HU209562B

HU209562B - Lighted, fireproof superstructure

Info

Publication number: HU209562B
Application number: HU93386A
Authority: HU
Inventors: Istvan Horvath
Original assignee: Magyarovari Timfoeld Es Muekor
Priority date: 1986-03-06
Filing date: 1986-03-06
Publication date: 1994-07-28
Also published as: HUT45139A; DE3705062A1; YU33087A; FR2595458A3; IT8720998V0; FR2595458B3; IT210020Z2

Abstract

Shaped refractory bricks for furnace walls, in particular glass melting furnace walls, are specified which consist of metal oxides and may or may not exhibit indentations, capable of being filled by insulating material, on the rear side. In addition, at least one surface-enlarging recess is provided on the front side of the shaped bricks.

Description

A leírás terjedelme: 6 oldal (ezen belül 2 lap ábra)Scope of the description: 6 pages (including 2 sheets)

HU 209 562 ΒEN 209.562 Β

A találmány tárgya könnyített tűzálló felépítmény idom, kemence, elsősorban üvegolvasztó kemence oldalfalakhoz, mely fémoxidok olvadékából készült és a tűztér felőli és az azzal ellentétes oldalán legalább egy könnyítés van.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a lightweight refractory body mold, furnace, in particular to a glass melting furnace side wall made of a melt of metal oxides and having at least one lightening on the side of and opposite to the furnace.

A magas hőmérsékleten üzemelő kemencék (például üvegolvasztó kemencék) falazatai korábban szilika téglából, vagy valamilyen más kerámia anyagból készültek. A termelés fokozása miatt növelték az olvasztási hőmérsékletet. A magasabb üzemelési hőmérséklet - különösen néhány üvegtípusnál - károsan befolyásolta a kemence falazatának élettartamát. Az üvegolvadék egyes összetevői, mint például a bór, a fluor, stb., kémiailag roncsolják a kerámiai tűzállóanyagokat és ez a káros hatás a hőmérséklet növelése következtében fokozódik. A korrózió eredményeként a kemence falvastagsága fokozatosan csökken, növekszik a hőveszteség, melynek pótlása, illetve a megkívánt kemencehőfok biztosítása többlet tüzelőanyag felhasználást igényel.The walls of high-temperature furnaces (such as glass melting furnaces) were previously made of silica bricks or some other ceramic material. Increased melting temperature due to increased production. Higher operating temperatures, especially for some types of glass, adversely affected the lifetime of the furnace. Certain components of glass melt, such as boron, fluorine, etc., chemically destroy the ceramic refractory materials, and this detrimental effect increases as the temperature increases. As a result of corrosion, the wall thickness of the furnace gradually decreases, the heat loss increases, the replacement of which requires the use of the required furnace temperature requires additional fuel consumption.

A kemencék üzemi hőmérsékletének növelése jelentősen fokozta a felépítményen keresztül távozó hőveszteséget is. (Kemence felépítmény alatt az üvegszint feletti függőleges falrészt értjük). A hőveszteség pótlására próbálkozások történtek a falazat hatékonyabb szigetelésére. Olyan falazóelemeket is gyártottak, amelyeknek a tűztérrel ellentétes oldalán könnyítések voltak, melyeket a falazóelemnél jobb hőszigetelőképsségű tűzálló anyaggal töltöttek ki. Az olvasztási folyamat elemzése során azt is felismerték, hogy az üvegolvasztó kemencékben a hő 90-95 százaléka hősugárzás útján adódik át az üvegfürdőbe. Kézenfekvő volt tehát a fal sugárzó felületének megnövelése, amit úgy tudtak elérni, hogy a falazat építőelemeinek tűztér felőli oldalán különböző alakú mélyedéseket készítettek.Increasing the operating temperature of the furnaces also greatly increased the heat loss through the superstructure. (Kemence superstructure refers to a vertical wall above the glass level). Attempts have been made to more effectively insulate the masonry to replace heat loss. They also produced masonry units which were lightened on the opposite side of the firebox, filled with refractory material with better thermal insulation than the masonry element. Analyzing the melting process, it was also recognized that 90-95 percent of the heat in the glass melting furnaces is transferred to the glass bath by heat radiation. It was therefore obvious to increase the wall's radiating surface, which was achieved by making various recesses on the firebox side of the masonry building elements.

Ilyen egyik, vagy mindkét oldalukon mélyedésekkel ellátott falazó elemeket ismerhetünk meg például az 1 597 286 lajstromszámú angol, a 2 236 258, és 2 609 074 és a 3 135 714 lajstromszámú német, a 374 777 lasjstromszámú osztrák, valamint a 4 213 753 lajstromszámú USA szabadalmak leírásaiból. Az ezekben ismertetett falazóelemek megegyeznek abban, hogy kivétel nélkül kerámiai anyagból, többnyire szilikából készülnek. Az ilyen elemekből készített kemence felépítmény azonban határokat szab a kemence tér hőmérsékletének, mivel a falazat hőszigetelése sem növelhető minden határ nélkül, valamint a keramikus anyagoknak viszonylag alacsony a terhelés alatti lágyuláspontja.Examples of such masonry units with one or both sides of recesses are English 1 597 286, 2 236 258, and 2 609 074, and 3 135 714, Austrian, 374 777, and 4 213 753, respectively. patents. The masonry elements described therein are identical in that they are made exclusively of ceramic material, mostly silicate. However, the furnace body made of such elements sets limits on the temperature of the furnace space, since the thermal insulation of the masonry can not be increased without any limit, and the ceramic materials have a relatively low softening point under load.

Az üvegolvasztó kemencék üvegszint alatti részét, az ún. alépítményt már korábban is olvasztva öntött tűzállóanyagokból készítették, mivel ezek magasabb tűzállósággal és jobb korrózióállósággal rendelkeztek. Előnyös tulajdonságaik miatt egyre szélesebb körben kezdték alkalmazni ezeket az anyagokat a felépítmények készítéséhez is, azonban hátrányos tulajdonságuk - a jobb hővezetőképesség és a lényegesen nagyobb tömeg. A jobb hővezetőképesség miatt - a hőveszteségek elkerülése végett - hatékonyabb szigetelést kellett alkalmazni, mint a hagyományos anyagoknál, nagyobb tömeg viszont a falazat költségeinek növekedését vonja maga után.The glass melting furnace below the glass level, the so-called. The substructure was already melted from cast refractory materials because they had higher fire resistance and improved corrosion resistance. Due to their advantageous properties, these materials have been increasingly used for the construction of superstructures, but have the disadvantage of improved thermal conductivity and significantly higher weight. Because of the better thermal conductivity - in order to avoid heat loss - more effective insulation was used than with conventional materials, but a larger mass entails an increase in the cost of masonry.

Törekvésünk arra irányult, hogy olyan tűzálló építőanyagokat alakítsunk ki, melyek fémoxidok olvadékából öntéssel készülnek, tömegük és hővezetőképességük nem haladja meg a kerámiai tűzálló anyagokét és azonos méreteket feltételezve nagyobb a sugárzó felületük.Our aim was to create refractory materials that are made of molten metal oxides by molding, their weight and thermal conductivity do not exceed the ceramic refractory materials, and assuming the same size, their radiating surface is larger.

Kísérleteink során problémaként jelentkezett, hogy az olvadék lehűtése közben az elvékonyított részek gyorsabb szilárdulása következtében olyan mértékű feszültségek keletkeznek, amelyek legtöbb esetben az idomok töréséhez, repedéséhez vezetnek, a jónak minősített idomok az üvegolvasztó kemence felfűtése közben, a hő hatására törtek el.During our experiments, it was a problem that during the cooling of the thinned parts, the tension of the thawed parts caused by the thawing of the thinned parts, which in most cases lead to the fracture, cracking of the profiles, the good-fitting of the elements during the heating of the glass melting furnace under the influence of heat.

Találmányunk alapját az a felismerés képezi, hogy fémoxidok olvadékából irányított hűtéssel olyan idomokat kell készíteni, melyeknél a könnyítések széttartó oldalfelületekkel és lekerekített élekkel vannak kialakítva és a könnyítések között megmaradó falvastagsága az idom teljes falvastagságának legalább a 25%-a.The basis of the present invention is the recognition that, by conducting cooling from a molten metal oxide, there is a need to make profiles in which the reliefs are formed by divergent side surfaces and rounded edges, and the wall thickness remaining between the lightings is at least 25% of the total wall thickness of the mold.

Találmányunk ennek megfelelően könnyített, tűzálló felépítmény idom, kemence, elsősorban üvegolvasztó kemence oldalfalához, amelynek a kemence tűztere felőli és az azzal ellentétes oldalán legalább egy 1, 4 könnyítés van, mely idom fémoxidok, célszerűen Al, Mg, Zr, Si oxidjának vagy ezek közül legalább kettő oxidjának keverékéből készült olvadékból öntéssel és ezt követő irányított hűtéssel készül. Az idomokra jellemző, hogy a 1, 4 könnyítések 2 széttartó oldalfalakkal és 3 lekerekített élekkel vannak kialakítva és a könnyítések megmaradó f falvastagsága, az idom m teljes falvastagságának legalább a 25%-a.Accordingly, the present invention relates to a lightened, refractory body mold, furnace, in particular to a side wall of a glass melting furnace, which has at least one lightening on the side of the furnace and opposite side of the furnace, which is a metal oxide, preferably Al, Mg, Zr, Si, or oxide thereof. melt from at least two mixtures of its oxides by casting and subsequent directed cooling. The profiles are characterized by the fact that the reliefs 1, 4 are formed by 2 divergent side walls and 3 rounded edges and the remaining wall thickness f of the reliefs, at least 25% of the total wall thickness m of the element.

Az irányított hűtés célja, hogy az öntőformába bejutott olvadék teljes tömege megközelítőleg azonos sebességgel adja le a hőtartalmát függetlenül attól, hogy az adott helyen mekkora a falvastagsága. Ennek elérésére olyan összetett öntőformát használunk, amelybe az öntvény kisebb falvastagságú részeihez kisebb hővezetőképességű formázóanyagot, pl. kvarchomokból készült formalapot, a nagyobb falvastagságú öntvényrészekhez jobb hővezetőképességű formázóanyagot, pl. grafitot, hőálló acélt, stb. építünk be.The purpose of directed cooling is to give the total weight of the melt in the mold at approximately the same rate, regardless of the wall thickness at the particular location. In order to achieve this, a composite mold is used in which a molding material having a lower thermal conductivity, e.g. a quartz sand mold, a molding material with better thermal conductivity for larger wall thickness castings, e.g. graphite, heat-resistant steel, etc. we are incorporating.

A találmány további részleteit kiviteli példákon keresztül, rajzok segítségével ismertetjük. A rajzokon azFurther details of the invention are illustrated by means of examples, with drawings. The drawings are

1. ábra Figure 1 a találmány szerinti idom egy célszerű kiviteli alakjának alulnézeti képe, a a bottom view of a preferred embodiment of the invention, a 2. ábra Figure 2 ugyanazon idom hosszmetszete, a longitudinal section of the same piece, a 3. ábra Figure 3 az idom fölülnézeti képe, a top view of the figure, a 4. ábra Figure 4 egy másik kiviteli alak alulnézete, az a bottom view of another embodiment is 5. ábra Figure 5 ennek IV-IV irányú metszete its IV-IV intersection 6. ábra Figure 6 ugyanennek hosszmetszete, a the same longitudinal section, a 7. ábra Figure 7 a fölülnézete, a top view, a 8. ábra Figure 8 egy további kiviteli alak alulnézete, a a bottom view of a further embodiment, a 9. ábra Figure 9 a 8. ábrán bemutatott kiviteli alak hosszmetszete, a the longitudinal section of the embodiment shown in Figure 8, a 10. ábra Figure 10 a 8. és 9. ábrán látható kiviteli alak felülnézete és a and a top view of the embodiment shown in Figures 8 and 9; 11. ábra Figure 11 a 8;-10. ábrákon bemutatott idomból falazott üvegolvasztó kemence falazat egy részletének metszete. 8; -10. Figs.

HU 209 562 BEN 209,562 B

Az 1-3. ábrákon bemutatott kiviteli alak mindkét oldalán „lóverseny-pálya” alakú 1, 4 könnyítés van. Látható, hogy mindkét 1, 4 könnyítés 2 oldalfalai kifelé széttartóan vannak kialakítva és az élek 3 lekerekítéssel készültek, hogy a feszültséggyűjtő éles átmeneteket elkerüljük. A bemutatott megoldásnál az idom m magassága körülbelül négyszerese az 1 és 4 könnyítés között megmaradó f falvastagságnak.1-3. 1 to 4, there is a "horse racing track" 1, 4 on both sides. It can be seen that the side walls 2 of both tears 1, 4 are displaced outwardly and the edges are made with 3 rounds to avoid sharp transitions in the tension collector. In the solution shown, the height m of the member is about four times the wall thickness f remaining between the tears 1 and 4.

A 4-7. ábrákon a találmány szerinti idom egy további kiviteli alakja látható. Itt az idom homloklapján la és lb könnyítések vannak kialakítva. Ezek gúla alakúak, mely gúlák csúcsai és oldaléléi lekerekítettek. Az la és lb könnyítések a homloklap felületét jelentősen megnövelik. A 4-7. ábrákon bemutatott idom hátlapján csonkagúla alakú 4 könnyítés van kiképezve. A feszültséggyűjtő helyek kiküszöbölése érdekében valamennyi él 3 lekerekítéssel készül. A bemutatott megoldásnál a két 1,4 könnyítés között megmaradó falvastagság az idom m magasságának körülbelül egyharmad része.Refer to 4-7. 1 to 3 show a further embodiment of the invention. Here, there are la and lb reliefs on the front face of the mold. They are pyramid-shaped, with peaks and side edges of the pyramids rounded. The la and lb tears greatly increase the surface of the front panel. Refer to 4-7. Figs. All edges are made with 3 rounds to eliminate stress collectors. In the illustrated embodiment, the remaining wall thickness between the two tears 1.4 is about one third of the height m of the mold.

A 8-10. ábrákon ismét egy másik idom kivitelt mutatunk be. A homloklapon levő 1 könnyítés megegyezik az 1-3. ábrákon, míg a hátlapon levő 4 könnyítés a 4-7. ábrákon bemutatott 1, ill. 4 könnyítéssel. Látható, hogy itt is valamennyi él 3 lekerekítéssel készül.8-10. Figs. The relief 1 on the front panel is the same as the one on 1-3. 4 to 7 of FIG. 1 and 2 are shown in FIGS. 4 with relief. It can be seen that all edges are made with 3 rounds.

A 4-7. és a 8-10. ábrákon bemutatott kiviteli alakok arra is például szolgálnak, hogy a homloklapon levő 1 és a hátlapon levő 4 könnyítések alakjának nem kell feltétlen megegyezniük.Refer to 4-7. and 8-10. 1 to 4 also show that the shape of the reliefs 1 and 4 on the back panel need not necessarily be the same.

A 11. ábrán látható egy üvegolvasztó kemence falazat részletének metszete, ahol a felépítmény elkészítéséhez a 8—10. ábrákon bemutatott idomokat alkalmaztuk. Az ábrán látható, hogy az oldalfal alsó része, azaz az 5 alépítmény határolja az üvegolvadékot. Az oldalfal felső része, vagyis a 7 felépítmény a találmány szerinti 8 idomokból van kialakítva olymódon, hogy hátsó 4 könnyítéseik 9 tűzálló betonnal vannak kitöltve. A falazat ezen kívül 10 első, 11 második és 12 harmadik szigetelő réteggel van hőszigetelve.Fig. 11 is a sectional view of a part of a glass melting furnace masonry where the structure of FIGS. Figs. The figure shows that the lower part of the sidewall, i.e. the substructure 5, defines the glass melt. The upper part of the sidewall, i.e. the body 7, is formed from the elements 8 according to the invention so that their rear tears 4 are filled with 9 refractory concrete. In addition, the masonry is thermally insulated with 10 first, 11 second and 12 third insulation layers.

A továbbiakban a találmányt - a teljesség igénye nélkül - konkrét példák segítségével ismertetjük.In the following, the invention will be illustrated by means of concrete examples without the need for completeness.

1. példaExample 1

A 8-10. ábrákon bemutatott idomból a 11. ábra szerint összeállított üvegolvasztó kemence felépítményt vizsgáltuk.8-10. Fig. 11 shows the glass melting furnace body assembly shown in Fig. 11.

A kemence 1480 °C-on üzemelő, duplaboltozatú ólomüveg olvasztó kemence, amely eredetileg 250 mm vastag Stella GG szilikatégla és 125 mm vastag Legral 55 szilikatégla rétegekből volt felépítve. Ekkor a falazat külső oldalán 195 °C hőmérsékletet mértünk. A felépítmény a négyéves kemenceperiódus vége előtt több helyen átlyukadt, melegjavítást kellett végezni.The furnace is a double-skinned, stained-glass melting furnace operating at 1480 ° C, originally constructed of 250 mm thick Stella GG silica and 125 mm thick Legral 55 silicate brick layers. At this time, a temperature of 195 ° C was measured on the outside of the masonry. The superstructure had pierced several places before the end of the four-year period of the furnace, and had to be repaired.

Az átépítést all. ábrán látható módon végeztük el, ahol is a 8 idomok m magassága 250 mm, anyaguk ZIRKOSIT-30 volt. A 4 könnyítés 100 mm, az 1 könnyítés mélysége 75 mm volt, így a maradék f falvastagság 75 mm-re adódik.Under construction. Figure 8 shows the height m of the elements 8 being 250 mm and their material ZIRKOSIT-30. The tear 4 is 100 mm, the tear 1 is 75 mm, so the remaining wall wall thickness f is 75 mm.

A 4 mélyedéseket ZIRMOTIM-30 C tűzálló betonnal töltöttük ki, az erre felvitt 10, 11 és 12 szigetelőrétegek sorban; 250 mm vastag Stella GG szilikatégla, 250 mm vastag Legral 55 szilikatégla és 50 mm vastag Standard 1260 hőszigetelő anyagból készültek.The recesses 4 were filled with ZIRMOTIM-30 C refractory concrete, with the 10, 11 and 12 insulating layers attached thereto; 250 mm thick Stella GG silicate brick, 250 mm thick Legral 55 silicate brick and 50 mm thick Standard 1260 thermal insulation material.

A felsorolt anyagok közül a Stella GG és a legral 55 szilikatégla, a ZIRKOSIT-30 olyan baddeleyit-korund alapú tűzállóanyag, amely 50% A1₂O₃ot, 33% ZrO₂-ot és 20% SiO₂-ot tartalmaz. A ZIMOTIM-30 C olyan AZS (Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂) típusú, hidraulikus kötésű tűzálló massza, amely 50% Al₂O₃-ot és 20% ZrO₂-ot tartalmaz, míg a Standard 1260 olyan hőszigetelő paplan, amely szálas tűzálló anyagból készül, 1260 °C-ig alkalmazható és hővezetőképessége 0,2 W/mK.Among the listed materials, Stella GG and legral 55 silicate bricks, ZIRKOSIT-30 are baddeleyit-corundum based refractory containing 50% Al ₂ O ₃ , 33% ZrO ₂ and 20% SiO ₂ . ZIMOTIM-30 C is a hydraulically bonded refractory type of AZS (Al ₂ O ₃ -ZrO ₂ -SiO ₂ ) containing 50% Al ₂ O ₃ and 20% ZrO ₂ , while Standard 1260 is a thermal insulator duvet made of fibrous refractory material, capable of application to 1260 ° C and a thermal conductivity of 0.2 W / mK.

A példa szerinti kemence több mint hat évig üzemelt problémamentesen. A felépítmény külső hőmérséklete 105 °C volt. A kemencetéri jobb hőátadásnak és a hatékonyabb szigetelésnek köszönhetően a kemence földgázfelhasználása - azonos üzemeltetési körülmények között - 80 Nm^{1 * 3}/h értékről 60 Nm³/h értékre csökkent.The example furnace operated without problems for more than six years. The outside temperature of the body was 105 ° C. Thanks to better heat transfer of the furnace space and more efficient insulation, the natural gas consumption of the furnace - under the same operating conditions - decreased from 80 Nm ^{1 * 3} / h to 60 Nm ³ / h.

2. példaExample 2

Egy 16 m²-es gépi kidolgozású Eutal (alkálimentes, boroszilikát) üveget olvasztó kemence felépítménye az előző periódusban 200 mm vastag, tömör ZIRKOSIT-30 idomokból került kialakításra. Átépítés után a felépítményben 200 mm teljes vastagságú, a 4-7. ábrák szerinti kialakítású idomok kerültek beépítésre, melynek eredményeként a felépítmény tömege 39,5%-kal csökkent, hővisszaverő felülete viszont 7%-kal nőtt. Ennek következtében javult a hőátadás a felépítmény és az üvegfürdő között, így a földgáz fogyasztás 21 Nm³/h értékkel csökkent (eredetileg 340 Nm³/h volt), miközben a kemence üzemelési paraméterei és szigetelése nem változott.The superstructure of a 16 m ² machined Eutal (alkaline, borosilicate) glass furnace was constructed in the previous period from 200 mm thick ZIRKOSIT-30 profiles. After rebuilding, the superstructure has a total thickness of 200 mm. Figures 1 to 4 show that the weight of the superstructure was reduced by 39.5%, while its heat reflecting surface increased by 7%. As a result, the heat transfer between the superstructure and the glass bath improved, so the consumption of natural gas decreased by 21 Nm ³ / h (originally 340 Nm ³ / h), while the furnace operating parameters and insulation did not change.

A leírtakból is látható, hogy a találmány szerinti idomok fémoxidok olvadékából előállíthatok, ezek alkalmazásával a kemence falazat tömege csökken, ami maga után vonzza a kemence építési költségeinek csökkenését, a könnyítések következtében jelentősen megnövekszik a falazat hővisszaverő képessége, így a kívánt kemence hőmérséklet fenntartásához lényegesen kevesebb tüzelőanyag szükséges, mint a hagyományos falazatok esetén.It can also be seen from the description that the elements according to the invention can be made from molten metal oxides, using the weight of the furnace masonry which, in turn, attracts a reduction in the cost of the furnace construction, which significantly increases the heat retention capacity of the masonry, thus significantly reducing the desired furnace temperature. more fuel than conventional masonry.

Claims

A lightweight, refractory superstructure for the side wall of a fitting, furnace, in particular a glass melting furnace, having at least one relief (1, 4) on the opposite and opposite sides of the furnace, characterized in that metal oxides are preferably Al, Zr, Mg, Si or by melting and subsequently directed cooling of a mixture of oxides of at least two of these oxides, and that the facilitations (1,4) have divergent sidewalls (2) and

Further, the wall thickness (f) remaining between the reliefs (1, 4) is at least 25% of the total thickness (m) of the fitting.

Refractory fitting according to claim 1, characterized in that the reliefs (1,4) are of any shape.

Refractory fitting according to Claim 1, characterized in that the reliefs (1, 4) have a geometrically regular shape.