DE2804913A1

DE2804913A1 - FIRE RESISTANT LINING FOR OEFEN

Info

Publication number: DE2804913A1
Application number: DE19782804913
Authority: DE
Inventors: Daniel Dumas; Serge Lacroix
Original assignee: Societe Europeenne des Produits Refractaires SAS; Societe des Electrodes et Refractaires Savoie SA
Current assignee: Societe Europeenne des Produits Refractaires SAS; Societe des Electrodes et Refractaires Savoie SA
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1978-02-06
Publication date: 1978-12-21
Also published as: IT1094208B; IT7820019A0; SE7801420L; JPS53124520A; FR2379784B1; BE863715A; AU512436B2; NL7801349A; GB1598370A; DE7803404U1; IN147284B; LU79010A1; ZA78724B; DE2804913B2; FR2379784A1; JPS5621323B2; AU3306978A

Description

SOCIETE DES ELECTRODES ET REFRACTAIRES SAVOIE, ParisSOCIETE DES ELECTRODES ET REFRACTAIRES SAVOIE, Paris

undand

SOCIETE EUROPEENNE DES PRODUITS REFRACTAIRES, Neuilly sur-Seine, FrankreichSOCIETE EUROPEENNE DES PRODUITS REFRACTAIRES, Neuilly sur-Seine, France

Feuerfeste Auskleidung für öfenRefractory lining for furnaces

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Auskleidung für öfen insbesondere für Industrieöfen, in denen höhere Temperaturen herrschen, im allgemeinen über 500 ⁰C und mehr.The invention relates to a refractory lining for ovens, in particular for industrial ovens in which higher temperatures prevail, generally above 500 ^° C. and more.

Eine derartige Auskleidung ist insbesondere in allen den Fällen vorteilhaft, in denen die Gefahr einer Überhitzung der Ofenwände in bestimmten Zonen vermieden werden soll und dabei insbesondere in solchen Zonen, die schwer zugänglich sind. Das ist beispielsweise bei ortsfesten öfen großer Abmessungen der Fall, die direkt auf einer Fundamentplatte, im allgemeinen aus Beton, errichtet sind, die ihrerseits selbst im Erdboden ausgebildet ist.Such a lining is particularly advantageous in all cases in which there is a risk of overheating the furnace walls should be avoided in certain zones and especially in those zones that are difficult are accessible. This is the case, for example, with stationary ovens of large dimensions that are placed directly on a foundation plate, generally made of concrete, which in turn is formed in the ground itself.

Bei Öfen dieser Art ist es häufig sehr schwierig, zu vermeiden, daß die Fundamentplatte nahe ihrer Mitte auf Temperaturen gebracht wird, durch die über längere Zeit die Gefahr einer Deformation oder einer Versetzung besteht.In ovens of this type it is often very difficult to avoid having the foundation slab near its center is brought to temperatures through which there is a risk of deformation or dislocation over a long period of time.

Wie im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert werden wird, ist dieses Problem insbesondere bei modernen Hochöfen sehr großen Fassungsvermögens schwierig zu lösen.As explained below with reference to FIGS. 1 to 3 this problem is difficult to solve, especially in modern very large capacity blast furnaces.

Fig. 1 zeigt schematisch den Unterteil eines Hoch-Fig. 1 shows schematically the lower part of a high

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ofens mit einem Gestell mit 7 m Durchmesser, mit einer Auskleidung aus tonerdehaltigen feuerfesten Stoffen.oven with a frame with 7 m diameter, with a Lining made of alumina refractory materials.

Fig. 1 zeigt schematisch den Unterteil eines Hochofens alter Ausführung. Dieser Hochofen mit einem Außendurchmesser D, von etwa 9,C, m weist ein Gestell 1 mit etwa 7 m Innendurchmesser D₀ auf aus tonerdehaltigen feuerfesten Stoffen, in dem sich der GuG oder die Schmelze sammelt, die sich sum Oberteil des Ofens bei einer Temperatur in der Größenordnung von 1450 ⁰C umwälzt. Mindestens ein Abstichloch 2 erlaubt es, in mehr oder minder nahen Abständen die gesammelte Schmelze abzustechen. Das Gestell 1 ist seinerseits von sahireichen Stein-Reihen 3 aus tonerdehaltigen feuerfesten Stoffen getragen. An der Basis des Ofens ist eine Bodenplatte *l vorgesehen sowie dann ein Sockel 5, der die Anordnung trägt. Die Seitenwand des Ofens besteht aus einem Stahlblech oder einem Stahlpanzer 6. Die Dicke der feuerfesten Stoffe zwischen dem Boden des Gestells 7 und der Bodenplatte 4 beträgt 5 m.Fig. 1 shows schematically the lower part of an old design blast furnace. This blast furnace with an outside diameter D, of about 9, C, m has a frame 1 with about 7 m inside diameter D ₀ made of alumina-containing refractory materials, in which the GuG or the melt collects, which is at the top of the furnace at one temperature in the order of 1450 ⁰ C circulates. At least one tap hole 2 allows the collected melt to be pierced at more or less close intervals. The frame 1, in turn, is supported by rows of sahi-rich stones 3 made of alumina-containing refractory materials. At the base of the furnace there is a base plate * 1 and then a base 5 which carries the arrangement. The side wall of the furnace consists of a steel sheet or steel armor 6. The thickness of the refractory materials between the bottom of the frame 7 and the bottom plate 4 is 5 m.

3s ist möglich, die Temperaturverteilung im Inneren der feuerfesten Stoffe und an verschiedenen Stellen der Bodenplatte 4 zu berechnen, wenn der Ofen in Betrieb ist. Diese Berechnung wird gemäß dem in "Circulaire d'Information Technique du Centre de documentation Siderurgique", Nr. 1 '1973) S. 183/217, beschriebenen Verfahren ausgeführt. Wenn angenommen wird, daß die 'Järmeleitfähigkeit der feuerfesten Stoffe etwa 1,2 kcal/mKh beträgt, ergibt sich, daß die maximale Temperatur der Bodenplatte 4 nahe der Achse etwa 450 ⁰C beträgt.3s it is possible to calculate the temperature distribution inside the refractory materials and at various points on the base plate 4 when the furnace is in operation. This calculation is carried out according to the method described in "Circulaire d'Information Technique du Center de documentation Siderurgique", No. 1 '1973) pp. 183/217. If it is assumed that the 'Järmeleitfähigkeit the refractory materials is about 1.2 kcal / mkh, it follows that the maximum temperature of the bottom plate 4 close to the axis is about 450 ⁰ C.

Entsprechend dem Betrieb des Ofens ist eine fortschreitende Abnutzung der feuerfesten Stoffe durch die Schmelze festzustellen und der Boden 7 des Gestells 1 senkt sich all-Corresponding to the operation of the furnace is a progressive wear and tear of the refractory materials from the melt determine and the bottom 7 of the frame 1 lowers all-

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mählich sehr tief ab.gradually going very deep.

Diese praktisch unvermeidbare Erscheinung hört nicht auf, bis das Gestell 1 ein Gleichgewichtsprofil erreicht. Entsprechend der zunehmenden Tiefe nimmt nämlich die Temperatur der Schmelze am Boden 7 des Gestells 1 ab, da keine Umrührung erfolgt und es wird eine weniger heiße und dichtere ruhende Guß- oder Schmelzenschicht erzeugt.This practically inevitable phenomenon does not cease until the frame 1 reaches an equilibrium profile. Corresponding as the depth increases, the temperature of the melt at the bottom 7 of the frame 1 decreases because there is no stirring takes place and a less hot and denser static cast or melt layer is generated.

Die Erosion hört auf, wenn die Temperatur der Schmelze in Berührung mit der Wand gleich deren Verfestigungstemperatur wird. Während aller dieser Vorgänge steigen auch die Temperaturen der Bodenplatte 4 und des sie tragenden Sockels ebenfalls an. Die Anfangstemperatur von 450 ⁰C ist bereits unzulässig für eine direkte Berührung avri. sehen der Platte 5 und einem herkömmlichen Sockel aus hydraulischem oder Druck-Beton. Aus diesem Grund ist es am häufigsten notwendig, zwischen der Bodenplatte 4 und dem Fundament aus Druck-Beton entweder zusätzliche Reihen aus feuerfesten Steinen oder einen feuerfesten Beton vorzusehen. Daraus folgt, daß diese alte Lösung der Auskleidung zu einer feuerfesten Auskleidung sehr großer Dicke führt, im Vergleich zum Durchmesser des Gestells 1, um ausreichend lange Nutzungszeiten zu erreichen.The erosion stops when the temperature of the melt in contact with the wall becomes equal to its solidification temperature. During all of these processes, the temperatures of the base plate 4 and of the base supporting it also rise. The initial temperature of 450 ⁰ C is already inadmissible for direct contact with avri. see the plate 5 and a conventional base made of hydraulic or pressure concrete. For this reason it is most often necessary to provide either additional rows of refractory bricks or a refractory concrete between the floor slab 4 and the foundation made of pressure concrete. It follows that this old solution of the lining leads to a refractory lining of very great thickness compared to the diameter of the frame 1 in order to achieve sufficiently long periods of use.

Um mit höchster Sicherheit die Stelle gleichen Durchmessers oder größeren Durchmessers zu erreichen, wurde ins Auge gefaßt, die klassischen feuerfesten Stoffe für den Aufbau des Gestells durch kohlenstoffhaltige Blöcke oder Steine zu ersetzen, die leicht in den gewünschten Formen herstellbar sind und mit großer Genauigkeit zusammenfügbar sind.In order to reach the point of the same or larger diameter with the greatest possible certainty, the eye was made composed, the classic refractory materials for the construction of the frame by carbonaceous blocks or stones to replace, which can easily be produced in the desired shapes and can be assembled with great accuracy.

Fig. 2 zeigt den Unterteil eines Hochofens mit einem Gestell mit ¹J m Durchmesser mit einem mit kohlenstoffhaltigen Steinen bedeckten Gestell.Fig. 2 shows the lower part of a blast furnace having a frame with ¹ J m diameter with a covered carbon-containing bricks frame.

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~'ig. 2 zeigt den Unterteil eines Hochofens mit den gleichen Abmessungen wie bei dem gemä-J Fig. 1, wobei das Gestell :.. aus kohlenstoffhaltigen Steinen 9 großer Abmessungen gebildet ist. !Ue Verbindungen oder Fugen 10 zwischen den Kohlenstoff steinen 9 sind in üblicher V/eise durch eine kohlenstoffhaltige Paste gebildet und der Zwischenraum 11 zwischen den Kohlenstoff steinen 9 und der Wandplatte If" des Hochofens ist mit einer leitfähigen Stampfmasse gefüllt, die ihrerseits selbst durch eine kohlenstoffhaltige Panto gebildet ist. Die Wandplatte 12 ist außen sehr kräftig gekühlt durch ein (nicht dargestelltes) V.'asserzuführsystem. Unter den Kohlenstoffsteinen 0 ist eine übliche Auskleidung IJ) aus tonerdehaltlgen feuerfesten Stoffen stufenförmig angeordnet bis zur Bodenplatte 14, die ihrerseits auf einem tragenden Sockel 1^C3 ruht. Fine derartige Anordnung begünstigt die seitliche Umwälzung der Wärme in Richtung auf die Wandplatte 12, die ihrerseits durch Außenzufuhr auf etwa 50 ⁰C gekühlt ist. Längs der Ofenachse beträgt die Gesamtdicke der Auskleidung zwischen dem Boden des Gestells 8 und der Bodenplatte 14 4,^C5 m, wovon 'λ, 5 m aus Kohlenstoff steinen 0 bestehen. Wenn der Hochofen in Betrieb ist, zeigt die Rechnung, daß die Temperatur der Bodenplatte 14 etwa 400 ⁰C erreicht. Die Berechnung wird unter Verwendung und mit notwendigen Interpolationen der Leitfähigkeitswerte der Kohlenstoffsteine π und der tonerdehaltigen feuerfesten Stoffen der folgenden TaTeI erreicht:~ 'ig. 2 shows the lower part of a blast furnace with the same dimensions as that according to FIG. 1, the frame being formed from carbon-containing stones 9 of large dimensions. ! Ue connections or joints 10 between the carbon stones 9 are formed in the usual V / eise by a carbon-containing paste and the space 11 between the carbon stones 9 and the wall plate If "of the blast furnace is filled with a conductive ramming mass, which in turn itself by a The wall plate 12 is very strongly cooled on the outside by a water supply system (not shown). Under the carbon stones 0 there is a customary lining IJ) made of alumina-containing refractory materials arranged in steps up to the base plate 14, which in turn is on a load-bearing base 1 resting ^C3. Fine such an arrangement promotes the lateral circulation of the heat in the direction of the wall plate 12 which in turn is cooled by external supply at about 50 ⁰ C. Along the axis of the furnace, the total thickness of the liner between the bottom of the frame 8 and the Floor plate 14 4, ^C 5 m, of which 'λ, 5 m of carbon stones 0 consists n. When the furnace is in operation, showing the bill, that the temperature of the bottom plate 14 reaches about 400 ⁰ C. The calculation is achieved using and with the necessary interpolations of the conductivity values of the carbon bricks π and the alumina-containing refractories of the following TaTeI:

Wärmeleitfähigkeit feuerfester Werkstoffe in keal/mKhThermal conductivity of refractory materials in keal / mKh

Temperatur
Graph!t
Halb-Graphit
Kohlenstoff
Tonerdehaltige feuer
feste Stoffetemperature
Graph! T
Semi-graphite
carbon
Alumina fires
solid substances 100 ⁰C
120
35
fi,.:
1,2100 ⁰ C
120
35
fi,.:
1.2 500 °C500 ° C 1200 °C1200 ° C 67
29
8,5
1,267
29
8.5
1.2 42
22,5
11,5
1,242
22.5
11.5
1.2

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SAD ORIGINALSAD ORIGINAL

Ebenso wie die tonerdehaltigen feuerfesten Stoffe verschleissen die Kohlenstoffsteine bis das Gleichgewichtsprofil erreicht ist. Da die Wärmeleitfähigkeit der Kohlenstoffsteine im Bereich von 1200 bis I²I-OO ⁰C größer als die herkömmlicher feuerfester Stoffe ist und in der gleichen Größenordnung wie die der nicht bewegten flüssigen Schmelze ist, überschreitet die Verschiebung der Isothermen nach unten während des Verschleisses des Gestells nicht eine Tiefe von etwa 1 m. Unter diesen Bedingungen ist keine wesentliche Erhöhung der Temperatur der Bodenplatte gegenüber dem Anfangswert feststellbar.Just like the alumina refractory materials, the carbon stones wear out until the equilibrium profile is reached. Since the thermal conductivity of the carbon bricks in the range from 1200 to I ² I-OO ⁰ C is greater than that of conventional refractory materials and is in the same order of magnitude as that of the non-moving liquid melt, the downward shift of the isotherms exceeds during the wear of the frame not a depth of about 1 m. Under these conditions, no significant increase in the temperature of the base plate compared to the initial value can be determined.

Die Fertigung von Hochöfen mit sehr viel größeren Abmessungen, wie die, die erläutert worden sind, hat sehr ernsthafte Probleme gestellt. Die Durchmesser von Gestellen sehr großer Hochöfen haben nämlich derzeit Werte der Größenordnung von l4 m bereits erreicht und es sind V.'erte in der Größenordnung von sogar 20 m geplant. Die Berechnung zeigt, daß die Extrapolation der Dicken der feuerfesten Stoffe und der Kohlenstoffsteine zu Höhen der feuerfesten Stoffe führt, die schwer zugelassen werden können. Verschiedene Lösungen sind bisher vorgeschlagen worden, um eine Verringerung dieser Höhen zu versuchen. Sie bestehen allgemein ausgedrückt darin, daß unter den amorphen Kohlenstoffsteinen eine bestimmte Graphitdicke angeordnet wird. Dieser Werkstoff erreicht infolge seiner großen Wärmeleitfähigkeit eine Homogenisierung der Temperatur, die im feuerfesten Stoff herrscht und damit folglich eine Verringerung der Temperatur nahe der Achse durch Abziehen von mehr Wärme nach den Seiten hin.The manufacture of blast furnaces with very much larger dimensions, such as those which have been explained, is very serious Problems posed. This is because the diameters of the racks of very large blast furnaces currently have values of the order of magnitude of l4 m has already been reached and there are V.'erts in the order of magnitude of even 20 m planned. The calculation shows that the extrapolation of the thicknesses of the refractories and the carbon bricks leads to heights of refractories that are difficult to admit. Different solutions are heretofore proposed to try to reduce these levels. Generally speaking, they consist in that a certain thickness of graphite is placed under the amorphous carbon bricks. This material achieves as a result Due to its high thermal conductivity, the temperature that prevails in the refractory material is homogenized and consequently a decrease in temperature near the axis by drawing more heat to the sides.

Ein AusfUhrungsbeispiel von Auskleidungen für Hochöfen gemäß diesem Prinzip ist in Fig. 3 dargestellt, die den Unterteil eines Hochofens mit einem Gestell von 7 m Durchmesser zeigt, der mit einer Graphit aufweisenden Auskleidung versehenAn exemplary embodiment of linings for blast furnaces according to this principle is shown in Fig. 3, the lower part of a blast furnace with a frame of 7 m diameter shows, which is provided with a lining comprising graphite

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O -O -

Von oben nach unten weist diese Auskleidung vom Boden Id des Gestells bis zur Bodenplatte I7 drei Reihen von Kohlenstoff steinen 18 mit einer Gesamtdicke von 1,75 m auf, dann zwei Reihen von Graphitsteinen 19 mit einer Gesamtdicke von 0,75 m, zwei Reihen von feuerfesten Steinen 20 einer Gesamtdicke von 10 cm und einer Schicht 21 aus Korundbeton mit 5 cm Dicke in Berührung mit der Bodenplatte I7. Die Gesamtdicke dieser feuerfesten Auskleidung beträgt daher 2,65 m. Unter den Bodenplatte 17 befindet sich ein Beton-Sockel 22, der die Anordnung trägt.From top to bottom, this lining from the bottom Id of the frame to the bottom plate I7 three rows of carbon stones 18 with a total thickness of 1.75 m, then two rows of graphite stones 19 with a total thickness of 0.75 m, two rows of refractory bricks 20 with a total thickness of 10 cm and a layer 21 of corundum concrete with a thickness of 5 cm in contact with the floor slab I7. The total thickness of this refractory lining is therefore 2.65 m. Under the base plate 17 there is a concrete base 22 which supports the arrangement.

In Fig. ;5 sind Isothermen A, B, C, D entsprechend Temperaturen von II80 ⁰C bzw. 900 ⁰C bzw. 6OO ⁰C bzw. 300 ⁰C dargestellt, wie sie durch Rechnung bestimmt sind. Der kennzeichnende Einfluß, der durch die Graphitschicht auf den Verlauf der Isothermen D ausgeübt wird, ist leicht feststellbar, wobei diese Isotherme D diese Graphitschicht in einer nahezu vertikalen Richtung durchsetzt. Da bekanntlich der Härmefluß senkrecht zu den Isothermen ist, folgt daraus,' daß der Graphit bewirkt, daß der Wärmefluß in einem erheblichen Anteil zur Seitenwand abgelenkt wird. Daraus folgt, daß die Isotherme A für II80 ⁰C abgeplattet ist, was heißt, daß die Tiefe, in der die flüssige Schmelze nahe der Achse eindringt, relativ geringer sein wird wie bei Abwesenheit des Graphits. Jedoch ist die Temperatur, die von der Bodenplatte 17 erreicht ist und die nahe der Achse über 400 ⁰C beträgt, noch zu groß, da es erwünscht ist, etwa 200 ⁰C nicht zu überschreiten für eine ausreichende Haltbarkeit des Fundamentbetons. Es ist jedoch anzumerken, daß die Gesamtdicke der feuerfesten Auskleidung auf 2,65 m begrenzt ist, während, bei der anhand von Fig. 2 erläuterten Anordnung, eine Gesamtdicke der feuerfesten Auskleidung von etwa 4,5 m erforderlich ist. Daraus ist zu folgern, daß durch weiteres Erhöhen der Dicke des Graphits es möglich wird, die TemperaturIn Fig;. 5 isotherms A, B, C, D are shown in accordance with temperatures of II80 ⁰ C and 900 ⁰ C or 6OO ⁰ C and 300 ⁰ C, as determined by calculation. The characteristic influence exerted by the graphite layer on the course of the isotherms D can easily be determined, this isotherm D penetrating this graphite layer in an almost vertical direction. Since it is known that the heat flow is perpendicular to the isotherms, it follows that the graphite causes the heat flow to be deflected to a considerable extent towards the side wall. It follows that the isotherm A is flattened for II80 ⁰ C, that the depth at which the liquid melt near the axis penetrates, will be relatively low as in the absence of the graphite which means. However, the temperature which is reached by the base plate 17 and which is above 400 ^° C. near the axis is still too high, since it is desirable ^{not to exceed approximately 200 °} C. for sufficient durability of the foundation concrete. It should be noted, however, that the total thickness of the refractory lining is limited to 2.65 m, while, in the case of the arrangement illustrated with reference to FIG. 2, a total thickness of the refractory lining of about 4.5 m is required. It can be concluded from this that by further increasing the thickness of the graphite it becomes possible to reduce the temperature

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nahe der Achse weiter zu verringern. Eine derartige Vorgehensweise ist jedoch kaum wirtschaftlich, da Graphit ein sehr kostspieliger Werkstoff ist. Weiter zeigt die Rechnung, daß, wenn beispielsweise die Dicke des Graphits von 0,7 auf 1,0 m erhöht wird, die Temperatur der Bodenplatte 17 nur um etwa 50 °C absinkt, was weiter unzureichend ist, um die Bodenplatte 17 direkt auf einem Druck-Beton anbringen zu können.further decrease near the axis. Such an approach however, it is hardly economical because graphite is a very expensive material. The calculation also shows that if, for example, the thickness of the graphite is increased from 0.7 to 1.0 m, the temperature of the bottom plate 17 only drops by about 50 ° C., which is still insufficient to attach the base plate 17 directly to a pressure concrete to be able to.

Um die Temperatur der Bodenplatte moderner Hochöfen ausreichend abzusenken, wurde schon angeregt, sie durch Pluidumwälzung abzukühlen, was bei einer bestimmten Anzahl von Hochöfen bereits verwirklicht ist. Diese Lösung erfordert eine Sicherheitseinrichtung, um die Gefahren einer Kesselsteinablagerung, einer Korrosion oder einer Versorgungsunterbrechung zu vermeiden, die sich während der sehr langen Lebensdauer eines Hochofens ergeben können. Fan ausreichender Wärmeleitwiderstand und eine natürliche Kühlung, die Überhitzungen vermeiden können, bis zu katastrophalen Pegeln sind daher Sicherheitsfaktoren, die zu berücksichtigen sind. Das heißt, daß selbst dann, wenn eine Fluidkühlung der Bodenplatte verwendet wird, dennoch eine große Dicke der feuerfesten Steine über dieser verwendet wird.In order to lower the temperature of the floor slab of modern blast furnaces sufficiently, it has already been suggested to use them Pluid circulation to cool down, what with a certain number has already been realized by blast furnaces. This solution requires a safety device to avoid the dangers of a To avoid scale build-up, corrosion or an interruption in supply that can occur during the very long service life of a blast furnace. Fan sufficient Thermal resistance and natural cooling that can prevent overheating, up to catastrophic Levels are therefore safety factors that must be taken into account. That is, even if fluid cooling the floor slab is used, yet a large thickness of refractory bricks is used over it.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Auskleidung anzugeben, durch die die Dicke der feuerfesten Auskleidung in Hochöfen großer Abmessungen relativ gesehen v/irksam verkleinert werden kann, wobei gleichzeitig die Verwendung von Kühlfluiden für die Bodenplatte vermieden werden kann bzw. wobei zumindest die zwangsweise Verwendung dieser Lösung vermieden werden kann.It is therefore the object of the invention to provide a lining that increases the thickness of the refractory lining in relatively large blast furnaces can be effectively reduced in size, while at the same time using of cooling fluids for the base plate can be avoided or at least the compulsory use of this solution can be avoided.

Die Erfindung geht von der unerwarteten Idee aus, daß abwechselnde Schichten oder Sandwich-Schichten von feuerfesten Stoffen mit höherer Wärmeleitfähigkeit und feuer-The invention is based on the unexpected idea that alternating layers or sandwich layers of refractory Substances with higher thermal conductivity and fire resistant

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festen Stoffen mit niedriger Wärmeleitfähigkeit verwendet sind.solid materials with low thermal conductivity are used.

Die erfindunrsgetnäße Auskleidung weist zumindest eine Schicht aus feuerfesten Stoffen niedriger Wärmeleitfähigkeit auf, die zwischen zwei Schichten aus feuerfesten Stoffen hoher Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist. Da sich die V/ärmeleitfähigkeit von Werkstoffen mit der Temperatur ändert, ist es tatsächlich schwierig, genau die Grenzen der Leitfähigkeit anzugeben, die gemäß der Erfindung die beiden Gruppen der feuerfesten Stoffe trennt. Ganz allgemein wird ein Wärmeleitfähigkoitsverhältnis sxwlsehen den beiden Gruppen der feuerfesten Stoffe gesucht, das so .groß wie möglich ist. 7,in Verhältrus von ¹J kann als Minimalwert angesehen werden, und Verhältnisse von 10 bis 20 oder mehr sind üblicherweise zu verwenden.The lining according to the invention has at least one layer of refractory materials of low thermal conductivity, which is arranged between two layers of refractory materials of high thermal conductivity. Indeed, since the conductivity of materials changes with temperature, it is difficult to specify precisely the limits of conductivity which, according to the invention, separate the two groups of refractory materials. In general, a thermal conductivity ratio between the two groups of refractory materials is sought that is as large as possible. 7, a ratio of ¹ J can be considered a minimum, and ratios of 10 to 20 or more are commonly used.

In Absolutwerten ausgedrückt, werden im allgemeinen als feuerfeste Stoffe niedriger Wärmeleitfähigkeit solche feuerfesten Stoffe verwendet, deren Wärmeleitfähigkeit kleiner als h kcal/mKh ist und werden als feuerfeste Stoffe hoher Wärmeleitfähigkeit solche einer Wärmeleitfähigkeit verwendet, die mindestens 15 kcal/mKh ist.Expressed in absolute values, the refractory materials of low thermal conductivity generally used are those whose thermal conductivity is less than h kcal / mKh, and those with a thermal conductivity of at least 15 kcal / mKh are used as the refractory materials of high thermal conductivity.

Unter den feuerfesten Stoffen hoher Wärmeleitfähigkeit wird vorzugsweise Graphit oder Halb-Graphit verwendet. Letzterer besteht aus Graphitkörnern, die von einem kohlenwasserstoffhaltigem Bindemittel gebunden sind, wobei die Anordnung anschließend bis zur Verkokung des Bindemittels gebrannt oder erhitzt wird.Among the refractory materials of high thermal conductivity, graphite or semi-graphite is preferably used. The latter consists of graphite grains that contain a hydrocarbon Binders are bound, the arrangement then being fired until the binder has coked or heated.

Bezüglich der feuerfesten Stoffe niedriger Wärmeleitfähigkeit v/erden alle Arten von feuerfesten Stoffen verwen-With regard to refractory materials of low thermal conductivity, all types of refractory materials are used.

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det, die üblicherweise für den Bau von Ofen verwendet werden, wie tonerdehaltige Stoffe mit einer Wärmeleitfähigkeit unter 4 kcal/mKh. In den am wenigsten heißen Zonen könnten auch Wärmeisolierstoffe großen Wärmewiderstands und relativ geringen Flammschutzwirkung verwendet werden in dem Maße wie die Wärmeisolierstoffe einen ausreichenden Widerstand zum Aushalten des Drucks der Werkstoffe besitzen.det that are commonly used for the construction of furnaces, such as alumina materials with thermal conductivity below 4 kcal / mKh. In the least hot Zones could also use thermal insulation materials with high thermal resistance and relatively low flame retardancy as the thermal insulation materials become sufficient resistance to withstand the pressure of the materials own.

In den gleichen Zonen könnten auch Werkstoffe sehr großer Wärmeleitfähigkeit dort verwendet werden, wo es die Temperaturbedingungen erlauben. Auf jeden Fall können diese nicht wirklich feuerfesten Werkstoffe, die lediglich in denen am wenigsten heißen Zonen verwendbar sind, nur zusammen mit den weiter oben definierten feuerfesten Stoffen verwendet werden.In the same zones, materials with very high thermal conductivity could also be used where there is allow temperature conditions. In any case, these are not really refractory materials that are merely in which the least hot zones can be used, only in combination with the refractories defined above be used.

Durchgeführte Temperaturberechnungen haben gezeigt, daß in erfindungsgemäßen Auskleidungen mit abwechselnden oder sandwichartigen Ausbildungen, bei denen zumindest drei Schichten verwendet sind, wobei die innere Schicht aus einem feuerfesten Stoff geringer Wärmeleitfähigkeit und wobei die beiden äußeren Schichten aus einem oder aus zwei feuerfesten Stoffen hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet sind, die folgende Erscheinung auftreten:Carried out temperature calculations have shown that in linings according to the invention with alternating or sandwich-like formations in which at least three layers are used, the inner layer of one Refractory material of low thermal conductivity and the two outer layers of one or two refractory layers Substances of high thermal conductivity are formed, the following phenomenon occurs:

Ein sehr wesentlicher Anteil des Wärmeflusses, der in diese Anordnung eingedrungen ist, wird in Richtung auf deren Ränder abgelenkt. Daraus folgt eine große Verringerung des an der der Eingangsseite gegenüberliegenden Fläche in der Anfängsrichtung austretenden Flusses. Damit diese Anordnung wirksam ist, ist es notwendig, daß sie so angeordnet ist, daß die Flußlinien geschnitten werden, deren Führung gesteuert werden soll. Wenn der Wärmefluß praktisch symmetrischA very substantial portion of the heat flux that has entered this arrangement is directed towards its Edges deflected. This results in a large reduction in the area in the area opposite the input side Initial direction of the exiting river. For this arrangement to be effective it is necessary that it be so arranged that the flow lines are cut, the guidance of which is to be controlled. When the heat flow is practically symmetrical

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um eine Achse verteilt wird, was im Teil des Hochofens der Fall ist, der unter dem Gestell angeordnet ist, werden hervorragende Ergebnisse erreicht durch Stapeln der Elemente des Sandwich-Aufhaus in Form von horizontalen Schichten, und damit senkrecht zur Achse des Ofens, die auch gleichzeitig die Symmetrieachse des Wärmeflusses ist. Für jeden einzelnen Anwendungsfall kann auf die Dicke und auf die Art der die Sandwich-Anordnung bildenden Werkstoffe sowie auf die Anzahl der Schichten eingewirkt werden. Die Rechnung zeigt, da3 die Ergebnisse umso besser sind umso größer die Anzahl der Schichten ist und umso größer das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeiten zwischen den feuerfesten Stoffen hoher Wärmeleitfähigkeit und den feuerfesten Stoffen niedriger Wärmeleitfähigkeit ist. Wirtschaftlichkeitsüberlegungen haben jedoch einen direkten Einfluß auf die Wahl der Werkstoffe und die Anzahl der Schichten. Es ist zwar möglich, daß theoretische Berechnungen zeigen, daß aus Wärmeleitüberlegungen, die besten Ergebnisse mittels Schichten unterschiedlicher Dicke erreicht werden können sowie mit Berührungsflächen, die nicht eben sondern gekrümmt sind und dabei Drehsymmetrie haben oder auch nicht, jedoch werden in der Praxis Kostenüberlegungen in den meisten Fällen dazu führen, die einfachsten Anordnungen zu verwenden, deren theoretischer Wirkungsgrad geringfügig weniger gut ist, deren Herstellungskosten jedoch erheblich geringer sind.distributed around an axis, which is the case in the part of the blast furnace located under the frame, will be excellent Results achieved by stacking the elements of the sandwich house in the form of horizontal layers, and thus perpendicular to the axis of the furnace, which is also the axis of symmetry of the heat flow. For each individual application can be on the thickness and on the type of the sandwich arrangement forming materials as well the number of layers to be acted upon. The calculation shows that the better the results, the greater the results The number of layers is and the greater the ratio of thermal conductivities between the refractory materials high thermal conductivity and the refractories lower Thermal conductivity is. However, economic considerations have a direct influence on the choice of materials and the number of layers. It is possible that theoretical calculations show that from heat conduction considerations, the best results can be achieved by means of layers of different thicknesses as well as with Contact surfaces that are not flat but curved and either have rotational symmetry or not, but will in practice, cost considerations in most cases lead to the simplest of arrangements being used theoretical efficiency is slightly less good, but the manufacturing costs are considerably lower.

Die Erfindung gibt also eine feuerfeste Auskleidung an, die für zahlreiche Ofenarten und insbesondere für ortsfeste öfen großer Abmessungen verwendbar ist. Die erfindungsgemäße feuerfeste Auskleidung ist gekennzeichnet durch eine Anordnung aus mehreren aufeinanderfolgenden abwechselnden Schichten von feuerfesten Stoffen geringer und großer Wärmeleitfähigkeit. Die feuerfesten Stoffe großer Wärmeleitfähigkeit können Graphit oder Halb-Graphit sein und die feuer-The invention therefore provides a refractory lining that can be used for numerous types of furnaces and, in particular, for stationary ovens of large dimensions can be used. The refractory lining according to the invention is characterized by an arrangement of several successive alternating layers of refractory materials of low and high thermal conductivity. The refractory materials of high thermal conductivity can be graphite or semi-graphite and the refractory

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festen Stoffe geringer Wärmeleitfähigkeit können ein tonerdehaltiger Stoff sein. Die erfindungsgemäße Auskleidung ist insbesondere für Hochöfen verwendbar.solid substances of low thermal conductivity can contain alumina Be fabric. The lining according to the invention can be used in particular for blast furnaces.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ^s zeigen:The invention is explained in more detail using the exemplary embodiments shown in the drawing, as shown in:

Fig. 1 schematisch den Unterteil eines Hochofens mit einem Gestell von 7 m Durciimesser, das mit einer Auskleidung aus tonerdehaltigem feuerfestem Stoff versehen ist,Fig. 1 schematically shows the lower part of a blast furnace with a frame of 7 m diameter, which with a The lining is made of alumina refractory material,

Fig. 2 schematisch den Unterteil eines Hochofens mitFig. 2 schematically shows the lower part of a blast furnace with

einem Gestell von 7 m Durchmesser mit einem mit Kohlenstoffsteinen bedeckten Gestell,a frame of 7 m in diameter with a frame covered with carbon stones,

Fig. 3 schematisch den Unterteil eines Hochofens mitFig. 3 schematically shows the lower part of a blast furnace with

einem Gestell von J m Durchmesser, das mit einer Graphit aufweisenden Auskleidung versehen ist,a frame with a diameter of J m, which is provided with a graphite lining,

Fig. 4 schematisch den Unterteil eines Hochofens mit einem Gestell von 7 m Durchmesser, das eine erfindungsgemäße Auskleidung aufweist,Fig. 4 schematically the lower part of a blast furnace with a frame of 7 m diameter, which is an inventive Has lining,

Fig. 5 schematisch den Unterteil eines Hochofens mit einem Gestell mit 14 m Durchmesser mit einer erfindungsgemäßen Auskleidung.Fig. 5 shows schematically the lower part of a blast furnace with a frame with a diameter of 14 m with a lining according to the invention.

Herkömmliche Auskleidungen von Gestellen von Hochöfen wurden bereits anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert. Conventional linings of frames of blast furnaces have already been explained with reference to FIGS. 1 to 3.

Die Erfindung wird anhand der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Aus-The invention is illustrated with reference to FIGS. 4 and 5 Embodiments of the inventive design

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kleidung näher erläutert.
Beispiel 1clothing explained in more detail.
example 1

Fig. 4 zeigt die Auskleidung eines Hochofens mit einem Gestell mit 7 m Durchmesser, wie er anhand Fig. 3 erläutert worden ist, bei dem die Auskleidung unter dem Gestell zwei !leihen 2~3 von Kohlenstoffsteinen 2y mit einer Gesamtdicke von I,ho m besitzt.Fig. 4, the liner is a blast furnace with a frame having 7 m in diameter, as has been explained with reference to Fig. 3, in which the liner below the frame two borrow! 2 ~ 3 of carbon bricks 2y having a total thickness of I ho m owns.

Unter dienen ist anstelle der Anordnung gemäß Fig. ;3 eine ilandwioh-Anordnung der gleichen Gesamtdicke, wie die Anordnung, die dadurch ersetzt wird, verwendet, wobei zwei fichichten 2h mit tonerdelialtigem Werkstoff mit jeweils 25 cm Dicke sandwi char tic; zwischen drei Schichten ^r;5 aus Graphit mit jeweils ?^lj cm Dicke zwischengesciiichtet sind. Daraus folgt, da'3 die Gesamthöhe der so gebildeten Auskleidung 2,---5 m beträgt und damit gleich der der Auskleidung gemäß Fig. ;> ist. Im '-'wischen c.e.v ~- <ύ'ι ;;c?nnlatte 2 ■ und dem feuerfesten "toff vorgesehenen jiau:r. Ast eine leitfähige Stampfmasse ?"[ in gleic.ier Vieise wie bei Fir. C eingestampft und ist die Abkühlung dieser Seitenplatte '"■ '■ in gleicher V/eise durch Wasserzufuhr von au en sichergestellt, um deren Temperatur auf etwa [30 °C zu begrenzen.Among used instead of the arrangement according to Fig;. 3 is a ilandwioh arrangement of the same total thickness as the arrangement, which is replaced by used, wherein two fichichten 2h with tonerdelialtigem material each having 25 cm thickness Sandwich char tic; between three layers ^r; 5 made of graphite each with ? ^{1 and 1} cm thick are interposed. It follows from this that the total height of the lining formed in this way is 2, --- 5 m and is therefore equal to that of the lining according to FIG. In the '-' between cev ~ - <ύ'ι ;; c? Nnlatte 2 ■ and the refractory "toff provided jiau: r. Branch a conductive ramming mass ?" [ In the same vieise as with Fir. Pulped C and the cooling side plate "'■' ■ else is ensured in the same V / by water supply from the outside s, in order to limit the temperature to about [30 ° C.

Durchgeführte Wärmoberechnungen unter Verwendung der in der Tafel angegebenen Werte haben gezeigt, dai3, wenn der Verschleiß der Auskleidung stabilisiert ist, die Anordnung der Isothermen stark verändert ist gegenüber dem Fall gemäß Fig. ";>. Die Temperatur der Bodenplatte 2o nahe der Achse ist nunmehr etwa bei 150 ⁰C anstatt bei über 400 ⁰C beim Fall gemäß Fig. ;). Das zeigt, daß ein derartiger Hochofen direkt auf einem Druck-Beton-Fundament angeordnet werden kann, ohne da" die Gefahr besteht, daß über längere Zeit dieser zerstört werden könnte.Thermal calculations carried out using the values given in the table have shown that, when the wear of the lining is stabilized, the arrangement of the isotherms is greatly changed compared to the case according to FIG at about 150 ^° C. instead of over 400 ^° C. in the case according to FIG could be destroyed.

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Dieses eindrucksvolle Ergebnis wird erreicht ohne die Gesamtdicke der Auskleidung zu verändern.This impressive result is achieved without changing the overall thickness of the lining.

Example 2

Die erfindungsgemäße feuerfeste Auskleidung besitzt eine umso größere Bedeutung wie der Durchmesser des Hochofens, bei dem sie verwendet wird, zunimmt.The refractory lining according to the invention is all the more important as the diameter of the blast furnace, in which it is used increases.

Fig. 5 zeigt im Halbschnitt den Unterteil eines Hochofens mit einem Gestell mit Ik m Durchmesser. Diese Abmessung ist nahe der derzeit maximal verwendeten. Das Gestell ist nach üblicher Technik mit Kohlenstoffsteinen bedeckt. Die Schicht 29 unter dem Gestell besitzt eine Dicke von 0,5 m. Unter diesen Kohlenstoffsteinen ist eine erfindungsgemäße Auskleidung angeordnet, die von oben nach unten die folgenden neun Schichten aufweist:Fig. 5 shows in half section the lower part of a blast furnace with a frame with Ik m diameter. This dimension is close to the maximum currently used. The frame is covered with carbon stones using the usual technique. The layer 29 under the frame has a thickness of 0.5 m. Under these carbon bricks, a lining according to the invention is arranged, which has the following nine layers from top to bottom:

1. Eine Halb-Graphit-Schicht 30 mit 35 cm Dicke,1. A half-graphite layer 30 with a thickness of 35 cm,

2. eine tonerdehaltige Schicht 31 mit 25 cm Dicke,2. an alumina-containing layer 31 with a thickness of 25 cm,

3. eine Halb-Graphit-Schicht 32 mit 35 cm Dicke,3. a semi-graphite layer 32 with a thickness of 35 cm,

4. eine tonerdehaltige Schicht 33 mit 25 cm Dicke,4. an alumina layer 33 with a thickness of 25 cm,

5. eine Graphit-Schicht 34 mit 35 cm Dicke,5. a graphite layer 34 35 cm thick,

6. eine tonerdehaltige Schicht 35 mit 25 cm Dicke,6. an alumina layer 35 with a thickness of 25 cm,

7. eine Graphit-Schicht 36 mit 35 cm Dicke,7. a graphite layer 36 with a thickness of 35 cm,

8. eine tonerdehaltige Schicht 37 mit 2*5 cm Dicke und8. an alumina-containing layer 37 with a thickness of 2 * 5 cm and

9. eine Graphit-Schicht 38 mit 35 cm Dicke,9. a graphite layer 38 35 cm thick,

die in Berührung mit der Bodenplatte 39 ist, die direkt auf dem Sockel 40 aus Druck-Beton ruht ohne jegliche Kühlanordnung. Die Verwendung zweier Schichten aus Halb-Graphit in der heißesten Zone ist durch die Uärmeleitfähigkeit dieseswhich is in contact with the base plate 39, which rests directly on the base 40 of pressure concrete without any cooling arrangement. The use of two layers of semi-graphite in the hottest zone is due to the thermal conductivity of this

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Werkstoffs berechtigt, die bei hohen Temperaturen nur wenig geringer als die von Graphit ist, jedoch bei einem deutlich weniger hohen Preis.Material justified little at high temperatures is lower than that of graphite, but at a significantly lower price.

Durchgeführte Rechnungen zeigen, daß die Temperatur der Bodenplatte 39, wenn der Verschleiß des Bodens des Gestells sein Ausgleichsprofil erreicht hat, nahe der Achse 200 ⁰C nicht überschreitet. In diesem Fall ist, wie zuvor, der Wärmefluß zum größten Teil durch die zusammengesetzte oder Verbund-Anordnung in Richtung auf die Seitenplatte abgelenkt. Der thermische oder Wärmekontakt zwischen dieser und der Auskleidung ist durch eine leitfähige Stampfmasse sichergestellt, wie beim Beispiel 1, die in den Zwischenraum sorgfältig eingestampt ist, und die Abführung der Wärme menge von dieser Platte wird in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 durch ausreichend starke äußere Wasserzufuhr sichergestellt, um die Temperatur nahe 50 ⁰C zu halten. Es ist festzustellen, daß dieses bemerkenswerte Ergebnis mit einer Gesamtdicke der feuerfesten Stoffe unter der Ofensohle von lediglich 3,25 m erreicht ist.Calculations carried out show that the temperature of the base plate 39 does not exceed ^{200 °} C. near the axis when the wear on the base of the frame has reached its compensation profile. In this case, as before, most of the heat flow is diverted by the composite structure towards the side panel. The thermal or thermal contact between this and the lining is ensured by a conductive ramming mass, as in Example 1, which is carefully rammed into the space, and the dissipation of the amount of heat from this plate is in the same way as in Example 1 by sufficiently strong external water supply ensures to keep the temperature close to 50 ⁰ C. It should be noted that this remarkable result is achieved with a total thickness of the refractories under the furnace bed of only 3.25 m.

Aus den beiden Beispielen ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Auskleidung die Errichtung von Hochöfen großer Durchmesser ohne Abkühlung am Boden ermöglicht mit einer Höhe unter dem Gestell, die stark verringert ist, wodurch in sehr erheblichem Maß die Kosten für die Auskleidung währendFrom the two examples it can be seen that the lining according to the invention allows the construction of large blast furnaces Diameter without cooling on the ground allows with a height under the frame that is greatly reduced, whereby to a very significant extent the cost of the lining during

sind der Errichtung oder während Instandsetzungen verringert/sowie auch die Betriebs- bzw. Nutzkosten. Die Betriebssicherheit derartiger Hochöfen ist ebenfalls garantiert wegen der Abwesenheit einer Kühleinrichtung in Höhe der Bodenplatte.are reduced during construction or during repairs / as well as also the operating and utility costs. The operational safety of such blast furnaces is also guaranteed because of the absence a cooling device at the level of the base plate.

Wie bereits weiter oben ausgeführt, kann die erfindungsgemäße feuerfeste Auskleidung auf zahlreiche andere ArtenAs stated above, the refractory lining according to the invention can be used in numerous other ways

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von Öfen angewendet werden, bei denen der Wärmefluß zu relativ entfernten Punkten abgelenkt werden soll oder auch bei denen örtliche Überhitsungen absorbiert oder Temperaturen ausgeglichen werden sollen. In den am wenigsten heißen Zonen derartiger sandwichartiger feuerfester Auskleidungen können die feuerfesten Stoffe durch weniger wärmewider stands fähige Werkstoffe ersetzt v/erden, die dagegen höhere oder im Gegensatz niedrigere Wärmeleitfähigkeiten besitzen. Es ist daher möglich, den Graphit durch ein Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer oder Aluminium, zu ersetzen und die feuerfesten Stoffe geringer Wärmeleitfähigkeit durch Isolierstoffe zu ersetzen, wie Glaswolle o.dgl_v in dem Maße, in dem deren mechanische und/oder thermische VJiderstandsfähigkeit oder Haltbarkeit annehmbar oder zulässig ist. In bestimmten Fällen kann es bei einer erfindungsgemäßen sandwichartigen Auskleidung wichtig sein, eine oder mehrere Schichten großer Wärmeleitfähigkeit auszubilden, die in Reihe in der gleichen Schicht Mischanordnungen aufweisen, deren Werkstoffe abhängig von den Temperaturbedingungen gewählt sind.be used by ovens where the heat flow is to be deflected to relatively distant points or where local overheating is to be absorbed or temperatures are to be compensated. In the least hot zones of such sandwich-like refractory linings, the refractory materials can be replaced by less heat-resistant materials which, on the other hand, have higher or, in contrast, lower thermal conductivities. It is therefore possible to replace the graphite by a metal of high thermal conductivity, such as copper or aluminum, and to replace the refractory material of low thermal conductivity by insulating materials, such as glass wool or the like _v to the extent in which the mechanical and / or thermal VJiderstandsfähigkeit or durability is acceptable or permissible. In certain cases it can be important in a sandwich-like lining according to the invention to form one or more layers of high thermal conductivity, which have mixed arrangements in series in the same layer, the materials of which are selected depending on the temperature conditions.

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Claims

Expectations

\ J Refractory lining for furnace with at least two materials, one of which has a higher thermal conductivity than the other,

characterized,

that the lining at least partially consists of a sandwich arrangement which is oriented so that it intersects the lines of heat flow, the layers of materials more or less high thermal conductivity are arranged alternately, and at least one layer of one Material less high V / thermal conductivity between at least two layers of materials of higher thermal conductivity are arranged, with the ratio of thermal conductivities between the two groups of materials is at least 5.

2. Lining according to claim !, characterized in that the at least one material mic / thermal conductivity has a thermal conductivity that is less than 4 kcal / mKh and that the at least one material of higher thermal conductivity has a thermal conductivity of more than 15 kcal / mKh.

3. Lining according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one refractory material of high thermal conductivity consists of graphite or semi-graphite and that the at least one refractory material of low thermal conductivity is formed starting from metal oxides or mixtures of metal oxides.

503- (BRI977) -MeBk

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ORIGINAL INSPECTED

4. Lining according to one of claims 1 to j ?, characterized characterized in that at least one metal layer is provided in the least thermally stressed zones.

5. Lining according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that at least one layer is provided in the least thermally stressed zones, which is made of a non-fireproof thermal insulation material of high thermal resistance.

'' ^: . Furnace, characterized by a lining according to one of Claims 1 to 5.

7. Method of equalizing the temperature of one side of a Viand, the other side of which is heated irregularly at elevated temperature, characterized in that the wall with a lining according to any one of claims 1 to 5 is provided.

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