SE0801515A0 - Infodring av industriugn - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 Således hänför sig uppfinningen till ett infodringselement för en innefattande ett första industriugn, lager av ett första eldfast material, och utmärks av att den yta hos in- fodringselementet som är avsedd att vara vänd in mot ugnens uppvärmda volym. åtminstone delvis är belagd med. ett andra lager av ett andra eldfast material, där det andra materialet är poröst.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och de bifogade ritningarna, där: Figur l är en schematisk tvärsnittsvy från sidan av en infod- ring enligt en första föredragen utföringsform av föreliggan- de uppfinning.

Figur 2 är en schematisk tvärsnittsvy från sidan av en infod- ring enligt en andra föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 3 är en detaljvy ovanifrån över den infodring som visas i figur l.

Figur l illustrerar en del av en infodring enligt en föredra- gen utföringsform av föreliggande uppfinning, i form av ett infodringselement 1 för montering inne i den uppvärmda voly- men hos en industriugn. Lämpliga användningsområden för ett sådant infodringselement l är tillsammans med andra element som en del av en tak-, golv- eller väggbeklädnad inne i en ugn.

Infodringen 1 innefattar ett första, undre lager 2 tillverkat av ett eldfast material, och är enligt en föredragen utfö- pïïparranoransokningsxextdoc, 3008-06-15 10 15 20 25 30 ringsform solitt. Det undre lagret 2 verkar isolerande och stödjande och bidrar även till elementets l hållfasthet.

Lämpliga material för det undre lagret är sådana gjutbara material som har hög värmetålighet, exempelvis keramiska material som olika aluminium-, zirkonium- eller kiseloxider. Över delar av den yta av infodringselementet l som är avsedd att vid drift vara vänd in mot ugnens uppvärmda volym är det undre lagret 2 belagt med ett övre lager 3. Det övre lagret 3 är, i likhet med det undre lagret 2, tillverkat av ett eld- fast material, företrädesvis ett keramiskt material såsom Algh. Det övre lagret 3 kan, men behöver inte, vara tillver- kat av samma material som det undre lagret 2.

Enligt föreliggande uppfinning är det övre, mot ugnens upp- värmda volym vettande, lagret 3 poröst. Enligt en föredragen utföringsform har det övre lagret 3 en struktur med en mång- fald långsträckta porer 3a i form av rör som är väsentligen parallella.

Enligt en speciellt föredragen utföringsform utgör porerna 3a tillsammans med väggarna 3b mellan porerna en bikakestruktur.

Med andra ord bildar det övre lagrets 3 material en bikake- struktur Detta illustreras i figur 3, som visar bikakestrukturen sedd ovanifràn.

Det är föredraget att porernas 3a genomsnittliga innerdiame- ter är Inellan 0,5 och 3 mm, och att deras genomsnittliga inbördes avstånd är mellan 0,5 och 5 mm. Enligt en föredragen utföringsform har väsentligen alla porer 3a samma form och dimensioner och är utspridda jämnt över den yta av det undre lagret 2 som är belagt med det övre lagret 3. p paIranOrXan sokningstexi dog 20080635 10 15 20 25 30 Såsom är tydligt i figur l sträcker sig porerna 3a väsentli- gen vertikalt mot infodringselementets l in mot ugnens upp- värmda volym vettande yta. Dessutom är porerna 3a öppna ut mot denna yta och därmed även ut mot ugnens uppvärmda volym.

De bort från ugnens uppvärmda volym vettande porändarna är, å andra sidan, tilltäppta av det undre lagrets 2 material, eftersom det porösa övre lagret 3 är delvis nedsänkt i det undre lagret 2, se nedan.

I figur 2 illustreras, på motsvarande sätt som i figur l, ett infodringselement ll enligt en andra föredragen utföringsform enligt föreliggande uppfinning. Infodringselementet ll inne- fattar, på liknande sätt såsom beskrivits ovan i anslutning till figur 1, ett undre lager l2, som lämpligen har motsva- rande egenskaper som de som beskrivits ovan i samband med det undre lagret 2.

Delar av den yta hos det undre lagret l2 som vid drift är anordnad att vetta in mot ugnens uppvärmda volym är belagda med ett övre lager l3, som är tillverkat av ett material som motsvarar vad som. beskrivits ovan i samband med det övre lagret 3. I likhet med det övre lagret 3 är vidare det övre lagret l3 poröst och innefattar làngsträckta, parallella porer 13a vilka skiljs åt av väggar 13b. I motsats till det övre lagret 3 löper porerna l3a i det övre lagret l3 emeller- tid väsentligen parallellt med infodringselementets ll yta.

I figur 2 illustreras även hur de av' porerna som, inte är anordnade i ett läge nedsänkt i det undre lagret 12 är öppna i sina båda ändar. p; »patranomnsiíkningstext doc 2008-00-25 10 15 20 25 30 Det har överraskande visat sig att när ytan hos infodrings- element beläggs med ett sådant poröst naterial 3, 13 ökar motståndskraften mot termisk chock dramatiskt, både när det gäller snabb uppvärmning och snabb nedkylning. Detta leder till att elementen håller längre och att de inte måste bytas ut lika ofta, vilket sparar pengar och tid.

Enligt en föredragen utföringsform är det övre lagret 3, 13 mellan 1 och 5 cm tjockt.

Det är möjligt att låta det porösa, övre lagret 3, 13 täcka hela eller väsentligen hela den vid drift in mot ugnsutrymmet vettande ytan hos det undre lagret 2, 12. Enligt en föredra- gen utföringsform täcker det övre lagret 3, 13 större delen av det undre lagrets 2, 12 yta.

Enligt en speciellt föredragen utföringsform täcker det övre lagret 3, 13 det undre lagrets 2, 12 yta endast fläckvis.

Enligt denna utföringsform bildar de av det övre lagret 3, 13 täckta fläckarna 4b, 14b ett regelbundet mönster på det undre lagrets 2, 12 yta. Speciellt goda termiska egenskaper har erhållits med infodringselement där de täckta fläckarna 4b, 14b är isolerade från varandra med hjälp av smala, långsträckta områden 4a, 14a som inte är täckta. Exempelvis kan det övre, porösa lagret 3, 13 anordnas på det undre lag- ret 2, 12 i form av bredvid och på avstånd samt fristående från varandra anordnade, kvadratiska eller rektangulära enhe- ter.

När det övre materialet 3, 13 således anordnas att i moduler endast fläckvis täcka det undre med materialet 2, 12 långsträckta mellanrum 4a, 14a mellan modulerna 4b, 14b upp- nås ännu bättre motståndskraft mot termisk chock. Anledningen p 'xpalranor ansokningstextdnc, 2008-06-25 1o_ 15 20 25 30 till detta tros vara att de termiskt inducerade geometriska materialförändringar som uppstår på grund av de kraftiga temperaturgradienterna som vid drift uppkommer i nwdulernas 4b, 14b in i ugnens uppvärmda volym vettande, fria ändar inte orsakar materialutmattning i lika hög grad som är fallet när det övre lagret 3, 13 anordnas att täcka hela det undre lag- ret 2, 12.

Enligt en föredragen utföringsform har varje modul 4b, 14b en maximal, vinkelrät mot elementets 1 yta sig sträckande, dia- meter av Inellan ungefär 5 och 10 cm. Enligt en speciellt föredragen utföringsform är modulerna 4b, 14b i form av kva- dratiska enheter med dimensionerna 5 x 5 cm eller 10 x 10 cm.

Det är vidare föredraget att mellanrummens 4a, 14a bredd är väsentligt mindre än modulernas 4b, l4b ytdimensioner.

Det inses att ett infodringselement 1, 11 enligt föreliggande uppfinning även kan innefatta ytterligare lager, förutom det undre 2, 12 och det övre 3, 13 lagret, så länge som det yt- tersta, in mot ugnens uppvärmda volym vettande, lagret utgörs av det övre, porösa lagret 3, 13.

Enligt föreliggande uppfinning tillverkas ett infodringsele- ment lq ll enligt föreliggande uppfinning genom att i_ ett första steg gjuta det undre lagret 2, 12 till önskad tjock- lek. Enligt en föredragen utföringsform gjuts det undre lag- ret i en sådan tjocklek att elementets sammanlagda slutgilti- ga tjocklek, inklusive det övre lagret 3, 13 och eventuella ytterligare lager, blir mellan ungefär 30 och 50 cm.

I ett andra steg bildas därefter det övre lagret 3, att moduler 4b, 13 genom 14b av poröst material sänks ned ett stycke i det ännu inte stelnade, gjutna materialet som. bildar det p mammor ansokxxingstext dos, 2008-06-15 10 15 20 25 30 undre lagret 2, 12. Det porösa materialet sänks ned i det gjutna materialet till ett sådant djup att det delvis sticker upp ovanför det gjutna materialets yta, företrädesvis mellan 5 och 10 cm.

De porändar som. efter nedsänkning är placerade under det gjutna materialets yta täpps igen av det gjutna materialet, varför vinkelrätt mot det gjutna nmterialets yta anordnade porer endast kommer att ha de poröppningarna som vetter in mot ugnens uppvärmda volym öppna.

Därefter tillåts, i ett tredje steg, det gjutna materialet att stelna. Därmed fixeras även modulerna 4b, 14b av poröst material i det undre lagret 2, 12 och bildar därmed det övre lagret 3, 13. Det således bildade infodringselementet 1, 11 kan vara av den typ som principiellt illustreras i figur 1, med vinkelrät porriktning, eller av den typ som principiellt illustreras i figur 2, med parallell porriktning. Det inses att andra typer av porgeometrier också kan användas.

Enligt en föredragen utföringsform sänks modulerna 4b, 14b av poröst material ned i det gjutna materialet så att de bildar ett regelbundet återkommande mönster med nællanrum 4a, 14a mellan modulerna 4b, 14b, i enlighet med vad som beskrivits OVân.

Enligt föreliggande uppfinning kan uppfinningens infodrings- element 1, 11 med fördel användas som byggelement och/eller isolering i en industriugn. Speciellt föredraget är att an- vända uppfinningens element i ugnar som drivs med en eller flera DFI-brännare och/eller med en eller flera oxyfuelbrän- nare, eftersmn i infodringen sådana ugnar i Känga tillämp- ningar utsätts för mycket kraftiga termiska chocker vid p ipatranonansokningstextdoc. 2008-06-25 10 15 20 25 30 drift. Ett speciellt lämpligt användningsområde för uppfin- ningens infodringselement l, ll är i ugnar för kontinuerlig DFI-värmning av metallband, där metallbandet kontinuerligt förs genom ugnen och förbi en eller flera DFI-brännare. In- fodringselement som är anordnade i närheten av en sådan DFI- brännare utsätts för mycket kraftiga termiska chocker vid drift.

Genom att använda infodringselement enligt föreliggande upp- finning i_ en sådan industriugn uppnås således den fördelen att varje element står emot termisk chock bättre än konven- tionella infodringselement. Detta leder till minskade behov av underhåll och utbyten av infodringselement, vilket i sin tur leder till minskade kostnader och bättre tillgänglighet hos industriugnen. Dessutom undviks problem med kontaminering av lösslitna fibrer från fiberhaltiga infodringsmaterial. En ytterligare fördel är att porerna i det övre lagret medger en lägre totalvikt för varje infodringselement, vilket minskar den sammanlagda vikten för infodringen.

Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att frångå uppfinning- ens tanke.

Exempelvis kan andra typer av porer användas i det porösa materialet i det övre lagret 3, 13, såsom isolerade eller helt eller delvis sammanbundna bubblor fyllda med gas, såsom luft eller en i sig känd inert gas. Dessutom kan porerna vara långsträckta men ha andra porriktningar än de som illustreras i figur l respektive figur 2. Speciellt kan porerna ha varie- rande utsträckningsriktningar och/eller vara kombinerade med bubblor. Det är i detta avseende väsentligt att porerna upp- p 'palranor~ansókningstevt.doc_ 2008-0635 10 15 20 25 tar en väsentlig del av den totala volymen hos det övre lag- ret för att uppnå fördelarna med föreliggande uppfinning.

Exempel på andra användbara porstrukturer, förutom de ovan beskrivna, parallella och långsträckta porerna, är skum- eller svampstrukturer.

En alternativ tillverkningsmetod för infodringselement enligt föreliggande uppfinning' är att i det ovan, beskrivna andra steget, istället för att sänka ned moduler av poröst materi- al, istället sänka ned en mångfald ihåliga rör i det gjutna materialet. Rören kan vara av ett lämpligt eldfast material, varvid det övre lagret kan vara färdigt när rören tillåtits fixeras i det gjutna materialet när detta har stelnat i det tredje steget. Alternativt kan ytterligare eldfast material gjutas, i ett separat fjärde steg, kring de i det gjutna materialet fixerade rören, så att det övre, porösa materialet därmed bildas.

När sådana rör används för att tillverka det övre lagret 3, l3 är det föredraget att det övre lagret 3, l3 anordnas att endast fläckvis täcka ytan hos det undre lagret 2, 12, i enlighet med vad som beskrivits ovan. Detta kan ske på i sig konventionellt sätt.

Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av de beskriv- na utföringsformerna, utan kan 'varieras inom. ramen för de bifogade kraven. p patranorïflnsokningstexl doc. ZO0S~0(>-2$

Claims (15)

10 15 20 25 30 lO P A ÉP E Ii T Ii R Ik V l. Infodringselement (l;ll) för en industriugn, innefattande ett första lager (2;l2) av ett första eldfast material, k ä n n e t e c k n a t a v att den yta hos infodringsele- mentet (l;ll) som är avsedd att vara vänd in mot ugnens upp- värmda volym åtminstone delvis är belagd med ett andra lager (3;l3) av ett andra eldfast material, där det andra materia- let är poröst.

2. Infodringselement (l;ll) enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a t att det andra materialet har (3a;l3a) a v en porös struktur där porerna är långsträckta och parallella.

3. Infodringselement (l;ll) enligt k ä n n e - (l3a) krav 2, t e c k n a t a v att porerna (l;ll) sträcker sig parallellt med infodringselementets yta.

4. Infodringselement (l;ll) enligt k ä n n e - (3a) krav 2, t e c k n a t a v att, porerna sträcker sig 'vertikalt mot infodringselementets (l;ll) yta och att porerna (3a) är öppna ut mot infodringselementets (l;ll) yta.

5. Infodringselement (l;ll) enligt något av kraven 2 - 4, k ä n n e t e c k n a t a v att porerna (3a;l3a) i tvärsnitt tillsammans bildar en bikakestruktur.

6. Infodringselement (l;ll) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att det andra lagret (3;l3) täcker större delen av infodringselementets (l;ll) yta samti- digt som det andra lagret (l;ll) (4b;l4b) är (3;l3) täcker infodringselementets yta endast fläckvis, och av att de täckta fläckarna isolerade från varandra med hjälp av smala, p \~patranorhansokningsrexl doc. 2008-06-25 10 15 20 25 30 ll långsträckta områden (4a;a4a) som inte är täckta av det andra materialet.

7. Infodringselement (l;ll) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att porernas (3a;l3a) genom- snittliga innerdiameter är mellan 0,5 och 3 mm.

8. Infodringselement (l;ll) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att porernas (3a;l3a) genom- snittliga inbördes avstånd är mellan 0,5 och 5 mm.

9. Infodringselement (l;ll) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att det andra materialet är mellan l och 5 cm tjockt.

lO.Infodringselement (l;ll) enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att det andra materialet är ett keramiskt material såsom exempelvis Algh.

ll. Förfarande för att tillverka ett infodringselement (l;1l) enligt. något av' kraven. l - lO, k ä n n e t e c k n a t a v att det första materialet i ett första steg gjuts till önskad tjocklek och av att det andra materialet i ett andra steg sänks ned i det gjutna materialet innan detta stelnat, till ett sådant djup att det andra materialet delvis sticker upp ur det gjutna materialet och att det gjutna materialet däref- ter i ett tredje steg tillåts stelna.

12. Förfarande enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t a v att det andra materialet är i form av färdiga moduler (4b;l4b) av poröst material och av att det andra materialet i det andra steget sänks ned så att modulerna (4b;l4b) bildar pi'patranormnsökningslext doc, 3008-06-25 10 15 l2 ett regelbundet mönster med mellanrum mellan modu- (4b;l4b). (4a;l4a) lerna

l3.Användning av ett infodringselement (l;ll) enligt något av kraven l - lO i en industriugn.

l4. Användning enligt krav l3, k ä n n e t e c k n a d a v att industriugnen innefattar en DFI~brännare.

15. Användning k ä n n e t e c k n a d a v enligt krav l4, att industriugnen är avsedd for kontinuerlig DFI-värmning av metallband. l6.Anvandning enligt något. av kraven l3 - 15, k ä n n e - t e c k n a d a v att industriugnen innefattar en oxyfuelb- rännare. p'\paxranov*ansokningstexi doc. IOOQbOO-ZS