Nichtberucksichtigung dieser Erkenntnisse in der Führung des Ofenfeuers im Ofen fuhrt bekanntlich dazu, daB feuerfeste Erzeugnisse meist in der Aufheiz- oder in

der Abkühlzone durch Rißbildungen zerstört werden.

Um dies zu vermeiden, werden feuerfeste Erzeugnisse je nach Qualität, aber auch nach Größe, Stärke und Gewicht, in unterschiedlichen Ofentypen gebrannt Im wesentlichen werden zwei Ofentypen bzw, Brennverfahren unterschieden. Bei dem einen Verfahren wird die Ware stationär im Ofen angeordnet, wobei das Ofenfeuer wandert; Beispiele hierfür sind Kammerringöferu Aber auch die sogenannten Einzelöfen, Haubenöfen, Herdwagenöfen usw. gehören im Prinzip zu diesem Typ mit stationär eingesetzter Ware. Bei dem anderen Verfahren wird das Ofenfeuer stationär gehalten, wobei die Ware bewegt wird bzw. durch den Ofen wandert Bei diesem Verfahren wird als Haupttyp der Tunnelofen, eingesetzt

Brennverfahren in Tunnelöfen können bekanntlich mit größerer Wirtschaftlichkeit durchgeführt werden, während der Vorteil von Einzelöfen in ihrtr größeren Flexibilität im Hinblick auf die Brenntemperaturen, die Brandzeit und die Brandführung in allen Temperaturbereichen liegt Der Nachteil von Einzelöfen ist darin zu sehen, daß der Ofen durch einen Brennvorgang eine relativ lange Zeit in Anspruch genommen wird bzw. für andere Brennvorgänge nicht zur Verfugung steht Immerhin muß hier zunächst in den kalten Ofen die Ware eingebracht werden. Dann Findet der Brennvorgang statt Auch während der Abkühlphase ist der Einzelofen nicht anderweitig einsetzbar. Schließlich muß die Ware aus dem abgekühlten Ofen entnommen werden. Ein weiterer Nachteil sind die erheblichen Beanspruchungen und Schäden am Mauerwerk derartiger Einzelöfen infolge der wechselnden Temperaturen.

Großformatige Ware wird bisher zu feuerfesten Erzeugnissen nur in Ringkammeröfen oder Einzelöfen, also öfen mit stationärer Ware, gebrannt Unter großformatiger Ware bzw. daraus gebrannten feuerfesten Erzeugnissen wird eine solche Ware verstanden, die etwa über 150 kg Gewicht aufweist und bei der Wandstärken von 200 mm und größer vorhanden sind, also z. B. Wannensteine, Bankplatten und ähnliche Gebilde. Die Durchführung des Brennverfahrens von derartigen großformatigen Erzeugnissen im Kammerringofen oder im Einzelofen war nur deshalb möglich, weil bei diesen Ofen typen der Aufheizvorgang, die Garbrennzeit und der Abkühlvorgang zeitlich und temperaturmäßig so gesteuert werden kann, daß es durch die beschriebenen Reaktionen nicht zu solchen Spannungszuständen kommt, die zu einer Zerstörung der Erzeugnisse führen würden. Als nachteilig ist aber mit diesem Verfahren die schlechte -Wirtschaftlichkeit verbunden.

Aus Singer, »Die Keramik im Dienste von Industrie und Volkswirtschaft«, Braunschweig, 1923, Seite 876, Absatz 2ff. ist es bereits bekannt, Muffeln in den Hohlraum eines Ofens so einzubauen, daß die heißen Feuergase die Muffelwände überall umströmen und erhitzen können, wobei die Muffeln auch aus einzelnen Elementen, Platten oder Kacheln aufgebaut werden können, die an ihren aneinanderstoßenden Kanten durch geeignete Falze ineinandergreifen und so einen mögliehst dichten Verband gewahren. Ein solcher, mit einer stationären Vermuffelung ausgestatteter Ofen kann als Vorläufer des Tunnelofens angesehen werden. Aus der gleichen Veröffentlichung ist es auch bekannt, kleinformatige Waren mit einer Vermuffelung zu umgeben, die dann zusammen mit der Ware durch den Ofen wandert. Die Wärmeübergangsverhältnisse bei kleinformatiger Ware sind jedoch ganz anders als bei

großformatiger Ware, wo erhebliche Temperaturdifferenzen zwischen Oberfläche und Kern entstehen, die aufgrund der Spannungen zu Rißbildungen führen. Der Tunnelofen ist deshalb als leistungsfähiges Brenngerät nur zum Brennen schnell durchzusetzender kleinformatiger Ware geeignet Jeder Fachmann ist davon Oberzeugt, daß der Tunnelofen zum Brennen großformatiger Ware ungeeignet ist, und zwar wegen der diffizilen Aufheiz- und Abkühlverhältnisse, die im Tunnelofen zum Auftreten von Wärmespannungen bei großformatiger Ware und damit zu Rißbildungen und Zerstörung führen würden. Die notwendige Vergleichmäßigung der Brennverhältnisse hinsichtlich Strömung und Temperatur, wie sie sich im Einzelofen erreichen läßt, ist im Tunnelofen nicht gegeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die . Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zum Brennen großformatiger Ware zu feuerfesten Erzeugnissen aufzuzeigen, welches wirtschaftlicher arbeitet als das Brennverfahren unter Verwendung von Rsigkammeröfen oder Einzelöfen. Es geht darum, beim Brennen großformatiger Ware die wirtschaftlichen Vorteile des Tunnelofens auszunutzen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Tunnelofen mit stationär angeordnetem Ofenfeuer Verwendung Findet und daß zur Vergleichmäßigung der Temperatureinwirkungen und zur Vermeidung von durch Aufheiz- und Abkühlspannungen bedingten Rißbildungen beruhigte Verhältnisse hinsichtlich Temperaturgefälle und Strömung um die zu brennende Ware in der Weise geschaffen werden, daß die großformatige Wa/ο ganz oder teilweise mit einer temperaturbeständigen Verrpuffelun? oder einer aufstrebenden Gitterung umgeben durch den Ofen geführt wird Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es durch Anwendung der Vermuffelung ooer Vergitterung möglich, die Vergleichmäßigung der Temperatureinwirkungen zu erreichen und damit überraschend die durch Aufheiz- und Abkühlspannungen bedingte Rißbildung zu beseitigen. Es muß lediglich dafür Sorge getragen sein, daß das Ofenfeuer auf die Ware weitgehend oder vollkommen indirekt einwirkt, so daß um die Ware hemm beruhigte Verhältnisse entstehen, wo die

Temperatureinwirkung so ablaufen kann, daß die Ware trotz großer Wandstärke weitgehend gleichmäßig erfaßt wird. Selbstverständlich werden sich auch hier Temperaturgefälle nicht umgehen lassen, wie dies überall dort notwendig ist, wo Temperaturen übertragen werden sollen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es jedoch möglich, die Temperaturunterschiede so klein zu halten, daß sie sich nicht nachteilig bemerkbar machen. Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die großformatige Ware, wie z. B. Wannensteine, Bankplatten u. ä. Gebilde, mit der gleichen Schiebegeschwindigkeit wie kleinformatige Ware durch den Tunnelofen geführt werden kann. Der Ofendurchgang durch den Tunnelofen braucht also beim Brennen großformatiger Ware nicht unterbrochen wer-üen, auch wenn kleinformatige Ware nachgeschoben wird. Die Vermuffelung wird auf den Ofenwagen aufgebracht, nachdem die großformatige Ware entsprechend gesetzt worden ist Die Vermuffelung soii die großformatige Ware weitgehend umgeben und vor nachteiligen Zugverhältnissen schützen. Es ist nicht unbedingt erforderiich, daß die Vennuffelung gänzlich dicht die großformatige Ware auf dem Ofenwagen umgibt

Auch die Abkühlphase am Ende des Brennvorganges wird unter Beibehaltung der temperaturbeständigen Vermuf/elung oder aufstrebenden Gitterurtg durchgeführt Dies wird zumindest bis zu einem gewissen Grade der Abkühlung durchgeführt Hierdurch wird zwar die Abkühlphase verlängert jedoch ist dies für die Wirtschaftlichkeit des Ofens von keiner Bedeutung, da der Tunnelofen während dieser Abkühlphase bereits wieder zum Brennen anderer Ware eingesetzt werden kann.

Die Setzweise der großformatigen Ware, die Tunnelofenführung in den einzelnen Bereichen des Ofenfeuers und die Schiebegeschwindigkeit der Ware im Ofen werden der indirekten Einwirkung des Ofenfeuers auf die Ware angepaßt Die Anpassung dieser einzelnen Bedingungen kann v'.urch Versuche ermittelt und festgelegt werden. Sie richtet sich selbstverständlich nach der Art und der Ausbildung der großformatigen zu brennenden Ware.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Brennen großformatiger Ware zu feuerfesten Erzeugnissen, wie z. B. von Steinen von über 150 kg Gewicht mit Wandstärken von 200 mm und größer, in- einem Ofen unter Anwendung eines Ofenfeuers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tunnelofen mit stationär angeordnetem Ofenfeuer Verwendung Findet und daß zur Vergleichmäßigung der Temperatureinwirkungen und zur Vermeidung von durch Aufheiz- und Abkühlspannungen bedingten Rißbildungen beruhigte Verhältnisse hinsichtlich Temperaturgefälle und Strömung um die zu brennende Ware in der Weise geschaffen werden, daß die großformatige Ware ganz oder teilweise mit einer temperaturbeständigen Yermuffelung oder einer aufstrebenden Gitterung umgeben durch den Ofen geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Abkühlphase am Ende des Brennvorganges unter Beibehaltung der temperaturbeständigen Vermuffelung oder aufstrebenden Gitterung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Setzweise der großformatigen Ware, die Temperaturführung in den einzelnen Bereichen des Ofenfeuers und die Schiebegeschwindigkeit der Ware im Ofen der indirekten Einwirkung des Ofenfeuers auf die Ware angepaßt werden.