DE3436041C2 - Firestone to support the fire shaft walls of an open ring chamber furnace - Google Patents
Firestone to support the fire shaft walls of an open ring chamber furnaceInfo
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Abstract
Feuerschachtwände in offenen Ringkammeröfen zum Herstellen von Elektroden für die Aluminiumschmelzflußelektrolyse unterliegen durch Temperaturwechsel und einseitige Krafteinwirkung starken Beanspruchungen, die zu Deformationen oder Einbruch der Feuerschachtwände führen. Aus zwei Abschnitten (1, 2) bestehende Feuerungssteine, deren einer, in den Feuerschacht ragende Abschnitt (1), einen polygonalen, aerodynamisch günstigen Querschnitt aufweist, wobei von den Stirnflächen (10) dieses Abschnitts unter Bildung schulterartiger Anschläge Nut- und Federelemente (25, 26) aufweisende feuerschachtwandseitige Abschnitte (2) rechteckigen Querschnitts abragen, dienen zur Stützung der Feuerschachtwände, so daß eine einwandfreie Brandführung gewährleistet ist.Fire shaft walls in open ring chamber furnaces for the production of electrodes for aluminum melt flow electrolysis are subject to high stresses due to temperature changes and unilateral forces, which lead to deformation or collapse of the fire shaft walls. Firestones consisting of two sections (1, 2), one of which, protruding into the fire shaft, has a polygonal, aerodynamically favorable cross-section, with tongue and groove elements (25 , 26) projecting fire shaft wall-side sections (2) of rectangular cross-section, serve to support the fire shaft walls, so that proper fire control is guaranteed.
Description
Die Erfindung betrifft einen quer zur Längsrichtung von Feuerschächten einsetzbaren Feuerungsstein mit Nut- und Federelemcnten zur Stützung der Feuerschachtwände eines offenen Ringkammerofens zum Herstellen von Elektroden für die Aluminiumschmelzflußelektrolyse nach Hall-Heroult.The invention relates to a furnace stone which can be used transversely to the longitudinal direction of fire shafts Tongue and groove elements to support the fire shaft walls of an open ring chamber furnace Manufacture of electrodes for aluminum smelting electrolysis according to Hall-Heroult.
Feuerschachtwände in offenen Ringkammeröfen für den genannten Zweck sind üblicherweise aus kleinformatigen Feuerfeststeinen aufgebaut Die starke Beanspruchung der Wände durch Temperaturwechsel im Bereich von etwa Raumtemperatur und 13000C sowie einseitige Krafteinwirkung der in den Kassetten befindlichen Materialien führen zu Deformationen oder gar Einbruch der Feuerschachtwände, was zur Folge hat, daß die Brandführung in einem solchen Feuerschacht stark beeinträchtigt wird.Fire shaft walls in open ring section furnaces for the purpose mentioned are usually composed of small-sized refractory bricks The strong stress on the walls by temperature changes in the range of about room temperature and 1300 0 C, and one-sided force of the materials contained in the cassette lead to deformations or even collapse of the fire shaft walls, resulting in the The result is that the fire control in such a fire shaft is severely impaired.
Um derartige Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt, quer zur Längsrichtung von Feuerschächten quaderförmige, an den Enden mit Nut und Feder versehene Feuerungssteine so einzusetzen, daß sie die Wände eines Feuerschachtes überbrücken und mit ihren Enden im Verband der gemauerten Wände verankert sind. Üblicherweise werden für eine Stützstelle zwei gleiche Steine in einem Abstand von einer Steinlage übereinander gemauert und der dazwischenliegende Freiraum mit einem kürzeren, nicht ins Mauerwerk der Wand eingreifenden Stein aufgefüllt.In order to avoid such disadvantages, it is known at right angles to the longitudinal direction of fire shafts, cuboid firing stones with tongue and groove at the ends to use so that they bridge the walls of a fire pit and with their ends in the Association of brick walls are anchored. Usually two identical stones are used for a support point at a distance of a stone layer on top of each other and the space in between with a shorter stone that does not intervene in the masonry of the wall is filled.
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, einen Feuerungsstein zur Stützung der Feuerschachtwände eines offenen Ringkammerofens zur Herstellung von Elektroden für die Aluminiumschmelzflußelektrolyse nach Hall-Heroult bereitzustellen, der allein und an einer einzigen Stelle die Stützfunktior. ausübt und den zirkulierenden Gasen im Feuerschacht möglichst geringen Widerstand entgegenbringt. Weiterhin wird die Aufgabe darin gesehen, einen Feuerungsstein zur Verfügung zu stellen, der die Dehnungen und Spannungen der einen Wand eines Feuerschachtes nicht auf die andere Wand überträgt.In view of these circumstances, the inventor set himself the goal of using a firestone for support of the fire shaft walls of an open ring chamber furnace for the production of electrodes for the aluminum melt flow electrolysis according to Hall-Heroult, who alone and in a single place the support function. exercises and offers the least possible resistance to the gases circulating in the fire shaft. Furthermore, the task is seen in providing a firestone available that the expansions and stresses on one wall of a fire pit do not transfer to the other wall.
Zur Lösung der Aufgabe führt, daß der Feuerungsstein aus wenigstens zwei Abschnitten besteht, deren einer in den Feuerschacht ragende Abschnitt einen aerodynamisch günstigen Querschnitt aufweist, wobei von mindestens einer Stirnfläche dieses Abschnittes unter Bildung schulterartiger Anschläge ein Nut- und Federelemente aufweisender, feuerschachtwandseitiger Abschnitt rechteckigen Querschnittes abragt.To solve the problem leads that the furnace stone consists of at least two sections, whose a section protruding into the fire shaft has an aerodynamically favorable cross section, from at least one end face of this section with the formation of shoulder-like stops a tongue and groove element having, fire shaft wall-side section of rectangular cross-section protrudes.
Vorzugsweise weist der in den Feuerungsschacht ragende Abschnitt einen polygonalen Querschnitt auf.The section protruding into the firing shaft preferably has a polygonal cross section.
Zweckmäßig verlaufen die Nut- und Federelemente quer zur Längsrichtung des Feuerungssteins und sind derart angeordnet, daß diese in entsprechende Nut- und Federelemente der die Wände des Feuerschachts bildenden Feuerungssteine eingreifen können.The tongue and groove elements expediently run transversely to the longitudinal direction of the firestone and are arranged in such a way that they form the walls of the fire shaft in corresponding tongue and groove elements Firestones can intervene.
Bei Strömungsuntersuchungen an in den Feuerschachten zirkulierenden Gasen wurde festgestellt, daß es günstig ist, wenn der in den Feuerschacht ragende Abschnitt einen rhombischen Querschnitt aufweist, wobei dessen Achsen parallel zu den Seitenbegrenzungen des feuerschachtseitigen Abschnitts verlaufen.For flow studies in the fire shafts circulating gases it was found that it is beneficial if the one protruding into the fire shaft Section has a rhombic cross-section, with its axes parallel to the side boundaries of the section on the fire shaft side.
Eine sehr günstige Ausgestaltung des Feuerungssteins besteht darin, daß der in den Feuerungsschacht ragende Abschnitt hexagonalen oder oktogonalen Querschnitt aufweist, von dem mindestens zwei Umrißlinien parallel zu den Seitenbegrenzungen des feuerschachtwandseitigen Abschnittes verlaufen.A very favorable embodiment of the firing block is that it is in the firing shaft protruding portion has hexagonal or octagonal cross-section, of which at least two contour lines run parallel to the side boundaries of the section on the fire shaft wall side.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform des Feuerungssteins mit querschnittlich hexagonalem oder oktogonalem feuerschachtseitigem Abschnitt weist dieser mindestens eine gemeinsame Fläche mit dem feuerschachtwandseitigem Abschnitt auf.In a particularly favorable embodiment of the refractory brick with a cross-sectionally hexagonal or Octagonal section on the fire shaft side, this has at least one common surface with the fire shaft wall side Section on.
Vorteilhaft ist es ferner, bei einem Feuerungsstein mit nur einem feuerschachtwandseitigem Abschnitt den in den Feuerschacht ragenden Abschnitt so zu bemessen,It is also advantageous, in the case of a firing block with only one section on the fire shaft wall side, the in to dimension the section protruding from the fire shaft in such a way that
daß dieser etwa die Länge der halben lichten Weite eines Feuerschachtes aufweist. Bei einem Feuerungsstein mit zwei feuerschachtwandseitigen Abschnitten weist der in den Feuerschacht ragende Abschnitt vorteilhaft eine Länge auf, die etwa der lichten Weite des Feuerschachtes entspricht. Die Angaben bezüglich der Länge können nicht genauer präzisiert werden, da jeder Brennofen während des Betriebes verschiedene Dehnungseigenschaften aufweist, auf die Rücksicht zu nehmen ist.that this has about the length of half the clear width of a fire shaft. In the case of a furnace stone with two sections on the side of the fire shaft the protruding into the fire shaft section advantageously has a length that is approximately the clear width of the Feuerschachtes corresponds. The information regarding the length cannot be specified more precisely, as everyone Kiln exhibits different expansion properties during operation, which must be taken into account is.
Feuerungssteine mit nur einem feuerschachtwandseitigen Abschnitt werden mit diesen Abschnitten paarweise spiegelbildlich symmetrisch einander gegenüberstehend in die Feuerschachtwände eingebaut, so daß die Stirnseiten der feuerschachtwandseitigen Abschnitte in der Mitte des Feuerschachts zu liegen kommen und sich in frisch eingebautem Zustand — je nach Zustand und Dehnungseigenschaften des Ofens — knapp berühren oder einen geringen Abstand, wenige Millimeter bis Zentimeter, aufweisen. Neben der Stützwirkung läßt diese Anordnung die individuelle Bewegung der Feuerschachtwände während des Ofenbetriebes zu. Spannungen einer Wand in Folge der thermischen Belastung während des Ofenbetriebes werden nicht auf die andere Wand des Feuerschachtes übertragen, wodurch sich die Standzeit der Wände erheblich erhöht.Firestones with only one section on the fire shaft wall are paired with these sections mirror-image symmetrically opposite each other built into the fire shaft walls, so that the Front sides of the fire shaft wall-side sections come to lie in the middle of the fire shaft and are when freshly installed - depending on the condition and expansion properties of the furnace - just touch it or a small distance, a few millimeters to centimeters. In addition to the supportive effect this arrangement allows the individual movement of the fire pit walls during the furnace operation. Tensions one wall as a result of the thermal load during furnace operation will not affect the other Transferring the wall of the fire shaft, which increases the service life of the walls considerably.
Sind dagegen derartige Spannungen nicht in erheblichem Maße zu befürchten, genügt es, den Feuerungsstein in der Ausführung mit zwei an dem feuerschachtseitigen Abschnitt anschließenden feuerschachtwandseitigen Abschnitten zu verwenden.If, on the other hand, such tensions are not to be feared to a considerable extent, it is sufficient to install the furnace stone in the version with two on the fire shaft side Section to use subsequent fire shaft wall-side sections.
Mit beiden Steintypen wird in jedem Fall der Einbau gegenüber den herkömmlichen Stützsteinen erleichtert. Wegen des aerodynamischen Querschnitts der erfindungsgemäßen Feuerungssteine und der geringeren Flächenbeaufschlagung gegenüber der herkömmlichen Stützsteinanordnung bringen diese den in den Feuerschächten zirkulierenden Gasen geringere Widerstände entgegen, so daß der Brennofen entweder mit geringerem Unterdruck gefahren werden kann oder wegen des nunmehr erweiterten größeren Unterdruckspielraums subtiler gesteuert weiden kann.With both types of stone, installation is easier than with conventional support stones. Because of the aerodynamic cross section of the furnace stones according to the invention and the smaller ones Compared to the conventional support stone arrangement, these bring surface exposure into the fire shafts circulating gases lower resistance, so that the kiln either with lower Negative pressure can be driven or because of the now enlarged larger negative pressure margin can graze in a more subtle way.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie der Zeichnung; diese zeigt schematisch in denFurther advantages and details of the invention emerge from the following description in a preferred manner Embodiments as well as the drawing; this shows schematically in
F i g. 1 bis 4: Feuerungssteine in verschiedenen Ausführungsformen, F i g. 1 to 4: Firestones in various designs,
F i g. 5 bis 8: verschiedene Querschnitte des in den Feuerschacht ragenden Abschnitts,F i g. 5 to 8: different cross-sections of the in the Fire shaft protruding section,
F i g. 9: einen Feuerungsstein gemäß F i g. 3 im Feuerschacht eingebaut.F i g. 9: a firing stone according to FIG. 3 in the fire shaft built-in.
An einem Abschnitt 1, welcher in den Feuerschacht zu liegen kommt, mit polygonalem Querschnitt 11 bis 14 ragt an mindestens einer Stirnfläche 10 ein Abschnitt 2, welcher in die Wand des Feuerschachtes eingebaut wird, von rechteckigem Querschnitt mit den Seitenbegrenzungen 21 bis 24 ab. Der feuerschachtwandseitige Abschnitt 2 ist mit Nut- und Federelementen 25, 26 versehen. Diese sind derart angeordnet, daß sie in die entsprechenden Nut- und Federelemente der die Wände bildenden Feuerungssteine eingreifen (F i g. 9).At a section 1, which comes to lie in the fire shaft, with a polygonal cross-section 11 to 14 A section 2 protrudes from at least one end face 10 and is built into the wall of the fire shaft is, from a rectangular cross-section with the side boundaries 21 to 24. The fire pit wall side Section 2 is provided with tongue and groove elements 25, 26. These are arranged so that they are in the corresponding tongue and groove elements of the firing blocks forming the walls engage (FIG. 9).
Der feuerschachtseitige Abschnitt 1 weist in F i g. 1 einen rhombischen Querschnitt 11, in F i g. 2 einen hcxagonalen Querschnitt 12 und in den Fig.3 und 4 einen oktogonalen Querschnitt 13, 14 auf, wobei mindestens zwei Umrißlinien 131,13Γ bzw. 141,14Γ parallel zu den Seitenbegrenzungen 21 bis 24 des Querschnittes des feuerwandschachtseitigen Abschnitts 2 verlaufen. Es sind allerdings grundsätzlich auch andere aerodynamisch günstige Querschnittsformen — beispielsweise kreisförmige oder eliptische — geeignet; fertigungstechnisch lassen sich Steine mit derartigen Querschnitten jedoch nur mit größerem Aufwand herstellen.The section 1 on the fire shaft side has in FIG. 1 shows a rhombic cross section 11, in FIG. 2 a hcxagonal Cross-section 12 and in Figures 3 and 4 an octagonal cross-section 13, 14, with at least two outlines 131,13Γ and 141,14Γ parallel to the Side boundaries 21 to 24 of the cross section of the section 2 on the firewall shaft side run. It are, however, basically also other aerodynamically favorable cross-sectional shapes - for example circular or elliptical - suitable; In terms of production technology, stones with such cross-sections can be produced but only produce with greater effort.
In Fig. 1 ist der rhombische Querschnitt 11 gegenüber dem rechteckigen Querschnitt mit den Seitenbegrenzungen 21 bis 24 des Abschnitts 2 so angeordnet, daß die Axen des Rhombusses parallel zu den Seitenbegrenzungen 21,23 bzw. 22,24 verlaufen.In Fig. 1, the rhombic cross-section 11 is opposite the rectangular cross-section with the side boundaries 21 to 24 of section 2 so arranged, that the axes of the rhombus run parallel to the side boundaries 21,23 and 22,24.
Der in Fig.2 gezeigte Feuerungsstein unterscheidet sich von dem in F i g. 1 gezeigten dadurch, daß zusätzlich auf der Höhe der Seitenbegrenzungen 21 und 23 zwei weitere Flächen so angefügt sind, daß ein Abschnitt 1 von hexagonalem Querschnitt 12 entsteht und die Abschnitte 1 und 2 zwei gemeinsame Flächen 15,15' haben.The firing stone shown in Fig. 2 differs differs from that shown in FIG. 1 shown in that, in addition, at the level of the side boundaries 21 and 23 two more surfaces are attached so that a section 1 of hexagonal cross-section 12 is formed and the sections 1 and 2 have two common surfaces 15, 15 '.
Der in Fig. 3 gezeigte Feuerungsstein unterscheidet sich von dem in F i g. 2 gezeigten dadurch, daß darüber hinaus senkrecht zu den Flächen 15,15' beim Abschnitt 1 zwei weitere Flächen 16,16' vorhanden sind.The firestone shown in FIG. 3 differs from that in FIG. 2 shown by the fact that about it In addition, two further surfaces 16, 16 'are present perpendicular to the surfaces 15, 15' at section 1.
Fig.4 stellt quasi ein Teilstück des mittig quer zur Längsrichtung geschnittenen Feuerungssteins der Fig.3 dar. Zwei derartige Teilstücke werden immer gemeinsam in spiegelbildlich symmetrischer Anordnung verwendet, so daß die Flächen 17 einander gegenüber stehen.Fig. 4 quasi represents a section of the center transversely to The longitudinal direction of the refractory brick of FIG. 3 is shown. Two such sections are always used together in a mirror-inverted symmetrical arrangement, so that the surfaces 17 opposite one another stand.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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