DE69920507T2 - Ziegel aus feuerfestem material - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ziegel, welcher aus feuerfestem Material hergestellt ist. Insbesondere betrifft die Erfindung Formziegel, welche als Teile in Bauelementen in einem Ofen zum Kalzinieren von Kohlenstoffkörpern verwendet werden können, wobei wenigstens eine der Oberflächen der Ziegel mit Steck- oder Verriegelungselementen versehen ist. Die Steckelemente wirken mit ergänzenden Steckelementen in einem benachbarten Ziegel zusammen.
• WO 97/35150 betrifft eine Bauart von feuerfesten Ziegeln, welche in einem Ringkammerofen zu verwenden sind, wobei die Oberseite des Ziegels mit einer Anordnung von Steckelementen versehen ist, welche als eine längliche Nut, die sich in Längsrichtung in der ganzen Länge des Ziegels erstreckt, zusammen mit Nuten, die sich in Querrichtung erstrecken und kurz vor den Seiten des Ziegels enden, geformt sind. Die Unterseite des Ziegels ist auf eine ähnliche Weise mit ergänzenden Vorsprüngen, welche mit einem ähnlichen darunter liegenden Ziegel zusammenwirken, ausgebildet.
• Das System, wie zuvor beschrieben, weist eine ziemlich komplizierte Geometrie auf, welche hohe Kosten im Zusammenhang mit der Erzeugung/Instandhaltung von Fertigungswerkzeugen bei der Herstellung von derartigen Ziegeln mit sich bringt. Außerdem könnte ein System von Nuten/Zungen, welche sich in der ganzen Länge des Ziegels erstrecken, möglicherweise eine Gefahr des Entweichens von Gas durch die Wand infolge eines Gasaustritts durch die Lagen zwischen benach barten Ziegeln mit sich bringen. Insbesondere bei Kalzinieröfen können derartige Undichtheiten Probleme in Bezug auf das Abbrennen bei Kohlenstoffkörpern erzeugen, welches durch Luft verursacht wird, die in die Kammer eintritt, in welcher der Kalzinierprozess stattfindet. Ein anderes Problem im Zusammenhang mit Längsnuten/-zungen, welche sich ungefähr in der ganzen Länge und Breite des Ziegels erstrecken, ist, dass derartige Nuten/Zungen Bereiche von Spannungskonzentration darstellen können, wo es zu Schwächungslinien oder Rissbildung kommen kann, was in den schlimmsten Fällen bedeuten kann, dass der Ziegel ganz oder teilweise zerspringt, was zu Undichtheiten oder Schwächung der gesamten Wandkonstruktion führt.
• FR 2 415 279 offenbart einen feuerfesten Ziegel zur Verwendung in einem Ofen, wobei der Ziegel Steckelemente, wie beispielsweise Vorsprünge an seiner Oberseite und Aussparungen in seiner Unterseite, aufweist. Die Steckelemente können kreisförmig sein und die Form eines abgeschnittenen Kegels aufweisen. Die Geometrie, welche in den Figuren gegeben ist, bringt mit sich, dass es nach der abgeschnittenen Kegelform scharfe Kanten und abrupte Querschnittveränderungen gibt. Ein Problem im Zusammenhang mit scharfen Kanten und nichtgleichmäßigen Querschnittveränderungen bei feuerfesten Ziegeln ist, dass Spannungskräfte auf eine unerwünschte Weise auftreten können, wodurch es zu Rissbildung und geringerer mechanischer Festigkeit kommen kann.
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen feuerfesten Ziegel zur Verwendung in einem Kalzinierofen zum Kalzinieren von Kohlenstoffkörpern. In einem derartigen Ofen ist das Mauerwerk großen zyklischen Temperaturschwankungen, die normalerweise von Raumtemperatur und bis zu etwa 1.250 ºC reichen, ausgesetzt. Derartige Zyklen können Spannungskräfte in das Mauerwerk einbringen und insbesondere im Lauf der Zeit Kriechen einleiten. Ziegel gemäß der vorliegenden Erfindung haben so weit viel versprechende Ergebnisse in Bezug auf Haftung und Stabilität gezeigt.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies zum Teil durch das Vermeiden von scharfen Kanten zusammen mit dem Auftreten von gleichmäßigen Querschnittveränderungen bei den Steckelementen erreicht.
• Mit der vorliegenden Erfindung wird eine neuartige Bauart eines Ziegels erreicht, wobei die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden können. Der Ziegel gemäß der Erfindung kann billig hergestellt werden, da das Formwerkzeug, welches beim Pressen des Ziegels vor dem Brennen verwendet wird, eine einfache und widerstandsfähige Geometrie aufweist. Außerdem macht es die geometrische Form des Ziegels möglich, dass die Anzahl von Arten von Ziegeln, welche in einem Kalzinierofen enthalten sind, reduziert werden kann. Die Tatsache, dass diese Anzahl reduziert werden kann, bedeutet, dass die Logistik in Bezug auf die Instandhaltungs- und Instandsetzungsarbeit vereinfacht werden kann und dass zusammen damit die Bauzeichnungen des Ofens vereinfacht werden können. Demgemäß kann die Bauzeit für einen Ofen verkürzt werden.
• Im Folgenden wird die Erfindung durch ein Beispiel und Figuren ausführlicher beschrieben, wobei:
• 1 einen Formziegel gemäß der Erfindung von oben gesehen darstellt.
• 2a einen Formziegel, wie in 1 gezeigt, von einer Seite gesehen darstellt.
• 2b einen Formziegel, wie in 1 gezeigt, von vorne gesehen darstellt.
• 3a den Schnitt durch A-A, wie in 2a gezeigt, darstellt.
• 3b den Schnitt durch B-B, wie in 2b gezeigt, darstellt.
• Der Formziegel 1, wie in 1 dargestellt, ist mit Steckelementen an seiner Oberseite versehen, wobei die Steckelemente durch eine Mehrzahl von Aussparungen 2 gebildet werden. In der Ausführungsform, welche in der Figur dargestellt ist, sind zehn kreisförmige oder drehsymmetrische Aussparungen in jeder von fünf Reihen angeordnet. Es versteht sich von selbst, dass die Anzahl von Aussparungen und die Anordnung dieser in Bezug auf die lange Seite und die kurze Seite des Ziegels von jenen, die in 1 dargestellt sind, abweichen können.
• 2a stellt in Seitenansicht den Formziegel, wie in 1 gezeigt, mit Aussparungen 2 an der Oberseite des Ziegels dar. Wie aus der Figur ersichtlich, sind Steckelemente an der Unterseite des Ziegels angeordnet, welche als Vorsprünge 3 ausgebildet sind. Die Anzahl von Vorsprüngen kann zweckmäßigerweise dieselbe wie die Anzahl von Aussparungen sein, und die Vorsprünge weisen bezüglich der Koordinaten in der horizontalen Ebene vorzugsweise dieselbe Position wie die Aussparungen auf, d.h. die Vorsprünge sind in Bezug auf eine vertikale Achse durch jede der Aussparungen jeweils mittig angeordnet. Es versteht sich von selbst, dass der Ziegel alternativerweise so ausgelegt sein kann, dass die Vorsprünge an der Oberseite des Ziegels angeordnet sind, während die Aussparungen an seiner Unterseite angeordnet sind.
• 3a stellt einen vergrößerten Abschnitt des Schnitts durch A-A in 2a dar und offenbart einen Vorsprung 4. Die Geometrie des Vorsprungs ist vorzugsweise drehsymmetrisch und weist in dieser Ausführungsform eine abgerundete Kegelform auf, wobei seine Spitze abgerundet ist.
• 3b stellt einen vergrößerten Abschnitt des Schnitts durch B-B in 2b dar und offenbart eine Aussparung 5. Die Geometrie der Aussparung ist vorzugsweise drehsymmetrisch und weist in dieser Ausführungsform eine abgerundete Kegelform auf, wobei ihr Boden abgerundet ist.
• Es versteht sich von selbst, dass eine andere geometrische Bauart der Vorsprünge und der Aussparungen als hier dargestellt ebenso effektiv sein kann. Zum Beispiel kann die Form dieser Steckelemente kuppel- oder halbkugelförmig sein. Währenddessen ist es von großer Bedeutung, dass die Form der Vorsprünge und Aussparungen eine sich gegenseitig ergänzende Form ist, d.h., dass sie mit einem geringen Zwischenraum ineinander eingreifen, wobei die Vorsprünge eine geometrische Ausdehnung aufweisen, die etwas kleiner als die der Aussparungen ist.
• Die Herstellung von Fertigungswerkzeugen zur Erzeugung von Ziegeln mit drehsymmetrischen Vorsprüngen ist einfach. Die Vorsprünge im Ziegel können zum Beispiel durch Fräsen von Aussparungen in der Oberfläche des Formwerkzeugs unter Verwendung eines geeigneten Främwerkzeugs (nicht dargestellt) bereitgestellt werden. Dementsprechend werden die Aussparungen im Ziegel durch drehsymmetrische Vorsprünge in der Oberfläche des Formwerkzeugs hergestellt. Zum Beispiel können derartige Vorsprünge auf eine einfache Weise, zum Beispiel durch Schrauben oder andere Befestigungsmittel (nicht dargestellt), an der Formwerkzeugoberfläche befestigt werden. Die Vorsprünge selbst können in einem Formprozess oder dergleichen erzeugt werden.
• Ziegel gemäß der vorliegenden Erfindung machen den Bau von langen und schlanken Ofenwänden möglich, was dazu führt, dass das Nettovolumen innerhalb des Ofens im Vergleich zu früheren Öfen mit ähnlichen Außenmaßen vergrößert werden kann. In Verwendung haben die Ziegel gezeigt, dass sie für einen stabilen gegenseitigen Eingriff ineinander sorgen, was Probleme im Zusammenhang mit Absackungseffekten und Ausbiegen der Wand im Wesentlichen reduziert. Zwischen den Ziegellagen wird Mörtel verwendet, um mögliche kleine Abweichungen zu nivellieren und eine verstärkte Bindung/Dichtung zwischen den Lagen bereitzustellen.
• Ziegel, welche gemäß der vorgeschlagenen Geometrie erzeugt wurden, haben gezeigt, dass sie bei den Press- und Brennprozessen im Vergleich zur früheren Herstellung für eine geringere Abweichung in ihrer Form (Toleranzabweichung) sorgen. Die Tatsache, dass Ziegel nun mit kleinen Abweichungen reproduziert werden können, bringt große Vereinfachungen in der Bauarbeit zusammen mit einer Reduktion des Mörtelverbrauchs. Außerdem beeinflusst die verbesserte Genauigkeit in der Form der Ziegel die Stabilität und Lebensdauer der Wand positiv.
• Es versteht sich von selbst, dass der Ziegel innerhalb des Rahmens der Patentansprüche mit Steckelementen in mehr als einer Oberfläche versehen werden kann. Zum Beispiel können die Ober- und Unterseite des Ziegels ebenso wie eine oder mehrere Seitenflächen mit derartigen Elementen versehen werden. In den Letzteren können die Steckelemente von derselben Art wie zuvor beschrieben sein.

Claims (4)

1. Ziegel (1), hergestellt aus feuerfestem Material und vorzugsweise zur Verwendung in einem Ofen zum Kalzinieren von Kohlenstoffkörpern, wobei wenigstens eine der Oberflächen des Ziegels, welche zu einem benachbarten Ziegel angeordnet ist, mit Steckelementen in Form von Aussparungen (2) oder Vorsprüngen (3) zum Zusammenstecken mit entsprechenden sich gegenseitig ergänzenden Steckelementen in der Oberfläche eines darauf gelegten benachbarten ähnlichen Ziegels versehen ist und die Steckelemente im Wesentlichen drehsymmetrisch um eine Achse, welche senkrecht zu der Oberfläche ist, sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (2) einen abgerundeten Boden aufweisen und dass die Vorsprünge (3) eine abgerundete Spitze aufweisen.
2. Ziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form der Steckelemente (2, 3) im Wesentlichen eine Halbkugelform ist.
3. Ziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form der Steckelemente (2, 3) im Wesentlichen eine Kegelform ist.
4. Ziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Steckelemente (2, 3) an einer oder mehr Seitenflächen des Ziegels zusätzlich zu seinen Ober- und Unterseiten angeordnet sind.