EP0032186A1

EP0032186A1 - Ausmauerung für Industrieöfen, insbesondere Schachtöfen, wie Hochöfen o. dgl.

Info

Publication number: EP0032186A1
Application number: EP80107418A
Authority: EP
Inventors: Albrecht Dr. Dipl.-Ing. Fickel
Original assignee: Annawerk Keramische Betriebe GmbH
Current assignee: Saint Gobain IndustrieKeramik Roedental GmbH
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1981-07-22
Also published as: EP0032186B1; DE2947912A1; ATE3061T1

Abstract

Bei einer Ausmauerung für Industrieöfen, insbesondere Schachtöfen, wie Hochöfen o. dgl., mit vom Ofenpanzer (41) nach innen vorragenden, im Abstand angeordneten Kühlkasten (43), die in einer Schicht (48) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einer diese Schicht (48) gegen das Ofeninnere abdeckenden Schicht (47) aus einem Material von hoher Abriebfestigkeit eingebettet sind, wird zum Zwecke der Verbesserung der Haltbarkeit der Zustellung unabhängig von der Art der eingesetzten Kühlung (43, 51, 53) die Dicke der Schicht (49) aus dem Material von hoher Abriebfestigkeit zur Mitte des Abstandes zwischen den Kühlkästen (43) unter entsprechender Verstärkung der hinter ihr liegenden Schicht (48) reduziert. Diese Reduzierung kann bis zum Freiliegen der die Schicht (49) aus dem Material von hoher Abriebfestigkeit hinterfütternden Schicht (48) aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit zum Ofeninneren reduziert sein. Zwischen dem Ofenpanzer (41) und der Schicht (48) aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann Material relativ geringer Wärmeleitfähigkeit angeordnet sein. Vor dem Ofenpanzer (41) können zwischen den Kühlkästen (43) Plattenkühler (51) eingesetzt sein. Am Ofenpanzer (41) kann wenigstens im Bereich zwischen den Kühlkästen (43) eine Doppelmantelkühlung (53) vorgesehen sein. Die Schicht (49) von hoher Abriebfestigkeit besteht vorzugsweise aus Siliziumkarbid, während die Schicht (48) aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aus Graphit oder Halb-Graphit besteht. Das zwischen Ofenpanzer (41) und der Schicht (48) aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehene Material kann Schamotte sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausmauerung für Industrieöfen, insbesondere Schachtöfen, wie Hochöfen o. dgl., mit vom Ofenpanzer nach innen vorragenden, im Abstand angeordneten Kühlkästen, die in einer Schicht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einer diese Schicht gegen das Ofeninnere abdeckenden Schicht aus einem Material von hoher Abriebfestigkeit eingebettet sind.
Eine solche Ausmauerung ist beispielsweise aus der DE-OS 24 43 305 bekanntgeworden. Bei deiser Ausmauerung sind zwischen mehreren Reihen von Kühlplatten Schichten aus Graphit oder Halb-Graphit angeordnet, die zum Ofeninnern hin mit einer Siliziumcarbid-Schicht abgedeckt sind, wobei die Schichten aus Halb-Graphit oder Graphit mit der Schicht aus Siliziumcarbid durch Ausbildung dieser Schichten in Form von Ringen unterschiedlichen Durchmessers wechselseitig verzahnt sind.
Eine solche Ausmauerung eignet sich dann, wenn die Kühlplatte in senkrechter und waagrechter Richtung voneinander vergleichsweise geringe Abstände aufweisen.
Aus finanziellen, aber auch aus technischen Gründen ist jedoch häufig gefordert, die Kühlplatte in vergleichsweise großen vertikalen und horizontalen Abständen anzuordnen, wobei sich dann zeigt, daß im Betrieb des Industrieofens zwischen den Kühlplatten stark korrodierte Bereiche auftreten, die sich ins Innere der Ausmauerung taschenartig ausbilden. Die Ausbidlung dieser Taschen ist neben Abriebeffekten vor allem durch den Verlauf von Isothermen im Mauerwerk bestimτt. Der zunehmende VerschleiB des Mauerwerkes mit zunehmendem Abstand von der jeweils nächsten Kühlplatte deutet auf eine mangelhafte Kühlung im Bereich des stärksten Verschleißes in der Mitte dieser Taschen hin. In vielen Fällen ist es nicht möglich, den Abstand zwischen den Kühlplatten so weit zu verringern, daß die Taschenbildung unbedeutend wird oder sogar verschwindet.
Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der Art der eingesetzten Kühlung des Ofenpanzers die Haltbarkeit der Zustellung zu verbessern.
Dabei werden nach dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung mehrere feuerfeste Werkstoffe unterschiedlicher technischer Eigenschaften, wie Wärmeleitfähigkeit, Abriebbeständigkeit, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit so miteinander kombiniert, daß Isothermen im Mauerwerk entstehen, die möglichst parallel zur ursprünglichen Mauerwerksoberfläche verlaufen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird unter Berücksichtigung dieser grundsätzlichen Überlegungen gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Fortbildungen dieser Lösungen insbesondere im Hinblick auf die Anwendbarkeit auf die verschiedensten Arten von Kühlung am Ofen und der Verwendung besonders geeigneter Materialien sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß die Bildung solcher Taschen in der Zustellung auch dann mit Sicherheit vermieden ist, wenn die Abstände zwischen den Kühlplatten oder -kästen vergleichsweise groß gewählt sind.
Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 zur Erläuterung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe einen Schnitt durch einen Teil einer gekühlten Ofenwand herkömmlicher Bauart;
Fig. 2 eine Abwicklung des gekühlten Ofenwandteiles nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen gekühlten Ofenwandteil mit Kühlkästen und ungekühltem Panzer;
_Fig. 4 die Anwendung des Erfindungsprinzips auf eine gekühlte Ofenwand, bei der zur Vereinfachung der Darstellung in einer Figur drei verschiedene Möglichkeiten eines Kühlsystems unter 4a, 4b und 4c angedeutet sind.

In Fig. 1 ist mit 1 der Ofenpanzer beispielsweise eines Hochofens bezeichnet, in dessen Zustellung, deren ursprüngliche Front an der Arbeitsseite mit 2 bezeichnet ist, Kühlkästen 3 eingesetzt sind.
Bei 4 ist die Begrenzungslinie der Zustellung nach einer bestinmten Arbeitsdauer des Ofens angedeutet, wobei man deutlich die sich bildenden Taschen 5 erkennt.
In Fig. 2 sind die Kühlkästen ebenfalls mit 3 bezeichnet, zwischen denen sich bei Zustellungen nach dem Stande der Technik Taschen 4 befinden, wie sie im Schnitt in Fig. 1 angedeutet sind.
Bei der Ofenwand nach Fig. 3 handelt es sich um diejenige eines Hochofenschachtes mit Kühlkästen und ungekühltem Panzer. Der Panzer 1 ist innen mit einer Stampfmasse 16 ausgekleidet, die eine Isolierschicht bildet. Es schließt eine Schicht 17 aus Schamottesteinen an, vor die eine Schicht 18 aus Graphit oder Halb-Graphitblöcken gesetzt ist, welche gegen die Ofeninnenseite mit einer Schicht 19 aus selbstgebundenem Siliziumcarbid verkleidet sind.
Die Kühlkästen sind mit 13 bezeichnet. Man erkennt aus Fig. 3 das Erfindungsprinzip dahingehend, daß die Schicht 19 aus selbstgebundenem Siliziumcarbid in der Mitte des Abstandes zwischen zwei Kühlkästen 13, wie bei 20 erkennbar unter entsprechender Verstärkung der dahinterliegenden Schicht in ihrer Dicke verringert ist.
Die vier verwendeten Schichten aus keramischen Werkstoffen besitzen unterschiedliche Eigenschaften. Die Stampfmasse 16 ist eine thermisch isolierende Masse. Handelsübliche hochwertige Schamottesteine, wie sei bei 17 angedeutet sind, weisen eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit auf.
Die Schicht oder die Steine 18 aus Graphit oder Halb-Graphit besitzen eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, während die Schicht oder die Steine 19 aus Siliziumcarbid vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit und darüber hinaus sehr hohe Erosions- und Korrosionsbeständigkeit mit hoher Temperaturwechselselbständigkeit besitzen.
Man erkennt aus dieser Figur, daß, um den Wärmewiderstand zwischen ArbeitsoBerfläche und den Kühlkästen an der Arbeitsseite näherungsweise gleichzuhalten, mit zunehmendem Abstand von den Kühlkästen die Dicke der Siliziumcarbidschicht verringert ist und damit das hoch wärmeleitende Graphitmaterial dichter an die Arbeitsoberfläche heran verlegt ist.
Die in ähnlicher Schichtfolge verlegte Schamottestein-Schicht 18 mit dahinter liegender isolierender Stampfmassen-Schicht 13 sorgt für einen thermischen Schutz des metallischen Ofenpanzers 11 bei gleichzeitig gezieltem Wärmeabfluß durch die Zonen annähernd gleichen Wärmewiderstandes, die aus dem Siliziumcarbid und dem Graphit bzw. Halb-Graphit oder Kohle bestehen.
Fig. 4 zeigt die Anwendung des Erfindungsprinzipes auf eine Zustellung unter Verwendung kombinierter Kühlsysteme. Im Bereich 4a erkennt man Kühlkästen 43 und den Ofenpanzer 41, jedoch sind hier Kühlplatten (staves) verlegt, die mit 51 bezeichnet sind. Hier entfällt die thermisch isolierende Stampfmasse. Die Körper aus Graphit oder Halb-Graphit, die mit 48 bezeichnet sind, reichen im Mittelbereich bei 52 durch die aus selbstgebundenem Siliziumcarbid 49 bestehende innere Auskleidungsschicht.
Im Bereich 4b besteht das kombinierte Kühlsystem innerhalb des Ofenpanzers 41 aus Kühlplatten 51 und einer Doppelmantelkühlung 53, die gegebenenfalls auch nur alternativ zum Einsatz kommen kennen. Auch hier sind wiederum die mittleren Auskleidungselemente 50 ähnlich wie bei der Zustellung nach Fig. 3 in ihrer Dicke wesentlich verringert, so daß die Elemente aus Graphit oder Halb-Graphit weiter ins Ofeninnere vorragen. Im Bereich 4c ragen diese Elemente 52 ähnlich wie im Abschnitt 4a durch die Auskleidung aus Siliziumcarbid hindurch. Hier besteht das kombinierte Kühlsystem aus Kühlkästen 43 und einem Doppelmantel 53.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist im Bereich 4a und 4c die Siliziumcarbidschicht im Mittelbereich zwischen den Kühlkästen sogar auf den Wert Null zurückgenommen, so daß hier das Graphit-oder Kohlenstoffmaterial durchgehend vom peripher eingebauten Kühlaggregat, beispielsweise einer Kühlplatte oder dem Doppelmantel, bis an die Arbeitsoberfläche reicht. Dies ist mitunter erforderlich, wenn große Kühlplattenabstände oder große Wandstärken der Zustellung beabsichtigt sind.
Bei geringeren Abständen oder geringeren Zustellungswandstärken erfolgt die Zustellung entsprechend Beispiel 4b, bei dem das hoch wärmeleitende Graphit-, Halb-Graphit- oder Kohlenstoffmaterial, auch im Bereich der größten Kühlplattenentfernung noch eine verschleißverringernde Siliziumcarbidvormauerung behält.

Claims

1. Ausmauerung für Industrieöfen, insbesondere Schachtöfen, wie Hochöfen o. dgl., mit vom Ofenpanzer nach innen vorragenden, im Abstand angeordneten Kühlkästen, die in einer Schicht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einer diese Schicht gegen das Ofeninnere abdeckenden Schicht aus einem Material von hoher Abriebfestigkeit eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Schicht aus dem Material von hoher Abriebfestigkeit zur Mitte des Abstandes zwischen den Kühlkästen unter entsprechender Verstärkung der hinter ihr liegenden Schicht reduziert ist.

2. Ausmauerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht aus dem Material von hoher Abriebfestigkeit bis zum Freiliegen der sie hinterfütternden Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit zum Ofeninneren reduziert ist.

3. Ausmauerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Ofenpanzer und der Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit Material relativ geringer Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.

4. Ausmauerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ofenpanzer zwischen den Kühlkästen Plattenkühler eingesetzt sind.

5. Ausmauerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß am Ofenpanzer wenigstens im Bereich zwischen den Kühlkästen eine Doppelmantelkühlung vorgesehen ist.

6. Ausmauerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht von hoher Abriebfestigkeit aus Siliziumcarbid besteht.

7. Ausmauerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aus Graphit oder Halb-Graphit besteht.

8. Ausmauerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichn e t , daß das zwischen Ofenpanzer und der Schicht aus dem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehene Material Schamotte ist.