DE3200423A1

DE3200423A1 - Feuerfeste auskleidung aus fasermaterial fuer hohe temperaturen

Info

Publication number: DE3200423A1
Application number: DE19823200423
Authority: DE
Inventors: Joergen Bech 4147 Jystrup Christiansen
Original assignee: Isomax Ingenior OG Handelsaktieselskab
Current assignee: Isomax Ingenior OG Handelsaktieselskab
Priority date: 1981-01-09
Filing date: 1982-01-09
Publication date: 1982-08-12
Also published as: DK7182A; GB2092285A; GB2092285B; FR2497792A1; FR2497792B1

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. BUSCHHOFF 3

DlPL.-ING. HENNICKE

Dipl.-Ing. VOLLBACH

KAISER-WHHELM-RING 24

5000 KÖLN 1

Reg.-Nr.

^Akten" ΓΤο 152 "1 Köln, den 8.1,1982

bitte angeben

Anm·: ISOMAX Ingeni^r- og Handelsaktieselskab

Avnsb^ergvej 18, DK-4174 Jystrup (Dänemark)

Titel: Feuerfeste Auskleidung aus Fasermaterial für hohe Temperaturen

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Ofenauskleidung aus Fasermaterial in Form von Filzen oder Streifen, die mit ihren flachen Seiten aufeinanderliegend übereinandergestapelt sind.

Es ist eine Ofenauskleidung dieser Art bekannt (US-Patent 4 222 337), die aus Streifen besteht, welche aus Fasermatten oder Faserfilzen derart ausgeschnitten sind, daß die Fasern im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Streifen verlaufen und überwiegend senkrecht zur Ofenwandung orientiert sind. Hierdurch wird der Tendenz zum Zerfall der Ofenwandung entgegengewirkt·

Ferner ist auch schon vorgeschlagen worden, die dem Inneren des Ofens zugewandte heiße Außenfläche der Streifen in gewissen Abständen mit Einschnitten zu versehen, um wahllos auftretende Schwindrisse zu vermeiden. Ferner werden bei der bekannten Ausführung die Faserstreifen elastisch zusammengedrückt und in Eingriff alt den Verankerungsvorriehtungen gebracht, die im Abstand von der heißen Oberfläche in der Ofenauskleidung angeordnet sind«

Im US-Patent 4 222 337 wird festgestellt, daß die näher zum Ofeninneren angeordneten Streifen mehr zusammengedrückt werden können als diejenigen Streifen, die in der Nähe der kai-

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ten (äußeren) Auskleidungsfläche liegen, indem für die dem Ofeninneren zugewandte Schicht, dem sogenannten Heißflächenstapel, mehr Lagen von Streifen verwendet werden«, Außerdem wurde bereits vorgeschlagen, für den Heißflächenstapel hochtemperaturbeständige Fasern und für die näher zur kalten Fläche liegenden Faserschichten billigere Fasern von geringerer Temperaturbeständigkeit zu verwenden,,

Ofenauskleidungen dieser Art können ohne übermäßiges Risiko für Ofentemperaturen verwendet werden, die sehr nahe an die Solltemperatur der eingebauten Fasern herankommen können, ζ_βΒ_β bis zu Temperaturen von 1100 - 1200° C_e Bei höheren Temperaturen gehen die Fasern aus ihrer amorphen in eine kristalline Struktur über_e Neben einer bedeutenden Volumenverringerung zerstört diese Umformung auch die Faserauskleidung, wobei in bedeutendem Umfange ausgedehnte Schwindrisse und Abblättererscheinungen auftreten·

Um das Schwinden des Isoliermaterials auszugleichen, ist es möglich, die Auskleidung aus Streifen oder Matten herzustellen, deren flache Seiten mit Schlitzen versehen sind, deren Breite von 2 mm bis 10 mm variiert und die in Abktänden von 5 - 20 cm angeordnet sind (DE-OS 2 838 588)„ Die größte Tiefe dieser Schlitze soll hierbei zwei Drittel der Mattendicke betragen«, Diese Streifen oder Matten sollen an der Ofenwandung mit einem Zement befestigt werden, und die Schlitze sind so ausgebildet, daß sie die Matten oder Streifen daran hindern, in Stücke zu brechen«

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ofenauskleidung der eingangs näher erläuterten Art weiterzuentwickeln und so auszubilden, daß billige, amorphe Fasern verwendet werden können und daß die Ofenauskleidung auch billig hergestellt werden kann, aber gleichwohl Temperaturen widersteht, die erheblich höher sind als die Nenntemperaturen der für die Auskleidung verwendet«! Fasern·

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Diese Aufgate wird «it der Erfindung dadurch gelöst, daß derjenige Teil der Auskleidung, der dem Ofeninneren zugewandt ist, also der Heißflächenteil der Auskleidung, so weit zusammengepreßt ist, daß ein inniger Kontakt zwischen den einzelnen feuerfesten Fasern geschaffen wird und daß die heiße Fläche der Auskleidung mit Schlitzen versehen wird, die eine Tiefe von 1 - 8 cm haben und mit Abständen von 5 - 15 cm angeordnet sind«

Vie bereits oben erwähnt, ist es zwar bekannt, die Faserstreifen zusammenzudrücken, um eine elastische Vorverformung zu erreichen, so daß die einzelnen Streifen oder Filze ohne Einführung von Litzen, Stäben oder Nadeln einander in Stellung halten. Diese Zusammendrückung reicht jedoch nicht aus, um die Auskleidung vor einer Zerstörung zu schützen, wenn die Temperatur die Nenntemperatur übersteigt, bei der eine bestimmte, nach der üblichen "Wandtapezlerung" (wallpapering) oder in Stapel gebundenen Auskleidungssystemen verarbeitete feuerfeste Faser arbeitet* Nach der Erfindung ist es vielmehr notwendig, daß die Zusammendrückung wesentlich höher ist.

Es ist nicht notwendig, diesen erhöhten Druck über die gesamte Dicke der Auskleidung aufzubringen, sondern die Zusamaendrüekung kann allmählich von der heißen Fläche zur kalten Fläche hin geringer werden. Dies kann durch verschiedene Maßnahmen erreicht werden. Beispielsweise kann man bei der Herstellung der Auskleidung besonders hergestellte Filze oder Streifen verwenden, deren Dicke in Breitenrichtung sich erheblich ändert, oder man kann einfach längs der heißen Fläche Zusatzstreifen, die eine kleinere Breite haben als der endgültigen Dicke der Auskleidung entspricht, zwischen den anderen Streifen anordnen. Durch die Zusammendrückung der Streifen zu einem regulären Auskleiüängsblock oder Auskleidungsbauelement wird die gewünschte Änderung des Grades der Zusammendrückung über die Dicke der Auskleidung erreichte

Der innige Kontakt zwischen den einzelnen Fasern, der durch die Zusammendrückung erreicht wird, führt zu einer fortschreitend höheren Verfestigung bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationsgrenze ohne Schwindzerstörung, die ein Abblättern verhindert und gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit der Auskleidung gegen aggressive Ofenatmosphären erhöht.

Darüber hinaus hat die Erfindung den Vorteil, daß sie die Möglichkeit eröffnet, die Fasern im Heißflächenteil der Auskleidung durch Einführen von Oxiden aufzubereiten, die entweder direkt in Form von Pulver zwischen die einzelnen Fasern eingebracht werden oder mit denen die Fasern in Form einer Oxidsuspension oder einer Lösung von chemischen Verbindungen imprägniert werden, die bei Erhitzung so umgewandelt werden, daß ein oder mehrere Oxide freigesetzt werden·

Bei der Erhitzung der Fasern auf die Rekristallisationstemperatur bilden die eingeführten Oxide zusammen mit den Oxiden, aus denen die feuerfesten Fasern bestehen, Mischkristalle.

Wenn vor oder naoh dem Einbau der Faserauskleidung Aluminiumoxid in einer solchen Menge eingeführt wird, daß der aus Fasern und Aluminiumoxid (Al₂O-Z) zusammengesetzte Rauminhalt in diesem Teil der Auskleidung 73 % erreicht, werden ideale Bedingungen zur Bildung einer großen Menge von Mullite-Kristallen geschaffen, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen hohe Temperaturen einerseits und aggressive Ofenatmosphären andererseits haben· Auch die Einführung von Chromoxid oder Zirkon bildet ebenfalls hochwiderstandsfähige Mischkristalle.

Das Einmischen verschiedener Oxide in Faserfilze als Binder ist an sich nicht neu» aber die beschriebene Aufbereitung nach der Erfindung wird nur durch Erhitzen auf Temperaturen

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oberhalb der Nennte»peraturen oder der Rekristallisationsgrenze der jeweils verwendeten Fasern erreicht.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß es nicht möglich ist, Fasern ia Blas- oder Spinnverfahren herzustellen, die einen Aluminiumgehalt haben, der höher ist als annähernd 62 %, da sonst die Viskosität erheblich höher wird.

Bine Ofenauskleidung nach der Erfindung, bei der Fasern mit einem ΑΙ,,Ο,-Gehalt von annähernd 50 % und einem SiOg-Gehalt von 50 % verwendet werden und bei der die höchstzulässige Arbeltstemperatur annähernd 1100° C beträgt, ist in der Lage, kontinuierlichen Arbeltetemperaturen bis annähernd 1450° C zu widerstehen, ohne hierbei zerstört zu werden·

Weitere Merkmale und Verteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird. Es zeigtt

Fig. 1 einen Teil einer Ofenwandung alt einer zweckdienlichen Auskleidung, von der ein Teil herausgeschnitten ist, um die Verankerungsvorrichtung zu zeigen, und

Fig. 2 einen Block oder eine Baugruppe aus zusammengepreßten Schichten von feuerfesten Fasern.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht die Ofenauskleidung 1 aus mehreren Streifen 4 τοη Matten aus feuerfesten Fasern, deren flache Seiten aufeinanderliegend Die Streifen 4 können für diesen Zweck besonders hergestellt oder aus Faserfilzen geschnitten sein, oder sie können einzelne Lagen von zusammengefalteten Faseraatten oder Faserfilzen bilden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

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Hinter der Hauptauskleidung 1 1st eine Stütz-Isolierschicht 2 längs des Ofengehäuses von einem Rand zum anderen angeordnet. Die Hauptauskleidung 1 1st am Ofengehäuse 5 mit gleichmäßig verteilten Ankern 7 befestigt, die aus einer Platte mit dreieckigen Zähnen "bestehen und am Ofengehäuse mit Stahlstälben befestigt sind« Die Stützisolierung 2 kann aus einem billigen Material, beispielsweise aus Mineralwolle, bestehen und ist von der Hauptauskleidung 1 mit einem Filz aus feuerfesten Fasern getrennt·

Bevor die Anker 7 in Stellung gebracht werden, werden die Faserstreifen darunter soweit zusammengedrückt, daß wenigstens derjenige Teil von ihnen, der dem Inneren des Ofens zugewandt ist, ein Raumgewicht von 220 - 230 kg/ar er·» . reichte

Die heiße Fläche 8 der Hauptauskleidung 1 1st mit mehreren Schlitzen 9 versehen, deren Abstand voneinander 6 · 8 cm und deren Tiefe 3 - 5 ca beträgt.

Wie welter oben in der allgemeinen Beschreibung der Erfin«, d'ong bereits ausgeführt wurde, kann die heiße Fläche der Hauptauskleidung 1 vor oder naoh dem Einbau mit einer Suspension aus Aluminiumoxid oder einer Lösung von chemischen Verbindungen imprägniert werden, die bei Erhitzung ein oder mehrere Oxide ablagern, wie dies mit den Punkten 12 angedeutet ist«

Naoh dem Aufheizen des Ofens auf 1300 - 1400° C tritt eine Rekristallisation der Fasern und eine Versteinerung der Fasern und des Oxides ein, und es wird eine Auskleidung geschaffen, deren heiße Fläche 3 erheblich Widerstands« fähiger gegen chemische und thermische Angriffe ist als Auskleidungen, die nach bekannten Verfahren hergestellt wurden«,

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Fig« 2 zeigt eine vorverdichtete Au3kleidungebaugruppe, die durch Zusaaaenfalten eines Faserfilzes hergestellt ist. Man erkennt, daß der Druck durch Vernähen 10 der Schichten aufrechterhalten wird· Ub zu veraeiden, daß die Fäden oder Saiten 10 in die Faserschichten einschneiden, sind Kartonstreifen 11 auf den Ober- und Unterseiten der Baugruppe angeordnet« Ia übrigen entsprechen die Bezugszeichen in Fig· 2 den Bezugszeichen der Fig. 1«

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Leerseite

Claims

Patentansprüche :

\ Ofenauskleidung mit feuerfesten Faserfilzen oder Faserstreifen, die Kit ihren flachen Seiten aufeinanderliegend überelnandergestapelt sind» dadurch gekennzeichnet, daß die Pilze oder Streifen (4) soweit zusammengepreßt sind, daß sich die einzelnen Fasern in engem Berührungskontakt miteinander befinden und daß der dem Inneren des Ofens zugewandte Rand (8) der Filze oder Streifen (4) alt Schlitzen (9) versehen ist, die einen Abstand von 5 - 15 cm voneinander und eine Tiefe von 1 - 8 cm haben.

2· Ofenauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammendrückung der Filze oder Streifen (4) auf der dea Inneren des Ofens zugewandten Seite (8) größer ist als im übrigen Bereich,

3· Ofenauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in denjenigen Teil der Fasern, die dem Inneren des Ofens nahe liegen, ein oder mehrere Oxide eingeführt sind«

4· Ofenauskleidung nach einest der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Oxide Aluminiumoxid ist ο

5ο Ofenauskleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Oxide Chromoxid ist.

6. Ofenauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Oxide Zirkon ist.

7· Ofenauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filze oder Streifen soweit zusammengedrückt sind, daß sie ein Raumgewicht von 160 - 500 kg/m haben·

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8. Verfahren zum Herstellen einer Ofenauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet ₉ daß längs der heißen Fläche (8) der Auskleidung (1) zwischen die Filze oder Streifen (4) zusätzliche Streifen eingelegt werden, deren Breite geringer ist als die Breite der normalen Streifen (4), und daß dann der von den Filzen oder Streifen gebildete Stapel zusammengedrückt wird_o

9. Verfahren zum Herstellen einer Ofenauskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach dem Einbau der Faserblöcke zwischen die Fasern Oxide eingeführt werden.

10«, Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit einer Oxidsuspension oder mit einer Lösung von chemischen Verbindungen imprägniert werden, die bei Erhitzung so umgewandelt werden, daß ein oder mehrere Oxide freigesetzt werden.