EP0672880A1 - Verschleissfutter eines Schachtofens und Stein hierfür - Google Patents

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EP0672880A1
EP0672880A1 EP94113604A EP94113604A EP0672880A1 EP 0672880 A1 EP0672880 A1 EP 0672880A1 EP 94113604 A EP94113604 A EP 94113604A EP 94113604 A EP94113604 A EP 94113604A EP 0672880 A1 EP0672880 A1 EP 0672880A1
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EP
European Patent Office
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insert
wear lining
mortar layer
stone
horizontal joint
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Withdrawn
Application number
EP94113604A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Morteza Dr.Nat.Phil. Nazirizadeh
Jürgen Dipl.-Ing. Plath
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Didier Werke AG
Original Assignee
Didier Werke AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0023—Linings or walls comprising expansion joints or means to restrain expansion due to thermic flows
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/04—Blast furnaces with special refractories
    • C21B7/06—Linings for furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/04—Casings; Linings; Walls; Roofs characterised by the form, e.g. shape of the bricks or blocks used
    • F27D1/06—Composite bricks or blocks, e.g. panels, modules
    • F27D1/063—Individual composite bricks or blocks

Definitions

  • the invention relates to a wear lining of a shaft furnace made of refractory, ceramic stones, which are connected by means of a mortar layer, inserts burning out at operating temperature between the stones in the horizontal joints on the inside of the furnace in front of the mortar layer.
  • the invention relates to a refractory, ceramic stone for such a wear lining.
  • Such a wear lining is described in DE-OS 15 58 568.
  • the burnt inlays provide room for expansion that is open on the hot side, inside the furnace, and takes up about 2/3 of the stone depth. With their shorter part, about 1/3 of the stone depth, the stones lie on top of each other. Elaborate Verscuhe have shown that such an arrangement can cause serious damage to the wear lining.
  • the stability of the wear lining suffers from this arrangement, because the stones can tilt towards the vertical axis of the furnace because of the relatively small support surface. This could only be avoided by complex bracing of the stone layers in the radial direction to the vertical axis.
  • a wear lining of the type mentioned at the outset is provided, for example, in coke-fired lime kilns.
  • the firing is often uneven, so that, for example, 500 ° C. occurs in one place of the lining during a fire situation and, for example, 1200 ° in another fire situation.
  • the thermal expansion compensation according to DE-OS 15 58 568 is insufficient.
  • flaking occurs on the stones, especially on the inside of the furnace, especially when magnesia stones are used instead of magnesia chrome stones.
  • DE 30 35 827 C2 describes a refractory brick for lining rotary kilns.
  • the area of the expansion joint is much larger than that of the base.
  • the object of the invention is to propose a wear lining of the type mentioned at the outset which, with a simple structure, has high thermal and mechanical stability. Furthermore, it is an object of the invention to propose a stone for such a wear lining.
  • the above object is achieved in the case of a wear lining of the type mentioned at the outset in that the insert occupies less than half of the horizontal joint area and the mortar layer occupies more than half of the horizontal joint area.
  • the insert occupies approximately 1/3 of the horizontal joint surface and the mortar layer approximately 2/3 of the horizontal joint surface.
  • the insert preferably takes up about 1/3 of the horizontal joint depth and the mortar layer about 2/3 of the joint depth.
  • a refractory ceramic stone according to the invention is characterized in that an insert is attached to the stone on its horizontal surface, which occupies less than half of this surface from the hot side.
  • a cylindrical furnace for example a coke-fired lime shaft furnace, has a vertical axis (A). Insulating blocks (2) and a permanent lining (3) are arranged within an outer jacket (1). A wear lining (4) connects to the permanent lining (3) on the inside of the furnace. A layer (5) made of a foamed plastic or of fiber material is provided between the wear lining (4) and the permanent lining (3).
  • the wear lining (4) consists of refractory, ceramic stones (6). These are, for example, magnesia stones which are made from chrome-free, fire-resistant, ceramic material with the trade name Rubinal MZL by the applicant.
  • the stones (6) have the shape of rotary kiln arches and have a shape of rotary kiln arches and have a trapezoidal horizontal joint surface of depth (L) and an inside width (b) and an outside width (B), the width (B) is larger than the width (b) and is about 10 cm.
  • the height (H) of the stones (6) is greater than the width (B) and is approximately 20 cm.
  • the vertical stone surface (7) facing the inside of the furnace and the vertical stone contact surfaces (8) are rectangular.
  • the insert (9) has a thickness (d) which corresponds to the strength of the expansion distances in the wear lining (4) in the area of the stone surfaces (7) on the furnace side.
  • the thickness is between 0.2 mm and 2.0 mm.
  • the insert (9) extends from the stone surface (7) on the trapezoidal surface. horizontal joint surface to a depth (11), so that a depth (12) remains free on the trapezoidal joint surface for receiving mortar (10).
  • the partial area of the horizontal joint area covered by the insert (9) is smaller than the free-standing area on the horizontal joint area for the mortar (10).
  • the depth (11) that the insert (9) occupies is approximately 1/3 of the depth (L).
  • the depth (12) of the mortarable partial surface of the trapezoidal joint surface is approximately 2/3 of the length (L).
  • the depth (11) is, for example, 50 mm. If necessary, it is also possible within the scope of the invention to provide a mortar layer (13) over the insert (9) in order to even out the joint, but which is thinner than the mortar layer (10) by about the thickness of the insert (9) (Fig 3).
  • the stones (6) are built up one after the other in horizontal layers, with mortar being applied in the horizontal joint surface areas of the length (12).
  • Cardboard inserts (11) can be inserted between the stone surfaces (8).
  • the inserts (9) burn out during commissioning, so that expansion spaces are created between the stone surfaces (7) on the furnace side.
  • the mortar layers (10) which have a large surface area in comparison to these expansion spaces, ensure that the rows of stones lying vertically on top of one another do not have the tendency to tip inwards towards the axis (A).
  • a good pressure distribution between the superimposed stone layers is achieved via these comparatively large mortar surfaces (10), so that the individual stones (6) do not load themselves in the direction of the vertical axis (A) in such a way that the load of the upper stone layers or by the Exposure to thermal expansion leads to considerable quarries.
  • the stones (6) are designed as rotary kiln arches.
  • similar stone formats such as for transverse arches whose height is less than their width.

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Abstract

Bei einem Verschleißfutter eines Schachtofens aus feuerfesten, keramischen Steinen sind zwischen den Steinen in den horizontalen Fugen ofeninnenseitig vor der Mörtelschicht bei Betriebstemperatur ausbrennende Einlagen vorgesehen. Zur Verbesserung der Standfestigkeit nehmen die Einlagen (9) weniger als die Hälfte der horizontalen Fugenflächen (L, B, b) ein. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verschleißfutter eines Schachtofens aus feuerfesten, keramischen Steinen, die mittels einer Mörtelschicht verbunden sind, wobei zwischen den Steinen in den horizontalen Fugen ofeninnenseitig vor der Mörtelschicht bei Betriebstemperatur ausbrennende Einlagen angeordnet sind. Außerdem betrifft die Erfindung einen feuerfesten, keramischen Stein für ein solches Verschleißfutter.
  • Ein derartiges Verschleißfutter ist in der DE-OS 15 58 568 beschrieben. Bei diesem bilden die verbrannten Einlagen Dehnungsspielräume, die an der heißen Seite, ofeninnenseitig, offen sind und etwa 2/3 der Steintiefe einnehmen. Mit ihrem kürzeren, etwa 1/3 der Steintiefe betragenden Teil liegen die Steine aufeinander. Aufwendige Verscuhe haben gezeigt, daß es bei einer solchen Anordnung zu schweren Schäden des Verschleißfutters kommen kann. Zum einen leidet die Stabilität des Verschleißfutters bei dieser Anordnung, weil wegen der relativ kleinen Stützfläche die Steine zur vertikalen Ofenachse hin kippen können. Dies ließe sich nur durch eine aufwendige Verspannung der Steinlagen in zur Vertikalachse radialer Richtung vermeiden.
  • Außerdem konzentriert sich der Druck, den die oberen Steine auf die unteren ausüben und der sich durch die temperaturbedingte Ausdehnung vergrößert auf eine relativ kleine Fläche der Steine. Dadurch kann es zu Zerstörungen der Steine kommen, insbesondere wenn nicht besonders teueres Material für die Steine verwendet wird.
  • Ein Verschleißfutter der eingangs genannten Art ist beispielsweise bei koksgefeuerten Kalkschachtöfen vorgesehen. Bei solchen Öfen ist die Befeuerung oft ungleichmäßig, so daß an einer Stelle des Verschleißfutters bei einer Feuerlage beispielsweise 500°C und bei einer anderen Feuerlage beispielsweise 1200° auftreten. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Wärmedehnungskompensation nach der DE-OS 15 58 568 ungenügend ist. Insbesondere hat sich ergeben, daß an den Steinen, speziell an der Ofeninnenseite, Abplatzungen auftreten, insbesondere, wenn anstelle von Magnesia-Chromsteinen, Magnesiasteine verwendet werden.
  • In der DE 30 35 827 C2 ist ein feuerfester Stein zur Ausmauerung von Drehrohröfen beschrieben. Dort ist am Stein ein Sockel gestaltet, der ofeninnenseitig zu einer Dehnfuge führt. Auch hier ist die Fläche der Dehnfuge wesentlich größer als die des Sockels. Bei Drehrohröfen treten andere Probleme auf als bei Öfen, beispielsweise Kalkschachtöfen, mit vertikaler Achse.
  • Aufgabe der Erfidnung ist es, ein Verschleißfutter der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das bei einfachem Aufbau eine hohe thermische und mechanische Stabilität aufweist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Stein für ein solches Verschleißfutter vorzuschlagen.
  • Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verschleißfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Einlage weniger als die Hälfte der horizontalen Fugenfläche und die Mörtelschicht mehr als die Hälfte der horizontalen Fugenfläche einnimmt. Dadurch ist gewährleistet, daß die aufeinanderstehenden Steinreihen in der Ausmauerung nicht die Tendenz haben, zur vertikalen Ofenachse nach innen zu kippen. Dennoch besteht nach dem Ausbrennen der Einlagen ofeninnenseitig der notwendige Dehnungsfreiraum zwischen den Steinlagen. Bei der vergleichsweise großen Mörtelschicht findet auch bei temperaturbedingten vertikalen Dehnungen die Kraftübertragung über eine vergleichsweise große Mörtelfläche statt, so daß die Steine nicht zu Abplatzungen oder Zerstörungen neigen, selbst wenn sie aus einem weniger festen Material hergestellt sind.
  • In Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Einlage etwa 1/3 der horizontalen Fugenfläche und die Mörtelschicht etwa 2/3 der horizontalen Fugenfläche ein. Vorzugsweise nimmt die Einlage etwa 1/3 der horizontalen Fugentiefe und die Mörtelschicht etwa 2/3 der Fugentiefe ein.
  • Versuche haben gezeigt, daß eine solche Gestaltung zu gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserten Standzeiten führt.
  • Ein feuerfester, keramischer Stein nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß an dem Stein an seiner horizontalen Fläche eine Einlage befestigt ist, die von der heißen Seite weniger als die Hälfte dieser Fläche einnimmt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Teilansicht eines Ofens mit ofeninnenseitigem Verschleißfutter,
    Figur 2
    einen Stein des Verschleißfutters, gegenüber Figur 1 vergrößert, und
    Figur 3
    eine Variante der Fugenausbildung gemäß Figur 1, vergrößert dargestellt.
  • Ein zylindrischer Ofen, beispielsweise ein koksbefeuerter Kalkschachtofen, weist eine vertikale Achse (A) auf. Innerhalb eines Außenmantels (1) sind Isoliersteine (2) und ein Dauerfutter (3) angeordnet. Ofeninnenseitig schließt sich an das Dauerfutter (3) ein Verschleißfutter (4) an. Zwischen dem Verschleißfutter (4) und dem Dauerfutter (3) ist eine Lage (5) aus einem aufgeschäumten Kunststoff oder aus Fasermaterial vorgesehen.
  • Das Verschleißfutter (4) besteht aus feuerfesten, keramischen Steinen (6). Diese sind beispielsweise Magnesiasteine, die aus chromfreiem, feuerfestem, keramischem Material mit dem Handelnamen Rubinal MZL der Anmelderin gefertigt sind. Die Steine (6) weisen die Gestalt von Drehofenwölbern auf und haben eine Gestalt von Drehofenwölbern auf und haben eine trapezförmige horizontale Fugenfläche der Tiefe (L) und eine ofeninnenseitige Breite (b) sowie eine außenseitige Breite (B), wobei die Breite (B) größer ist als die Breite (b) und etwa 10 cm beträgt. Die Höhe (H) der Steine (6) ist größer als die Breite (B) und beträgt etwa 20 cm. Die vertikale, der Ofeninnenseite zugewandte Steinfläche (7) und die vertikalen Stein-Anlageflächen (8) sind rechteckig.
  • Auf der einen trapezförmigen Fugenfläche ist angrenzend an die ofeninnenseitige Steinfläche (7) eine Einlage (9) aus einem bei Betriebstemperatur verbrennenden Material, beispielsweise Pappe oder Fasermaterial, befestigt, beispielsweise angeklebt.
  • Die Einlage (9) weist eine Dicke (d) auf, welche der Stärke der im Verschleißfutter (4) gewünschten Dehnungsabstände im Bereich der ofenseitigen Steinflächen (7) entspricht. Beispielsweise liegt die Dicke zwischen 0,2 mm und 2,0 mm.
  • Die Einlage (9) erstreckt sich von der ofenseitigen Steinfläch (7) auf der trapezförmigen. horizontalen Fugenfläche bis in ein Tiefe (11), so daß auf der trapezförmigen Fugenfläche eine Tiefe (12) für die Aufnahme von Mörtel (10) freibleibt.
  • Die von der Einlage (9) bedeckte Teilfläche der horizontalen Fugenfläche ist kleiner als die an der horizontalen Fugenfläche für den Mörtel (10) freistehende Fläche. Die Tiefe (11), die die Einlage (9) einnimmt, beträgt etwa 1/3 der Tiefe (L). Dementsprechend beträgt die Tiefe (12) der bemörtelbaren Teilfläche der trapezförmigen Fugenfläche etwa 2/3 der Länge (L). Die Tiefe (11) beträgt beispielsweise 50 mm. Im Bedarfsfall ist es auch im Rahmen der Erfindung möglich, zur Vergleichsmäßigung der Fuge auch über die Einlage (9) eine Mörtelschicht (13) vorzusehen, die aber gegenüber der Mörtelschicht (10) etwa um die Dicke der Einlage (9) dünner ist (Fig. 3).
  • Bei der Erstellung des Verschleißfutters werden die Steine (6) in horizontalen Lagen nacheinander aufgebaut, wobei in den horizontalen Fugenflächenbereichen der Länge (12) Mörtel aufgetragen wird. Zwischen die Steinflächen (8) können Pappeinlagen (11) eingelegt werden.
  • Bei der Inbetriebnahme brennen die Einlagen (9) aus, so daß zwischen den ofenseitigen Steinflächen (7) Dehnungsräume entstehen. Die im Vergleich zu diesen Dehnungsräumen großflächigen Mörtelschichten (10) stellen sicher, daß die vertikal aufeinanderlagernden Steinreihen nicht die Tendenz haben, nach innen zur Achse (A) hin zu kippen. Außerdem wird über diese vergleichsweise großen Mörtelflächen (10) eine gute Druckverteilung zwischen den aufeinanderliegenden Steinlagen erreicht, so daß die einzelnen Steine (6) nicht in Richtung der vertikalen Achse (A) sich so belasten, daß die Last oberer Steinlagen bzw. die durch die Wärmedehnung entstehende Belastung zu beträchtlichen Steinbrüchen führt.
  • Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Steine (6) als Drehofenwölbern ausgebildet. Es ist aber auch selbstverständig ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäße Fugenausbildung bei ähnlichen Steinformaten, wie z.B. bei Querwölbern, deren Höhe kleiner ist als deren Breite, vorzusehen.

Claims (10)

  1. Verschleißfutter eines Schachtofens aus feuerfesten, keramischen Steinen, die mittels einer Mörtelschicht verbunden sind, wobei zwischen den Steinen in den horizontalen Fugen ofeninnenseitig vor der Mörtelschicht bei Betriebstemperatur ausbrennende Einlagen angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichent, daß
    die Einlagen (9) weniger als die Hälfte der horizontalen Fugenfläche (L, B, b) und die Mörtelschicht (10) mehr als die Hälfte der horizontalen Fugenfläche (L, B, b) einnimmt.
  2. Verschleißfutter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Einlage (9) etwa 1/3 der horizontalen Fugenfläche (L, B, b) und die Mörtelschicht (10) etwa 2/3 der horizontalen Fugenfläche (L, B, b) einnimmt.
  3. Verschleißfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Einlage (9) etwa 1/3 der horizontalen Fugentiefe (L) und die Mörtelschicht etwa 2/3 der horizontalen Fugentiefe (L) einnimmt.
  4. Verschleißfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Einlage (9) aus Pappe oder Fasermaterial besteht.
  5. Verschleißfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Dicke (d) der Einlage (9) etwa 0,2 mm bis 2,0 mm beträgt.
  6. Verschleißfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Steine (6) aus einem Magnesia-Material bestehen.
  7. Feuerfester, keramischer Stein für ein Verschleißfutter eines Schachtofens,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    an dem Stein (6) an seiner horizontalen Fugenfläche (L, B, b) eine Einlage (9) befestigt ist, die von der heißen Steinfläche (7) weniger als die Hälfte dieser Fugenfläche einnimmt.
  8. Stein nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Einlage (9) etwa 1/3 der Fugenfläche (L, B, b) einnimmt.
  9. Stein nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Einlage (9) etwa 1/3 der horizontalen Fugentiefe (L) bedeckt.
  10. Stein nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    auch über die Einlage (9) eine Mörtelschicht (13) vorgesehen ist, die gegenüber der Mörtelschicht (10) etwa um die Dicke der Einlage (9) dünner ist.
EP94113604A 1994-03-19 1994-08-31 Verschleissfutter eines Schachtofens und Stein hierfür Withdrawn EP0672880A1 (de)

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