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DE102022127482A1 - Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen und Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen und Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen Download PDF

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DE102022127482A1
DE102022127482A1 DE102022127482.9A DE102022127482A DE102022127482A1 DE 102022127482 A1 DE102022127482 A1 DE 102022127482A1 DE 102022127482 A DE102022127482 A DE 102022127482A DE 102022127482 A1 DE102022127482 A1 DE 102022127482A1
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DE
Germany
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heating conductor
thermal insulation
layer
mass
tube furnace
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Application number
DE102022127482.9A
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English (en)
Inventor
Roland Reetz
Teja Reetz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HTM REETZ GmbH
Original Assignee
HTM REETZ GmbH
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Publication date
Application filed by HTM REETZ GmbH filed Critical HTM REETZ GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen umfassend mindestens die folgenden Schritte: a) Bereitstellen mindestens eines Heizleiters, wobei der mindestens eine Heizleiter ein drahtförmiger Heizleiter aus Wolfram oder Molybdän ist, b) Beschichten des mindestens einen Heizleiters mit einem Aluminiumoxid-enthaltenen Schlickers, c) Trocknen der in b) aufgebrachten Beschichtung, d) Aufbringen einer ersten Schicht aus Aluminiumwolle auf den beschichteten mindestens einen Heizleiter, e) Einsetzen des derart beschichteten mindestens einen Heizleiters in ein verschließbares Gehäuse derart, dass ein umlaufender Zwischenraum zwischen dem verschließbaren Gehäuse und dem beschichteten mindestens einem Heizleiter gebildet wird, f) Einbringen einer zweiten Schicht aus einer keramischen Betonmasse in den gebildeten Zwischenraum, um einen Ofenkörper zu bilden und g) Thermische Behandlung des gebildeten Ofenkörpers. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen, sowie die Verwendung der Wärmedämmung und des Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen.
  • Hochtemperatur-Rohröfen werden zur thermischen Behandlung und Sintern von Werkstoffen, zur Ausführung von chemischen Reaktionen oder zur Beheizung von Messanordnungen eingesetzt. Derartige Hochtemperatur-Rohröfen weisen ein Ofengehäuse, eine darin angeordnete Muffel mit Heizelement und eine Wärmedämmung zwischen Heizelement und Gehäuse auf. Die Heizelemente sind vorrangig Heizspiralen aus Molybdän oder Wolfram und für Temperaturen bis 1900 °C geeignet, die auf einem keramischen Träger aufgebracht oder in eine keramische Masse eingebettet sind. Die Heizelemente sind von einer elektrisch isolierenden Wärmedämmung umgeben.
  • Als Wärmedämmung werden vorzugsweise keramische Wollen eingesetzt. Hochtemperaturwollen (HTW) sind amorphe Aluminiumsilikat- und AES-Wollen (Hochtemperaturglaswollen) sowie polykristalline Wollen (PCW). Aluminiumsilikatwolle, früher auch als Keramikfasern bekannt, sind amorphe Fasern, die durch Schmelzen einer Kombination von Al2O3 und SiO2, üblicherweise im Gewichtsverhältnis 50:50 hergestellt werden. Zusätzlich kann auch ZrO2 enthalten sein. AES-Wollen (Alkaline Earth Silicate Wools = Hochtemperaturglaswollen bzw. Erdalkalisilikatwollen) bestehen aus amorphen Fasern, die durch Schmelzen einer Kombination von CaO, MgO und SiO2 hergestellt werden und die für die Hochtemperaturanwendung bestimmt sind. Produkte aus AES-Wollen werden in der Regel bei Einsatztemperaturen bis maximal 1200 °C eingesetzt. Polykristalline Wollen (PCW) bestehen aus Fasern mit einem Al2O3-Gehalt > 63 Gew.-% und einem SiO2-Gehalt < 37 Gew.-%; sie werden im „Sol-Gel-Verfahren“ aus wässrigen Spinnlösungen erzeugt. Die zunächst entstehenden wasserlöslichen Grünfasern (Vorprodukt) werden durch anschließende Wärmebehandlung polykristalline Wollen und werden in der Regel bei Einsatztemperaturen > 1300 °C und bei kritischen chemischen und physikalischen Anwendungsbedingungen verwendet.
  • Bei Tätigkeiten mit Aluminiumsilikat- und polykristallinen Wollen können Faserstäube mit einem krebserzeugenden Potenzial freigesetzt werden. Nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft kann ein Krebsrisiko beim Einatmen dieser Faserstäube nicht ausgeschlossen werden. Die freigesetzten Faserstäube werden nach der TRGS 905 „Verzeichnis krebserzeugender, erbgutverändernder oder fortpflanzungsgefährdender Stoffe“ als krebserzeugend Kategorie 2 oder Kategorie 3 bewertet. Hiernach sind Faserstäube aus Aluminiumsilikatwollen (ASW) als krebserzeugend der Kategorie 2 zu bewerten. Faserstäube aus polykristallinen Wollen (PCW) sind im Sinne der TRGS 905 als krebserzeugend der Kategorie 3 eingestuft. Faserstäube aus AES-Wollen sind nicht als krebserzeugend eingestuft.
  • Die gegenwärtig als Wärmedämmung eingesetzten faserfreien, feuerfesten Erzeugnisse sind nichtmetallische keramische Werkstoffe. Häufig verwendete Materialien sind Leichtschamotte, Perlit, Vermiculit, Blähton, Hohlkugelkorund oder Kalzium-Hexaaluminat. Dabei wird zwischen geformten und ungeformten Erzeugnissen unterschieden: Geformte Erzeugnisse (z.B. Steine, Platten, Formteile) haben eine definierte Geometrie, sind einbaufertig und bereits überwiegend temperaturbehandelt. Die starre Geometrie kann nachteilig sein, wenn die Wärmeisolation bestimmten Formen des Ofens angepasst werden muss. Ungeformte Erzeugnisse (z.B. Betone, Massen) werden unter Zugabe von Bindemittel durch Gießen, Stampfen oder Spritzen in ihre endgültige Form gebracht und nach dem Erhärten temperaturbehandelt Zu den ungeformten Erzeugnissen gehören auch Mörtel und Kitte. Die Wärmedämmung der gegenwärtig verwendeten Materialien im Hochtemperaturbereich liegt deutlich unter den Dämmeigenschaften der keramischen Wollen. Um dies zu verbessern wurde in WO 93 / 04010 A1 für bestimmte Anwendungen vorgeschlagen, die Wärmedämmung durch Eingießen eines anorganischen Schaums auf Oxidbasis mit Wasserglas als Härter und Wasserstoffperoxid als Treibmittel zu erhöhen. Vielfach werden bspw. in EP 0 075 228 A2 und DE 10 2010 060 944 B3 keramische Schichtsysteme insbesondere zum Schutz metallischer Bauteile vorgeschlagen. Für den Ofenbau sind diese Vorschläge nicht zu verwenden.
  • Aufgabe ist es daher, eine Wärmedämmung und ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmdämmung von Hochtemperatur-Rohröfen bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden. Insbesondere soll die Wärmedämmung ohne keramische Wollen oder Fasern auskommen, aber annähernd gleiche Wärmedämmeigenschaften und eine gute Verträglichkeit gegenüber metallischen Heizleitern aufweisen und für Temperaturen bis 1800 °C geeignet sein.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmung und eine Wärmedämmung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen mindestens die folgenden Schritte:
    1. a) Bereitstellen mindestens eines Heizleiters, wobei der mindestens eine Heizleiter ein drahtförmiger Heizleiter auf Basis von Wolfram oder Molybdän ist,
    2. b) Fixieren des mindestens einen Heizleiters mit einem Aluminiumoxid-enthaltenen Schlicker,
    3. c) Trocknen des in b) aufgebrachten Schlickers,
    4. d) Aufbringen einer ersten Schicht aus Aluminiumwolle auf den fixierten mindestens einen Heizleiter,
    5. e) Einsetzen des derart beschichteten mindestens einen Heizleiters in ein verschließbares Gehäuse derart, dass ein umlaufender Zwischenraum zwischen dem verschließbaren Gehäuse und dem beschichteten mindestens einem Heizleiter gebildet wird,
    6. f) Einbringen einer zweiten Schicht aus einer keramischen Betonmasse in den gebildeten Zwischenraum, um einen Ofenkörper zu bilden,
    7. g) Thermische Behandlung des gebildeten Ofenkörpers.
  • Vorteilhaft wird damit eine Wärmedämmung ohne keramische Wollen oder Fasern hergestellt, die annähernd gleiche Wärmedämmeigenschaften und eine gute Verträglichkeit gegenüber den metallischen Heizleitern aufweist und für Temperaturen bis 1800 °C geeignet ist. Weiterhin vorteilhaft sind damit individuell an verschiedene Ofentypen und -abmessungen angepasste Wärmedämmungen herstellbar.
  • In Ausführungsformen wird in Schritt a) der mindestens eine Heizleiter auf einem Heizleiterträgerrohr bereitgestellt. Vorteilhaft ist das Heizleiterträgerrohr ein keramisches Heizleiterträgerrohr, auf das der mindestens eine Heizleiter aufgewickelt ist. In weiteren Ausführungsformen weist der mindestens eine drahtförmige Heizleiter einen Durchmesser im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm auf.
  • Auf Basis von Wolfram oder Molybdän umfasst Heizleiter aus Wolfram, Wolframlegierungen, Molybdän und Molybdänlegierungen.
  • Ein Schlicker im Sinne der Erfindung meint eine Suspension aus Wasser und pulverförmigen Material, wie bspw. Aluminiumoxidpulver. Ein Schlicker kann zusätzlich dem Fachmann bekannte Dispergierhilfsmittel, Bindemittel, Stabilisatoren, Netzmittel und/oder Entschäumer enthalten.
  • Vorteilhaft wird durch Schritt b) der mindestens eine Heizleiter auf dem Heizleiterträgerrohr fixiert, indem der Aluminiumoxid-enthaltenen Schlicker auf den mindestens eine Heizleiter aufgebracht wird, bspw. durch bestreichen.
  • In weiteren Ausführungsformen wird der mindestens eine Heizleiter in Schritt b) zumindest teilweise beschichtet. Wird der mindestens eine Heizleiter auf einem Heizleiterträgerrohr bereitgestellt, so werden zumindest die Bereiche des mindestens einen Heizleiters in Schritt b) beschichtet, die nicht in Kontakt mit dem Heizleiterträgerrohr stehen. Ist der mindestens eine Heizleiter auf einem Heizleiterträgerrohr in Form einer Wicklung bereitgestellt, ist es vorteilhaft, wenn in Schritt b) die Bereiche des Heizleiters, die nicht in Kontakt mit dem Heizleiterträgerrohr stehen und die Bereiche zwischen den Wicklungen des Heizleiters beschichtet werden.
  • In Ausführungsformen erfolgt die Trocknung in Schritt c) bei einer Temperatur im Bereich von 20 °C bis 150 °C für eine Dauer im Bereich von 60 bis 600 min an Luft.
  • Aluminiumwolle im Sinne der Erfindung meint Wollen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, Drehspäne aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen und/oder Matten geformt aus Drähten aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
  • In Ausführungsformen kann die in Schritt d) aufgebrachte Aluminiumwolle mit einem Aluminiumnitrid-enthaltenden Schlicker getränkt sein. Vorteilhaft enthält die getränkte Aluminiumwolle bis zu 10 Gew.-% Aluminiumnitrid. In Ausführungsformen enthalt eine Aluminiumnitrid-enthaltender Schlicker mindestens 90 Masse-% Aluminiumnitrid im getrockneten Zustand. In weiteren Ausführungsformen weist das im Schlicker enthaltene Aluminiumnitrid eine Korngröße ≤ 20 µm auf.
  • Ein verschließbares Gehäuse im Sinne der Erfindung meint ein metallisches Gehäuse, vorzugsweise ein zylindrisches metallisches Gehäuse, verschließbar bspw. mit Deckeln In weiteren Ausführungsformen weist das verschließbare Gehäuse Vorrichtungen zum Zu- und Abführen von Gasen, einen Stromanschluss und einen Vakuumanschluss auf. Dadurch ist vorteilhaft die Einstellung einer definierten Atmosphäre innerhalb des verschließbaren Gehäuses und die direkte Beheizung des Heizleiters möglich. Dies ist insbesondere für die thermische Behandlung in Schritt g) vorteilhaft.
  • Die in Schritt f) in den Zwischenraum zwischen dem verschließbaren Gehäuse und dem eingesetzten beschichteten mindestens einen Heizleiter eingebrachte zweite Schicht bildet zusammen mit der ersten Schicht aus Aluminiumwolle die Wärmedämmung des Hochtemperatur-Rohrofens. Dabei ist die Ausdehnung des Zwischenraums in radialer Richtung in Abhängigkeit der Ausdehnung des gebildeten Ofenkörpers zu wählen, um eine ausreichende Wärmedämmung zu erzielen.
  • In Ausführungsformen wird in Schritt b) ein mindestens 80 Masse-% Aluminiumoxid-enthaltender und siliziumfreier Schlicker aufgebracht.
  • In weiteren Ausführungsformen weist das im Schlicker enthaltene Aluminiumoxid eine Korngröße ≤ 100 µm auf.
  • In Ausführungsformen wird in Schritt d) eine Aluminiumwolle aufweisend eine Fadenstärke im Bereich von ≤ 0,5 mm aufgebracht. Vorteilhaft wird dadurch die Bildung eines Schmelzkörpers aus Wolle vermieden.
  • In Ausführungsformen wird in Schritt f) eine mindestens 66 Masse-% Hohlkugelkorund enthaltende keramische Betonmasse eingebracht.
  • Vorteilhaft weist ein derartige keramische Betonmasse eine gute Formbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf.
  • In Ausführungsformen weist der Hohlkugelkorund eine Korngröße im Bereich von 0,1 bis 4 mm auf.
  • In Ausführungsformen enthält die keramische Betonmasse weiterhin 5 bis 20Masse-% mindestens einer hydrophoben Metallseife.
  • Vorteilhaft wird dadurch eine Mikroporosität in der keramischen Betonmasse generiert, die wesentlich die Dämmeigenschaften der keramischen Betonmasse bestimmt. In Ausführungsformen wird eine Mikroporosität im Bereich von 30 bis 70Vol.-% generiert.
  • In Ausführungsformen umfasst die mindestens eine hydrophobe Metallseife Aluminiumstearat und Calziumstearat.
  • In weiteren Ausführungsformen enthält die keramische Betonmasse weiterhin 2 bis 12 Masse-% hydraulisch abbindenden Tonerdezement und 1 bis 2 Masse-% mindestens eines Tensids.
  • Ein Tensid ist dabei eine metall- und schwefelfreie Verbindung, wie bspw. Fettalkoholethoxylate oder Alkylpolyglycoside. Die keramische Betonmasse enthält weiterhin 15 bis 25 Masse-% Wasser, wobei sich die Gesamtheit aller Bestandteile zu 100 Masse-% ergänzt. Vorteilhaft ermöglicht das Tensid die Löslichkeit der hydrophoben Metallseife. Eine derartige keramische Betonmasse ist vibrier- oder gießfähig, so dass diese in Schritt f) einfach eingebracht werden kann.
  • In Ausführungsformen wird die thermische Behandlung in Schritt g) mindestens zweistufig durchgeführt, wobei in einer ersten Stufe die thermische Behandlung an Luft bis zu einer Temperatur von maximal 450°C und in einer zweiten Stufe in stickstoffhaltiger, sauerstofffreier Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb von 450°C bis mindestens 900°C erfolgt.
  • Vorteilhaft wird in der ersten Stufe das in der keramische Betonmasse enthaltene Wasser entfernt und die mindestens eine hydrophobe Metallseife - Aluminium- oder Calciumstearat - zersetzt. Weiterhin vorteilhaft erfolgt in der zweiten Stufe die Bildung von Aluminiumnitrid. Während des Aufheizens wird bei ca. 660 °C das Aluminium der eingebrachten Aluminiumwolle flüssig. Scheinbar durch die natürlich vorhandene Oxidhaut auf dem Aluminium kommt es aber nicht zum Zusammenschmelzen der Aluminiumwolle.
  • In Ausführungsformen, erfolgt nach der ersten Stufe der thermischen Behandlung ein Austausch der Atmosphäre. Dazu kann bspw. das verschließbare Gehäuse evakuiert und anschließend mit einer in der zweiten Stufe der thermischen Behandlung benötigten Atmosphäre geflutet werden.
  • In weiteren Ausführungsformen erfolgt die thermische Behandlung in der zweiten Stufe in stickstoffhaltiger, sauerstofffreier Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb von 450°C bis zu einer Temperatur von 1800°C.
  • Eine stickstoffhaltige, sauerstofffreie Atmosphäre im Sinne der Erfindung meint eine Atmosphäre enthaltend mindestens 20 Vol.-% Stickstoff.
  • In Ausführungsformen erfolgt die thermische Behandlung in Schritt g) durch direkte Beheizung des mindestens einen Heizleiters oder durch indirekte Beheizung des gebildeten Ofenkörpers in einem Ofen.
  • In weiteren Ausführungsformen erfolgt die thermische Behandlung mit einer Aufheizrate ≤ 300 K / h.
  • Die Dauer der thermischen Behandlung wird in Abhängigkeit der Ausdehnungen des gebildeten Ofenkörpers gewählt.
  • Weiterhin zur Erfindung gehört eine Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen, aufweisend mindestens eine erste Schicht und eine zweite Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht Aluminiumnitrid enthält, und die zweite Schicht eine hochporöse Aluminiumoxidbetonschicht ist, und eine Gesamtporosität im Bereich von 30 bis 70Vol.-% aufweist.
  • Vorteilhaft ist eine derartige Wärmedämmung frei von keramischen Wollen und Fasern und weist annähernd gleiche Wärmedämmeigenschaften wie Wärmedämmungen mit keramischen Wollen und Fasern auf. Weiterhin vorteilhaft weist eine derartige Wärmedämmung eine gute Verträglichkeit mit metallischen Heizleitern bei Temperaturen bis zu 1800 °C auf.
  • In Ausführungsformen ist die erste Aluminiumnitrid-enthaltende Schicht locker gepackt und dadurch vorteilhaft in der Lage Ausdehnungsänderungen, bspw. des Durchmessers, aufzunehmen und so einer Rissbildung in der Aluminiumoxidbetonschicht bei Temperaturerhöhung vorzubeugen. Weiterhin vorteilhaft ist die erste Aluminiumnitrid-enthaltende Schicht eine zusätzliche Wärmedämmbarriere, die signifikant den Wärmefluss vom mindestens einen Heizleiter nach außen reduziert. Weiterhin schützt die erste Aluminiumnitrid-enthaltende Schicht den mindestens einen Heizleiter vor Oxidation und wirkt sozusagen als Getterschicht. Dabei wandelt sich das Aluminiumnitrid in ein sehr temperaturbeständiges Oxid um.
  • In Ausführungsformen enthält die erste Schicht anfangs mindestens 90 Masse-% Aluminiumnitrid oder besteht vollständig aus Aluminiumnitrid.
  • In Ausführungsformen enthält die hochporöse Aluminiumoxidschicht mindestens 66Masse-% Al2O3 in Form von Hohlkugelkorund gebunden in einer Tonerdezement-Bindephase.
  • In Ausführungsformen weist die erste Schicht eine Dicke im Bereich von 5 mm bis 20 mm auf.
  • In weiteren Ausführungsformen ist die Dicke der zweiten Schicht abhängig von den Ausdehnungen des jeweiligen Ofens und der zu erzielenden Dämmwirkung.
  • Weiterhin zur Erfindung gehört die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Wärmedämmung eines Hochtemperatur-Rohrofens und/oder einer erfindungsgemäßen Wärmedämmung in einem Hochtemperatur-Rohrofen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleich wirkenden Ausführungsformen. Ferner ist die Erfindung auch nicht auf die speziell beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein, sofern sich die Einzelmerkmale nicht gegenseitig ausschließen, oder eine spezifische Kombination von Einzelmerkmalen nicht explizit ausgeschlossen ist.
  • Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eingehender erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel soll dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken.
  • In Schritt a) wird mindestens ein Heizleiter auf einem Heizleiterträgerohr bereitgestellt Das Heizleiterträgerrohr ist ein Keramikrohr aus KER 710 (Al2O3) mit einer Länge von 240 mm und 50 mm Aussendurchmesser. Auf das Heizleiterträgerrohr ist ein drahtförmiger Heizleiter aus Molybdän mit einem Durchmesser von 1 mm auf einer Länge von 200 mm mit einer Steigung von 2,5 mm aufgewickelt. In Schritt b) wird der Heizleiter mit einem Aluminiumoxid-enthaltenen Schlicker bestrichen und somit auf dem Heizleiterträgerrohr fixiert. Der Heizleiter wird zumindest teilweise beschichtet, so dass die Zwischenräume zwischen den Heizleiterwicklungen teilweise mit dem Aluminiumoxid-enthaltenen Schlicker gefüllt sind. Nachfolgend wird in Schritt c) die aufgebrachte Beschichtung an Luft getrocknet, bei 120°C für 60 Minuten. Anschließend wird in Schritt d) eine etwa 10 mm dicke erste Schicht aus Aluminiumwolle aufgebracht. Die Aluminiumwolle ist eine in einen Aluminiumnitrid-enthaltenen Schlicker getränkte Aluminiumwolle mit einer Fadenstärke von 0,5 mm. Anschließend wird in Schritt e) der so umwickelte Heizleiter in ein verschließbares Gehäuse derart eingesetzt, dass ein umlaufender Zwischenraum zwischen dem verschließbaren Gehäuse und dem eingesetzten Heizleiter gebildet wird. Das verschließbare Gehäuse ist ein Blechzylinder, verschließbar mit Deckel und mit einem Durchmesser von 160 mm. Der Blechzylinder weist einen Vakuumanschluss, einen Gasein- und Auslass sowie einen Stromanschluss auf. Durch den Deckel des Blechzylinders ragt in das mit dem Molybdändraht bewickelte Heizleiterträgerrohr ein einseitig geschlossenes Keramikröhrchen mit einem innenliegenden Thermoelement Typ B. Anschließend wird in Schritt f) eine zweite Schicht aus einer keramischen Betonmasse in den gebildeten Zwischenraum eingebracht, um einen Ofenkörper zu bilden. Die keramische Betonmasse besteht aus 67 Masse-% Hohlkugelkorund, 4 Masse-% Tonerdezement, 8 Masse-% Aluminiumstearat, 1 Masse-% Tensid und 20 Masse-% Wasser. Anschließend erfolgt in Schritt g) die thermische Behandlung des gebildeten Ofenkörpers. Dazu wird in einer ersten Stufe durch äußere, indirekte Beheizung unter Luftspülung die Temperatur mit einer Aufheizrate von 150 K / h auf 400°C erhöht. Dabei wird das Wasser aus der keramischen Betonmasse entfernt und das Aluminiumstearat zersetzt. Anschließend erfolgt ein Evakuieren mittels des Vakuumanschlusses des Blechzylinders und ein Fluten mit Stickstoff, der Molybdän Heizleiter wird direkt mit Spannung beaufschlagt und die Temperatur mit einer Aufheizrate von 300 K / h auf 1750°C erhöht. Dabei setzt bei Temperaturen oberhalb 800°C die Aluminiumnitrid-Bildung ein, die bei Temperaturen um 1300°C abgeschlossen ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 9304010 A1 [0005]
    • EP 0075228 A2 [0005]
    • DE 102010060944 B3 [0005]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen umfassend mindestens die folgenden Schritte: a) Bereitstellen mindestens eines Heizleiters, wobei der mindestens eine Heizleiter ein drahtförmiger Heizleiter aus Wolfram oder Molybdän ist, b) Fixieren des mindestens einen Heizleiters mit einem Aluminiumoxid-enthaltenen Schlickers, c) Trocknen des in b) aufgebrachten Schlickers, d) Aufbringen einer ersten Schicht aus Aluminiumwolle auf den fixierten mindestens einen Heizleiter, e) Einsetzen des derart beschichteten mindestens einen Heizleiters in ein verschließbares Gehäuse derart, dass ein umlaufender Zwischenraum zwischen dem verschließbaren Gehäuse und dem beschichteten mindestens einem Heizleiter gebildet wird, f) Einbringen einer zweiten Schicht aus einer keramischen Betonmasse in den gebildeten Zwischenraum, um einen Ofenkörper zu bilden, g) Thermische Behandlung des gebildeten Ofenkörpers.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) ein mindestens 80 Masse-% Aluminiumoxid-enthaltender siliziumfreier Schlicker aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) eine Aluminiumwolle aufweisend eine Fadenstärke im Bereich von ≤ 0,5 mm aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) eine mindestens 66 Masse-% Hohlkugelkorund enthaltende keramische Betonmasse eingebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Betonmasse weiterhin 5 bis 20 Masse-% mindestens einer hydrophoben Metallseife enthält.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine hydrophobe Metallseife Aluminiumstearat und Calziumstearat umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung in Schritt g) mindestens zweistufig durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe die thermische Behandlung an Luft bis zu einer Temperatur von maximal 450°C und in einer zweiten Stufe in stickstoffhaltiger, sauerstofffreier Atmosphäre bei einer Temperatur oberhalb von 450°C bis mindestens 900°C erfolgt
  8. Wärmedämmung für einen Hochtemperatur-Rohrofen, aufweisend mindestens eine erste Schicht und eine zweite Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht Aluminiumnitrid enthält, und die zweite Schicht eine hochporöse Aluminiumoxidbetonschicht ist, und eine Gesamtporosität im Bereich von 30 bis 70 Vol.-% aufweist.
  9. Wärmedämmung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hochporöse Aluminiumoxidschicht mindestens 66 Masse-% Al2O3 in Form von Hohlkugelkorund gebunden in einer Tonerdezement-Bindephase enthält.
  10. Wärmedämmung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Dicke im Bereich von 5 mm bis 20 mm aufweist.
  11. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung einer Wärmedämmung eines Hochtemperatur-Rohrofens und/oder einer Wärmedämmung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 in einem Hochtemperatur-Rohrofen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0075228A2 (de) 1981-09-23 1983-03-30 Battelle-Institut e.V. Wärmedämmende, hochtemperatur- und thermoschockbeständige Beschichtung auf Keramikbasis
WO1993004010A1 (de) 1991-08-12 1993-03-04 Hüls Troisdorf Aktiengesellschaft Ofen mit wärmeisolierung und verfahren zu seiner herstellung
DE102010060944B3 (de) 2010-12-01 2012-04-05 Bbat Berlin Brandenburg Aerospace Technology Ag Wärmedämmende Auskleidung für eine Fluggasturbine

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