DE2922555A1

DE2922555A1 - Verfahren zur herstellung eines feuerfesten bauwerks o.dgl.

Info

Publication number: DE2922555A1
Application number: DE19792922555
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Albertus Jo Kastelic; Arie Johannes Willem Nuysink
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden BV
Current assignee: Estel Hoogovens BV
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2922555C2; GB2022229A; NL7806005A; NL183316C; US4754591A; IT7968199A0; NL183316B; GB2022229B; CA1121991A; IT1118726B; ES481218A1

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Registered Representatives

3 before the

European Patent Office

. , „ „ Möhlstraße 37

Hoogovens IJmuiden B. V. D-8000München 80

IJmuiden, Niederlande Tel.· 089/982085-87

Telex: 05 29 802 hnkl d

Telegramme: ellipsoid

Ho 350

. Juni

Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Bauwerks

oder dergleichen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Bauwerks oder eines Teils desselben aus feuerfesten Steinen, wobei dieses Bauwerk während der Erwärmung auf Betriebstemperatur und/oder während der Errichtung lokalen Unterschieden in der Wärmedehnung unterworfen ist und wobei Maßnahmen zum Ausgleich für diese Unterschiede getroffen werden.

Obgleich die Erfindung nachstehend in erster Linie in Verbindung mit ihrer Anwendung auf den Bau und die Instandsetzung von Koksofenkammerwänden beschrieben ist, ist sie keineswegs hierauf beschränkt.

Bei der Errichtung neuer feuerfester Konstruktionen bzw. Bauwerke und insbesondere von Koksofenkammern muß die beträchtliche und häufig ungleichmäßige thermische Ausdehnung der Feuerfestkonstruktion berücksichtigt werden. Dies trifft speziell dann zu, wenn Siliziumoxid, das üblicherweise für

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Koksofenkammern benutzt wird, als Material für Formsteine verwendet wird. Diese Vorsorge ist auf das sehr ausgeprägte und ungleichmäßige Ausdehnungsverhalten von Siliziumoxid selbst bei niedriger Temperatur zurückzuführen. Es wurden bereits verschiedene Maßnahmen zur Vermeidung der nachteiligen Auswirkungen dieses Expansionsverhaltens vorgeschlagen, wobei stets Dehnfugen zwischen größeren Teilen der Konstruktion vorgesehen werden sollten.

Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß auf diese Weise einer ungleichmäßigen Ausdehnung nicht ausreichend begegnet werden kann und daß demzufolge lokale Schäden auftreten können. Außerdem werfen die großen Bewegungen bzw. Verschiebungen der Teile der Konstruktion konstruktive Probleme bezüglich der Gegenmaßnahmen für solche Verschiebungen auf.

Häufig werden die Koksofenkammerwände nach dem Aufspritzverfahren repariert. Falls jedoch die Schäden am Mauerwerk einer solchen Wand zu groß sind, ist die Anwendung des Aufspritzverfahrens nicht mehr sinnvoll, so daß im allgemeinen die beschädigte Wand oder nur das beschädigte Mauerwerk dieser Wand teilweise oder vollständig erneuert werden muß. Die Abkühlung der gesamten Koksofenkammer für die Durchführung vergleichsweise unbedeutender Instandsetzungsarbeiten führt wiederum zu erheblichen Schäden am Mauerwerk. Aus diesem Grund werden solche Reparaturarbeiten häufig in der Weise durchgeführt, daß die keiner Instandsetzung bedürfenden Teile der Wand auf der erforderlichen Betriebstemperatur belassen werden. Im Prinzip ist es vorteilhaft, die neuen Steine unter Verbindung oder Verblockung (im Verbund) mit den verbleibenden alten Teilen der Wand zu setzen, um eine möglichst stabile Wandkonstruktion zu erreichen.

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Die Schwierigkeit liegt hierbei darin, daß sich das immer noch warme, alte Mauerwerk bereits ausgedehnt hat, während sich das neue, kalte Mauerwerk beim Erreichen der entsprechenden Temperatur ausdehnt. Dieser Umstand hat nicht nur Schäden am neuen Mauerwerk, sondern auch am alten Mauerwerk und bezüglich des Zusammenhalts zwischen beiden zur Folge. Diese Nachteile sind besonders dann zu beobachten, wenn die Wand oder Mauer aus Siliziumoxidsteinen besteht, die eine besonders große und ungleichmäßige thermische Ausdehnung zeigen.

Obgleich bereits zahlreiche, verschiedenartige Maßnahmen zur Lösung der Probleme der ungleichmäßigen Wärmedehnung von altem und neuem Mauerwerk vorgeschlagen wurden, konnte bisher keine völlig zufriedenstellende Lösung für diese Probleme geboten werden. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, kompressible Mörtelmassen einzusetzen. Hierbei wird jedoch ein Gebilde oder Bauwerk erhalten, das sich örtlich vom restlichen Mauerwerk unterscheidet, während es gleichzeitig auch offensichtlich ist, daß der ungleichmäßigen Ausdehnung des Reparaturmauerwerks durch Verwendung kompressibler Mörtelsorten nicht zufriedenstellend entgegengewirkt werden kann.

Außerdem ist ersichtlich, daß beim Setzen der Steine unter Verwendung solcher Mörtelsorten die Tragfunktion des Ausbesserungsmauerwerks dann unzureichend ist, wenn es z.B. eine Ofenausmauerung einer Koksofenkammer tragen soll. Diese Tatsache bedingt schließlich die Verwendung zusätzlicher, aufwendiger und komplizierter Hilfsmittel zur Unterstützung der Ofendecke oder -plattform (oven deck). Ein anderer Vorschlag besteht darin, das Reparaturmauerwerk mit Fugen oder Hohlräumen in die vorhandene Mauer einzubauen, um dadurch die Ausdehnung des Reparaturmaterials aufzufangen.

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Aufgrund der ungleichmäßigen Ausdehnung des Reparaturmauerwerks treten in diesem hierbei jedoch Spalte auf, die in einer Koksofenkammer besonders unerwünscht sind. Ebenso ist ersichtlich, daß der ungleichmäßigen Ausdehnung des Reparaturmauerwerks mittels der Fugen zwischen Reparaturmauerwerk und dem alten Mauerwerk nicht genügend entgegengewirkt werden kann, wenn die Koksofenkammer noch beheizt wird.

Bei mangelnder Verbindung bzw. Verblockung der das alte und das neue Mauerwerk verbindenden Steine ergibt sich zudem ein Bauwerk mit ungenügender Stabilität. Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Verbindung dadurch herzustellen, daß die verwendeten Steine dünner geformt und an den betreffenden Stellen dickere und ggfs. kompressible Dehnfugen vorgesehen werden.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Errichtung neuer Bauwerke sowie für die Instandsetzung beschädigter Teile eines in heißem Zustand befindlichen Feuerfestbauwerks unter Vermeidung der vorstehend geschilderten Nachteile. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird insbesondere ein Bauwerk erhalten, bei dem altes und neues verbundenes Mauerwerk ineinandergreifen bzw. verblockt sind und bei dem im Mauerwerk keine unzulässig großen thermischen Spannungen auftreten.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Bauwerks oder eines Teils desselben aus Feuerfeststeinen, wobei das Bauwerk örtlichen Unterschieden der Wärmedehnung unterworfen ist, während es auf Betriebstemperatur erwärmt und/oder errichtet wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steine in an sich bekannter Weise mit einem geeigneten feuerfesten Mörtel, der bei Erwärmung

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sintert, verlegt bzw. eingebunden werden und daß zumindest in den größten Teil der Längs- und Querfugen Lagen z.B. in Form von Platten aus Kunststoff längs dieser Fugen eingesetzt werden, wobei das Volumen dieser Platten höchstens 95% und vorzugsweise 80 - 90% der Wärmedehnung des Mauerwerks an den Fugen bei Erwärmung auf Betriebstemperatur entspricht und wobei die Kunststoffplatten aus einem Material bestehen, das sich bei Erwärmung zu gasförmigen Produkten zersetzt und dabei praktisch keine festen Rückstände hinterläßt und auch nicht chemisch mit dem feuerfesten Bauwerk bzw. Mauerwerk reagiert.

Durch Verwendung dieser Platten aus Kunststoff in den meisten Fugen wird erreicht, daß bei jedesmaliger Ausdehnung des Bauwerks bei Erwärmung desselben infolge der Zersetzung des Kunststoffs Zwischenräume entstehen. Bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem diese Zersetzung erfolgt, erfüllen die Kunststoffplatten eine tragende Funktion. Die Ausdehnung schreitet dabei örtlich fort, ohne daß sie durch die benachbarten Teile des Bauwerks wesentlich beeinflußt wird. Infolgedessen kann die Mauerwerkskonstruktion erheblich schneller erwärmt werden, so daß beträchtliche Zeiteinsparungen realisiert werden.

Es ist zu erwähnen, daß die Verwendung eines synthetischen Materials bzw. Kunststoffs als Dehnungsmaterial in Feuerfestbauwerken an sich bereits vorgeschlagen wurde. In diesen bisherigen Fällen wurde der Kunststoff jedoch in trockenem Zustand zwischen die aufeinanderfolgenden Steine, und nur in großen Abständen, eingefügt. Erfindungsgemäß werden dagegen die Platten aus dem Kunststoff zusammen mit dem Mörtel, nämlich in den meisten Fugen, gesetzt. Dabei wird ein Mörtel verwendet, wie er üblicherweise für das Mauerwerk einer Feuerfestmauer oder -wand der in Frage

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stehenden Art eingesetzt wird und der daher gleichzeitig zufriedenstellend tragfähig bzw. belastbar, feuerfest und gasdicht ist.

Wenn sich die Kunststoffplatten zersetzen, schließen sich die benachbarten Flächen der Fuge und des Mörtelmaterials gegeneinander, überraschend hat es sich herausgestellt, daß auch bei den üblichen Temperaturen solcher Bauwerke noch eine Sinterung an den neuen Grenzflächen stattfindet, so daß bei Betriebstemperatur ein ausreichend gasdichtes monolithisches Feuerfestgebilde erhalten wird.

Obgleich es theoretisch nicht nötig ist, alle Fugen mit den Platten aus dem Kunststoff zu versehen, hat es sich dennoch gezeigt, daß die besten Ergebnisse dann erzielt werden, wenn harte Platten aus Kunststoff in alle oder zumindest in praktisch alle Fugen des Reparaturmauerwerks eingesetzt werden.

Zufriedenstellende Ergebnisse werden insbesondere bei Verwendung von Kunststoffplatten aus hartem Polystyrol erzielt. Bei Erwärmung geht dieses Material bei etwa 200⁰C in gasförmige Produkte über, ohne mit dem Steinmaterial oder dem Mörtel zu reagieren. Selbst bei Annäherung an die Zersetzungstemperatur behalten die Polystyrolplatten - wie sich erwiesen hat - eine zufriedenstellende Tragfunktion im Bauwerk.

Das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren bietet besondere Vorteile nicht nur bei der Kaltmauerarbeit zur Errichtung eines neuen Bauwerks, das anschließend aufgeheizt wird, sondern insbesondere auch bei stellenweiser Ausbesserung eines in heißem Zustand verbleibenden feuerfesten Bauwerks, beispielsweise der Wand oder Mauer einer Koksofenkammer.

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Die Platten aus Kunststoff können getrennt bzw. einzeln
eingesetzt werden; erfindungsgemäß hat es sich jedoch auch als möglich erwiesen, diese Platten zusammen mit den Formsteinen einzubauen. Zu diesem Zweck können die Platten im
voraus mit den Steinen verbunden, z.B. verklebt werden,, oder die Steine können mit einer dicken Überzugsschicht aus dem Kunststoff versehen werden.

Die Dicke der Platten läßt sich entsprechend der Art und der Größe des Feuerfestmaterials berechnen. Wenn das Verfahren z.B. auf ein Feuerfestbauwerk aus Siliziumoxid-Formsteinen angewandt wird, werden zufriedenstellende Ergebnisse bei Verwendung 'von Kunststoffplatten mit einer Dicke von ungefähr 2 mm erzielt. Erforderlichenfalls können mehrere Platten
stellenweise in ein und dieselbe Fuge eingesetzt werden.

Bei Konstruktionen aus Formsteinen, die ineinandergreifen
bzw. verblockt sind, müssen die Formsteine mit besonderer
Sorgfalt und Vorsicht eingesetzt werden. Um die Bauarbeiten dennoch zu vereinfachen, empfiehlt es sich in einem solchen Fall erfindungsgemäß, vorgeformte, an das Profil angepaßte Kunststoffplatten zu verwenden.

Inbesondere können für diesen Zweck Steine mit sog.
"Feder und Nut"-Profilierung ins Auge gefaßt werden, wie
sie häufig angewandt wird, wenn das Bauwerk eine zusätzliche Verankerung benötigt. Eine solche Verankerung ist
z.B. aufgrund einer möglichen Ausdehnung im Bauwerk erforderlich.

Ersichtlicherweise ist die Notwendigkeit für die Verankerung in einem Bauwerk mittels Formsteinen bei einem neu errichteten Bauwerk weniger dringend, weil in diesem Fall keine

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breiten und langen Dehnfugen vorhanden sind, welche den Zusammenhalt des feuerfesten Bauwerks vermindern. Die in diesem Fall bestehende Möglichkeit für die Verwendung einer größeren Zahl von Steinen mit genormter Größe kann eine weitere Vereinfachung der Arbeiten und eine Fertigungskostensenkung für das Bauwerk bedeuten.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Ansetzens eines neuen an einem alten Mauerwerk, und

Fig. 2 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels mit "Feder und Nut".

Fig. 1 zeigt (nach rechts schraffiert) ein bestehendes Mauerwerk 1 einer Koksofenkammer, das aus Siliziumoxidsteinen besteht und sich in erwärmtem Zustand befindet. In dieses Mauerwerk wird ein (nach links schraffiertes) Mauerwerk 2 in kaltem Zustand eingebunden.

Um die Steine des Mauerwerks 2 herum sind Polystyrolplatten 3 mit einer Dicke von 2 mm in den feuerfesten Mörtel eingefügt. Die Fugen 5 im neuen Mauerwerk sind so bemessen, daß kaltes und heißes Mauerwerk gleichmäßig ineinander übergehen. Bei Erwärmung des Mauerwerks 2 dehnen sich seine Steine aus. Gleichzeitig beginnen sich die Platten 3 in gasförmige Produkte umzusetzen. Sobald die Siliziumoxidsteine bei einer Temperatur von 200 - 300⁰C ihre größte Ausdehnung erreicht haben, sind die Platten 3 vollständig verdampft.

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Dabei verbinden sich die Zementmörtelschichten auf beiden Seiten der Ebene, in welcher sich vorher die Platten 3 befanden. Bei weiterem Temperaturanstieg schließen sich die Fugen 5 durch Sinterung vollständig. Die verschiedenen Abmessungen werden so gewählt, daß den Reparatursteinen eine Restausdehnung von etwa 10% verbleibt. Hierdurch wird gewährleistet, daß das gesamte Reparaturbauwerk unter Verbesserung der Gasdichtheit der Mauer leicht zusammengepreßt bleibt.

Fig. 2 veranschaulicht die Fuge zwischen zwei Formsteinen 6 und 7 mit sog. "Feder und Nut"-Profilierung. Zwischen beiden Steinen ist in den Mörtel eine vorgeformte Kunststoffplatte 8 eingesetzt. Diese Platte 8 ist dabei der Profilierung der Steine 6 und 7 angepaßt.

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Leerseite

Claims

- ■'.. :'":' ι ':;■ 2S22555 Henkel, Kern, Feiler &Hänzel Patentanwälte Registered Representatives before the European Patent Office TTmm'flpn r ν Möhlstraße 37 IJmuiden B. V. D-8000 München 80 Umuiden, Niederlande ^ 089/982Q85.87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid HO 350 ' 1. Juni 1979 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Bauwerks oder eines Teils desselben aus Feuerfeststeinen, wobei das Bauwerk örtlichen Unterschieden der Wärmedehnung unterworfen ist, während es auf Betriebstemperatur erwärmt und/oder errichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steine in an sich bekannter Weise mit einem geeigneten feuerfesten Mörtel, der bei Erwärmung sintert, verlegt bzw· eingebunden werden und daß zumindest in den größten Teil der Längs- und Querfugen Lagen z.B. in Form von Platten aus Kunststoff längs dieser Fugen eingesetzt werden, wobei das Volumen dieser Platten höchstens 95% und vorzugsweise 80 - 90% der Wärmedehnung des Mauerwerks an den Fugen bei Erwärmung auf Betriebstemperatur entspricht und wobei die Kunststoffplatten aus einem Material bestehen, das sich bei Erwärmung zu gasförmigen Produkten zersetzt und dabei praktisch keine festen Rückstände hinterläßt und auch nicht chemisch mit dem feuerfesten Bauwerk bzw. Mauerwerk reagiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß Kunststoffplatten aus hartem Polystyrol verwendet werden.

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3. Verfahren zum Ausbessern beschädigten Mauerwerks bei einem feuerfesten Bauwerk, das sich ständig in erwärmtem Zustand befindet, beispielsweise einer Koksofenkammerwand oder -mauer, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausbesserungsmauerwerk nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 angebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß Steine verwendet werden, die zumindest an einem Teil ihrer Verbindungsflächen mit einem überzug des Kunststoffs versehen sind.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche in Anwendung auf ein feuerfestes Bauwerk aus Formsteinen, dadurch gekennzeichnet , daß Kunststoffplatten mit einer Dicke von etwa 2 mm verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche in Anwendung auf ein Bauwerk aus ineinandergreifenden bzw. verblockten Steinen, dadurch gekennzeichnet, daß vorgeformte Kunststoffplatten verwendet werden, die an das Verblockungsprofil der Steine angepaßt sind.

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