DE4438417A1 - Verfahren und Ofen zum Herstellen von grobkeramischen Produkten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Erfindungsgedanken ein Verfahren zum Herstellen von eine besondere, durch Reduktion erzielbare Färbung aufweisenden, grobkeramischen Produkten, insbesondere Klinkern, Vormauerziegeln etc., die in Form von Besatzpaketen in einen Ofen eingebracht und dort gebrannt werden, wobei sie zumindest sporadisch auf Reduktionstemperatur gebracht werden und geht gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken auf einen Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer eine im Bereich wenigstens einer Wand des Ofenraums angeordnete Brenneranordnung enthaltenden Reduktionseinrichtung.

Aus der DD 2 54 426 A1 sind ein Verfahren eingangs erwähnter Art und ein hierfür geeigneter Tunnelofen bekannt. Dabei ist die Brennzone in eine Oxydationszone und in eine Reduktionszone unterteilt, an welche sich die Kühlzone anschließt. Bei der Reduktion erfolgt eine Um­ wandlung von dreiwertigem Eisen in zweiwertiges Eisen.

Dieser Prozeß läuft bei hoher Temperatur ab, ist jedoch reversibel. Es besteht daher die Gefahr, daß während der Kühlung, die im Anschluß an die Reduktion stattfindet und bei der viel Sauerstoff zur Verfügung steht, der aufgrund der Porosität des gebrannten Materials zum Eisen vordringen kann, eine Reoxydation stattfindet, was sich ungünstig auf die erzielbare Färbung der Produkte und da­ mit die Produktqualität auswirkt.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren eingangs erwähnter Art und einen hierfür geeigneten Ofen mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß einer Re­ oxydation entgegengewirkt werden kann.

Die verfahrensmäßige Lösung dieser Aufgabe besteht erfin­ dungsgemäß darin, daß die Besatzpakete zumindest während einer letzten Phase der Reduktion auf ihrer ganzen Höhe angeflammt werden. Hierzu kann die der Reduktionszone zu­ geordnete Brenneranordnung des Ofens so ausgebildet sein, daß sie mittels einer Verschiebeeinrichtung in den Ofen­ raum hineinbewegbar ist.

Durch die direkte Anflammung des Besatzes kann ein ober­ flächenseitiger Schmelzfluß in Gang gesetzt werden. Durch den beginnenden Schmelzfluß wird eine oberflächenseitige Verglasung der Produkte bewirkt. Durch diese Verglasung wird die Reduktion haltbar und wenig reversibel gemacht. Dadurch, daß die Besatzpakete auf ihrer ganzen Höhe ange­ flammt werden, ergibt sich in vorteilhafter Weise auch eine gleichmäßige Produktqualität auf der gesamten Be­ satzpakethöhe. Das erfindungsgemäße Verfahren führt da­ her in vorteilhafter Weise zu einer hohen Ausbeute an farblich schönen, hochwertigen Produkten. Dennoch ergibt sich praktisch kein zusätzlicher Energiebedarf, da gleichzeitig reduziert und verglast wird. Dadurch, daß die der Reduktionszone zugeordnete Brenneranordnung in den Ofenraum ein- und aus diesem ausfahrbar ist, kann die Länge der Phase, in der gleichzeitig reduziert und ver­ glast wird, entsprechend den Verhältnissen des Einzel­ falls gewählt werden. Außerdem ist es hierdurch möglich, daß die Brenneranordnung während des Besatztransports in jedem Fall in der ausgefahrenen Stellung sein kann, wo­ durch Kollisionen zuverlässig vermieden werden.

Vorteilhaft können die in den Ofenraum ein- und aus diesem ausfahrbaren Brenner als Brennerlanzen ausgebildet sein, deren Länge größer als die Dicke der von ihnen durchgriffenen Ofenwand ist. Mit Hilfe langer Lanzen läßt sich auf einfache Weise ein tiefer Eingriff in den Ofen­ raum bewerkstelligen. Dennoch kann die den Lanzen zuge­ ordnete Aufnahmeeinrichtung außerhalb des Ofenraums ange­ ordnet sein. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß lange Lanzen zusätzlich zur vorderen Ausflammöffnung auch noch seitliche Ausflammöffnungen aufweisen können, was sich vorteilhaft auf die Vergleichmäßigung der Anflammung der Besatzpakete auf ihrer ganzen Höhe bei während des Anflammvorgangs stationärer Brenneranordnung auswirkt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Tunnelofen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Lanzenbrenner der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2.

Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise von Tunnelöfen zum Brennen grobkeramischer Produkte sind ans ich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr. Der den Fig. 1 und 2 zugrunde liegende Tunnelofen 1 besitzt einen im Querschnitt rechteckförmigen, tunnelförmigen Ofenraum, durch den die zu brennenden Formlinge hindurch bewegt werden. Hierzu sind zur Bildung eines Zugs aneinander angehängte Wagen 2 vorgesehen, auf denen die Formlinge in Form von Besatzpaketen 3 aufgenommen sind. Der Vorschub erfolgt in der Regel diskontinuierlich, et­ wa derart, daß der Zug in festen Abständen, etwa jede Stunde, um eine bestimmte Länge, etwa eine Wagenlänge, weiterbewegt wird.

Über der Länge des Tunnelofens 1 sind unter anderem eine Brennzone mit einer Oxydationszone 4a und einer hieran anschließenden Reduktionszone 4b sowie eine nachgeordnete Kühlzone 5 vorgesehen. Die Fig. 1 zeigt den Ausschnitt mit dem vorderen Bereich der Brennzone und dem hinteren Bereich der dieser nachgeordneten Kühlzone 5. Zur Erzeugung der in der Oxydationszone 4a und Reduktionszone 4b erforderlichen Temperaturen sind im Bereich der Tunneldecke angeordnete Brenner 6, 7 vorgesehen. Diese sind in zugeordnete Ausnehmungen 8 der Tunneldecke einge­ setzt. Selbstverständlich wäre es denkbar, zusätzlich oder alternativ hierzu auch im Bereich der Seitenwände des Tunnels entsprechende Brenner vorzusehen. Diese kön­ nen als Öl-, Gas- oder Feststoffbrenner ausgebildet sein. Dem dargestellten Beispiel liegen Gasbrenner zugrunde. Die Dichte der Brennerverteilung ist im Bereich der Reduktionszone 4b größer als im Bereich der Oxydationszone 4a, um in der Reduktionszone eine gute Anflammung der Besatzpakete 3 zu gewährleisten. Der den Brennern 7 der Reduktionszone 4b zugeführte Brennstoff kann zur Erzielung bestimmter Flammbilder mit komprimierter Luft unterstöchiometrisch vorgemischt sein.

Die Brenner 6 der Oxydationszone 4a sind fest angeordnet. Ihre Länge ist dementsprechend nicht wesentlich größer als die Dicke der von ihnen durchsetzten Tunneldecke. Die unteren, mit einer Ausflammöffnung versehenen Brenner­ enden der fest angeordneten Brenner 6 befinden sich im Bereich der Innenseite der Tunneldecke bzw. überragen diese nur geringfügig. Die Brenner 7 der Reduktionszone 4b sind als vergleichsweise lange Brennerlanzen ausgebildet, die in axialer Richtung, das heißt hier in vertikaler Richtung, verschiebbar angeordnet sind. Die Brenner 7 der Reduktionszone 4b sind dementsprechend von einer oberen Stellung, in der sich ihre vordere Ausflamm­ öffnung auf dem Niveau der Ausflammöffnungen der Brenner 6 der Oxydationszone 4a befindet, tief in den Ofenraum absenkbar und umgekehrt. Die untere Endstellung ist in den Fig. 1 und 2 mit durchgezogenen Linien angedeutet. Die obere Endstellung ist mit unterbrochenen Linien ange­ deutet. Die Länge der die Brenner 7 bildenden Brenner­ lanzen ist zur Bewerkstelligung eines tiefen Eingriffs in den Ofenraum wesentlich größer als die Ofendecke. Die Länge ist so zu wählen, daß in der unteren Endstellung eine zuverlässige Anflammung der Besatzpakete bis in den unteren Bereich gewährleistet ist. Zur Vermeidung von Kollisionen der Brenner 7 mit den Besatzpaketen 3 sind die Brenner 7 so positioniert, daß sie in die Längsgassen 9 und/oder die Quergassen 10 zwischen den Besatzpaketen 3 einfahrbar sind.

Zum Ein- und Ausfahren der Brenner 7 ist eine Verschiebe­ einrichtung vorgesehen. Diese besteht im dargestellten Beispiel, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, aus einem auf der Außenseite der Tunneldecke aufgenommenen Gestell 11, auf dem ein mittels eines durch einen Motor 12 angedeuteten Aufzugs heb- und senkbarer Träger 13 vertikal geführt ist, auf dem die die Brenner 7 bildenden Brennerlanzen befestigt sind. Im dargestellten Beispiel ist allen Brennern 7 der Oxydationszone 4b ein gemein­ samer Träger 13 zugeordnet. Es wäre aber auch denkbar die Brenner 7 gruppenweise oder einzeln auf zugeordneten, in der Höhe verstellbaren Trägern aufzunehmen. Der Aufzug kann so ausgebildet sein, daß die Hubbewegung durch Be­ tätigung des Motors 12 und die Senkbewegung durch Schwer­ kraft erfolgt.

Die Brenner 6 der Oxydationszone 4a bestehen in der Regel aus einem zentralen, mit einer vorderen Düsenöffnung versehenen Brennstoffrohr, das von einem einen vorderen Austrittsquerschnitt aufweisenden Luftrohr umfaßt ist. Die die Brenner 7 der Reduktionszone 4b bildenden Brennerlanzen besitzen, wie am besten aus Fig. 3 erkenn­ bar ist, ein zentrales Brennstoffrohr 14, das ein es mit Abstand umfassendes, weiteres Brennstoffrohr 15 durch­ setzt, das von einem äußeren Luftrohr 16 mit Abstand um­ faßt ist. Das zentrale Brennstoffrohr 14 ist mit einer vorderen Düsenöffnung 17 versehen. Das Luftrohr 16 be­ sitzt eine vordere Ausblasöffnung 18, über die Luft und Brennstoff austritt und die dementsprechend eine vordere Ausflammöffnung bildet. Das vom zentralen Brennstoffrohr 14 durchgriffene Brennstoffrohr 15 endet mit Abstand oberhalb des vorderen Endes des zentralen Brennstoffrohrs 14 und ist vorne verschlossen. Dieses Brennstoffrohr 15 besitzt seitliche, radialen Düsenöffnungen 19, die mit zugeordneten, seitlichen Ausnehmungen 20 des Luftrohr 16 fluchten. Der Abstand zwischen den seitlichen Düsen­ öffnungen 19 des Brennstoffrohrs 15 und den seitlichen Ausnehmungen 20 des Luftrohrs 16 wird durch beidseitig angesetzte Rohrstutzen 21 überbrückt. Die seitlichen Ausnehmungen 20, über die nur Brennstoff austritt, bilden seitliche Ausflammöffnungen.

Im dargestellten Beispiel sind zwei mit axialem Abstand gegenüber der vorderen Ausflammöffnung und gegeneinander versetzte Kränze von seitlichen Ausflammöffnungen vorge­ sehen. Pro Kranz sind mehrere gleichmäßig am Umfang ver­ teilte, beispielsweise vier gleichmäßig am Umfang ver­ teilte, seitliche Ausflammöffnungen vorgesehen. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für die seitlichen Düsenöffnungen 19. Es ergeben sich somit eine vordere Ausflammöffnung und mehrere axial und radial gegeneinander versetzte seitliche Ausflammöffnungen. Diese sind hier auf die untere Hälfte der die Brenner 7 bildenden Brennerlanzen beschränkt. Im Bereich der oberen Hälfte sind keine seitlichen Ausflammöffnungen vorgesehen.

Das Luftrohr 16 ist über eine zugeordnete auf- und absteuerbare Versorgungsleitung 22 mit Luft beaufschlag­ bar. Die Brennstoffrohre 14, 15 sind über separate, unab­ hängig voneinander auf- und absteuerbare Brennstofflei­ tungen 23, 24 mit Brennstoff, hier Gas, beaufschlagbar. Die dem Luftrohr 16 zugeführte Verbrennungsluft tritt nur im Bereich der vorderen Ausblasöffnung 18 in den Ofenraum aus. Im Bereich der seitlichen Ausnehmungen 20 wird durch die Rohrstutzen 21 ein Luftaustritt verhindert. Im Bereich der der Kühlzone 5 benachbarten Reduktionszone 4 steht jedoch im Ofenraum genügend sonstige Verbrennungsluft zur Verfügung, so daß auch der über die seitlichen Düsenöffnungen 19 austretende Brennstoff zündet und verbrennt.

Während des Betriebs befinden sich die die Brenner 7 bildenden Brennerlanzen zunächst in ihrer oberen, in den Fig. 1 und 2 durch unterbrochene Linien angedeuteten Position. Die Brennstoffzufuhr zum äußeren Brennstoffrohr 15 ist dabei abgeschaltet, so daß die Brenner 7 praktisch in derselben Weise brennen wie die Brenner 6 der Oxydationszone 4a. In der letzten Phase vor dem Stellungswechsel des durch die Wagen 2 gebildeten Zugs, etwa für die letzten 10 Minuten vor diesem Stellungswechsel, werden die die Brenner 7 bildeten Brennerlanzen in den Ofenraum abgesenkt. Gleichzeitig wird auch das äußere Brennstoffrohr 15 mit Brennstoff beaufschlagt, so daß nicht nur an der vorderen Ausflammöffnung, sondern auch an den seitlichen Ausflamm­ öffnungen Flammen brennen. Hierdurch wird erreicht, daß die Besatzpakete 3 auf ihrer ganzen Höhe angeflammt wer­ den. Diese Anflammung bewirkt, daß an der Oberfläche des Besatzes ein Schmelzfluß beginnt, der zu einer Vergasung führt. Diese schützt den Besatz vor Reoxidation im Bereich der Kühlzone. Diese Wirkung ist darauf zurück­ zuführen, daß durch die Verglasung die Oberfläche praktisch versiegelt wird, so daß der in der Kühlzone im Überschuß vorhandene Sauerstoff zu den Eisenatomen nicht vordringen kann. Dementsprechend bleibt die durch die in der Reduktionszone 4b ausgeführte Reduktion erzielte Farbe des Besatzes erhalten.

Die dargestellten Brenner 7 mit seitlichen Ausflamm­ öffnungen können zur direkten Anflammung des Besatzes auf der ganzen Höhe in ihrer unteren, in den Fig. 1 und 2 mit durchgezogenen Linien angedeuteten Endstellung bleiben. Es wäre aber auch denkbar, die Brennerlanzen während dieser Betriebsphase einer auf- und ab-gehenden Bewegung zu unterwerfen. In diesem Fall könnte auf seitliche Ausflammöffnungen ganz oder teilweise ver­ zichtet werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen von eine besondere, durch Reduktion erzielbare Färbung aufweisenden, grobkeramischen Produkten, insbesondere Klinkern, Vormauerziegeln etc., die in Form von Besatzpaketen (3) in einen Ofen (1) eingebracht und dort gebrannt werden, wobei sie zumindest sporatisch auf Reduktionstemperatur gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Besatzpakete (3) zumindest während einer letzten Phase der Reduktion auf ihrer ganzen Höhe angeflammt werden.

2. Ofen zur Herstellung von eine besondere, durch Reduktion erzielbare Färbung aufweisenden, grobkeramischen Produkten, insbesondere Klinkern, Vormauerziegeln etc., der mit Besatzpaketen (3) beschickbar und mit einer im Bereich wenigstens einer Wand des Ofens angeordnete Brenner (7) enthaltenden Reduktionseinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (7) mittels einer Verschiebeeinrichtung in den Ofenraum hineinbewegbar sind.

3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ofenraum hineinbewegbaren Brenner (7) als Brennerlanzen ausgebildet sind, deren Länge größer als die Dicke der von ihnen durchgriffenen Ofenwand ist.

4. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ofenraum hineinbewegbaren Brenner (7) auf einem verschieb­ baren, außerhalb des Ofenraums angeordneten Träger (13) aufgenommen sind.

5. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (7) zu­ sätzlich zu ihrer vorderen Ausflammöffnung wenigstens eine seitliche Ausflammöffnung aufweisen.

6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (7) mehrere, in Achsrichtung hinter­ einander angeordnete, seitliche Ausflammöffnungen aufweisen.

7. Ofen nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Brenner (7) am Umfang jeweils mehrere, seitliche Ausflammöffnungen aufweisen.

8. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Ausflammöffnungen der Brenner (7) luftzufuhrlos sind.

9. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (7) je­ weils ein zentrales, mit einer vorderen Öffnung ver­ sehenes Brennstoffrohr (14) aufweisen, das ein weiteres, mit seitlichen Öffnungen versehenes Brenn­ stoffrohr (15) durchsetzt, das von einem mit einer vorderen Ausblasöffnung versehenen Luftrohr (16) umfaßt ist, das mit den seitlichen Öffnungen (19) des zweiten Brennstoffrohrs (15) fluchtende, seitliche Ausnehmungen (20) aufweist, deren Abstand von den jeweils zugeordneten, seitlichen Öffnungen (19) des Brennstoffrohrs (15) durch jeweils einen Rohrstutzen (21) überbrückt ist.

10. Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffrohre (14, 15) an zugeordnete, separat voneinander auf- bzw. absteuerbare Versorgungsein­ richtungen (23, 24) angeschlossen sind.

11. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (7) im Bereich der Längs- und/oder Quergassen (9, 10) zwischen den Besatzpaketen (3) angeordnet sind.

12. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Tunnelofen mit an eine Brennzone anschließender Kühlzone (5) die Reduktionseinrichtung im der Kühlzone (5) unmit­ telbar vorgeordneten Bereich der Brennzone angeordnet ist.