[发明专利]耐火陶瓷衬砖及对应的耐火陶瓷内衬

说明书

技术领域

本发明涉及耐火陶瓷衬砖及对应的陶瓷耐火内衬。

背景技术

许多工业设备，尤其是工业炉，高温处理容器、燃烧室等，必须在内部装衬有对应的耐高温材料，其在大多数情况下是基于基础陶瓷如MgO或非基础材料如Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等的陶瓷耐火材料。

大多数常见的装衬技术是：

将整体陶瓷材料施加到待保护的设备的对应外封壳(壳)的内表面上，

提供砌砖代替或结合所述整体内衬。

本发明针对由许多耐火陶瓷衬砖制成的耐火内衬，并且同时针对所述砖。

尽管如上文提到的内衬技术已经证实在大多数情况下都是成功的，但存在对改进的持续需要。

待解决的一个改进在于在高温应用期间补偿砖和/或砌砖内的热膨胀。

公知的是，在单个砖内存在从砖的其内部(热侧，邻近对应设备的处理室)到邻接设备的外壳的砖的外部(冷侧)的或多或少显著的温度梯度。这些温度梯度引起砌砖上的非受控和变化的热膨胀，包括陶瓷内衬的裂纹形成和过多磨损的风险。

这在内衬和砖用于其外壳被冷却(例如，水冷)的设备(容器)中的情况下特别是如此。

例如，在电弧炉(EAF)中，炉的上部分典型地由包括在其内表面上的耐火内衬的水冷面板制成。

类似的冷却面板或冷却壁用于燃烧室、锅炉等中。

发明内容

本发明的目的在于提供在高温应用期间相应地减小由热膨胀的过多磨损的风险的砖和对应的内衬。

本发明基于对应砌砖内的砖的浮动布置的构思。浮动意思是各个砖具有一定自由度，以在不引发相应的砖内和/或砌砖内的机械应力的情况下移动。

为了将所述变化提供至砌砖内的各个砖，根据本发明的衬砖特征在于至少一个孔，其能够容纳插入到所述孔中的固定器件(如，杆)。

到这个程度，本发明在其最普通的实施例中涉及一种耐火陶瓷衬砖，其具有

上主表面，

下主表面，

内表面，

外表面，

两个侧表面，

所有都与彼此不同，

其特征在于，

至少一个孔，其从上主表面延伸到下主表面，并且能够容纳插入到所述孔中的固定杆。

换言之：与现有技术相反，所述砖并未砌合于彼此并且因此化学地固定于彼此，而是通过穿透所述砖内的对应的孔的对应的杆布置在对应的砌砖内。

如果此类孔定位在邻近待保护的壳的砖的一部分(冷端部)中，则砖中的所述孔周围可没有或仅存在小热膨胀。孔的截面接着可或多或少与对应的杆的截面相同，或略微更大。

总的来说，有利的是向砖提供孔，该孔具有大于对应的杆的截面的截面，以在安装状态(低温应用)下提供所述孔与所述杆之间的(环形)空隙。所述空隙应当足够大，以补偿所述孔/杆周围的任何热膨胀，以避免砖和砌砖内的机械应力，并且/或者补偿其它实施例中的(多个)砖的倾斜，如下文中进一步公开的。

为了容易地组装砖(孔)和杆，本发明的一个实施例提供了具有孔的砖，该孔分别垂直于所述上主表面或下主表面中的至少一个延伸。

这特别适合其中上主表面和/或下主表面为平面的砖。其它砖设计特征为：侧表面为平面的。

所述孔可布置成在内表面(热端部)与外表面(冷端部)之间偏移；换言之：紧邻相关设备的壳(封壳)。

在具有布置成偏离彼此(逐排)的砖的砌砖中，孔应当布置成在两个侧表面之间偏移，以允许对应的杆穿透一个布置在另一个顶部上的砖的许多孔。

如上文所阐释，通常与热气体或热熔体接触的内砖表面在所述热负载下比其它(外)冷端部膨胀更多。在对应的研究工作期间，发现在内端部处的垂直膨胀使相应的砖倾斜。结果，砖的外表面改变其定向。这导致了以下问题：

在具有六个平面表面的立方体砖的情况下，其中外表面与待保护的壳的内表面齐平，砖的倾斜将至少引起外表面的垂直下端部从所述接触位置除去至远程位置。因此，由上文提到的所述冷却面板的冷却效果在特征上减小。

这些缺点通过砖设计补偿，其中砖的外表面和下表面提供小于90°的夹角，典型地≤85°，≤80°，≤75°，并且通常大于45°，≥50°或≥55°。

该倾斜的外表面使得砖能够枢转(在热负载下在其内表面处)到其中外表面现在与由所述壳提供的内壁齐平的位置中。