Предлагаемое изобретение относится к печи с вращающимся пламенем, в которой по меньшей мере одна из внутренних стенок сформирована из множества кирпичей, изготовленных из огнеупорных материалов, и содержащая по меньшей мере один кирпич (15а) первого типа и по меньшей мере один кирпич (15b) второго типа, располагающиеся над или под кирпичом (15с) третьего типа и отделенные друг от друга некоторым пространством (13, 14), имеющим ширину J, причем кирпич (15а) первого типа содержит по меньшей мере одну выемку (158d, 158'd) на своей поверхности соединения, располагающейся напротив кирпича (15с) третьего типа, кирпич (15с) третьего типа содержит по меньшей мере одно утолщение (155d, 155'd) на своей поверхности соединения, располагающейся напротив кирпича (15а) первого типа, причем это утолщение вставляется в упомянутую выемку и размер Е выемки (158d) в направлении длины перегородки несколько превышает размер В первого утолщения (155d) в том же самом направлении, и упомянутая выемка (158d) отстоит на расстояние Se от концевой поверхности (152), смежной с упомянутым пространством (13, 14). Предлагаемое изобретение обеспечивает возможность скольжения некоторых кирпичей друг относительно друга, поддерживая при этом сцепление и целостность перегородки в процессе движений, вызываемых тепловым расширением и сжатием кирпичей.

[0001] Печь с вращающимся пламенем, содержащая множество внутренних перегородок (3, 4), образующих множество камер (1, 10, 11, 12) обжига, с размещенными внутри них ячейками (2), причем перегородки (3, 4) содержат поперечные стенки (4), предназначенные для разделения камер, и полые перегородки (3), предназначенные для разделения ячеек (2), причем по меньшей мере одна из внутренних перегородок (3, 4) сформирована из множества кирпичей (15, 16, 17), изготовленных из огнеупорных материалов, в числе которых имеется по меньшей мере один кирпич (15а) первого типа, по меньшей мере один кирпич (15b) второго типа и по меньшей мере один кирпич (15с) третьего типа, каждый из которых содержит по меньшей мере две противоположные боковые поверхности (151), располагающиеся параллельно продольному направлению L перегородки, две противоположные концевые поверхности (152, 152') и две противоположные поверхности соединения (153, 156), каждая из которых содержит по меньшей мере одну плоскую поверхность (154, 157), причем кирпич (15а) первого типа и кирпич (15b) второго типа располагаются над или под упомянутым кирпичом (15с) третьего типа и размещаются таким образом, чтобы их располагающиеся друг против друга концевые поверхности были разделены некоторым пространством (13, 14), имеющим ширину J, отличающаяся тем, что кирпич (15а) первого типа содержит по меньшей мере одну первую выемку (158d) на своей поверхности соединения, располагающейся против кирпича (15с) третьего типа, причем выемка (158d) имеет размер Е в продольном направлении L перегородки; кирпич (15с) третьего типа содержит по меньшей мере одно первое утолщение (155d) на своей поверхности соединения, располагающейся против кирпича (15а) первого типа, причем первое утолщение (155d) имеет размер В в продольном направлении L перегородки и вставляется в упомянутую выемку, причем размер Е выемки (158d) несколько превышает размер В первого утолщения (155d), что обеспечивает возможность относительного перемещения между кирпичом первого типа и кирпичом третьего типа в продольном направлении данной перегородки в процессе функционирования печи, а выемка (158d) отстоит на расстояние Se от концевой поверхности (152), смежной с пространством (13, 14), для формирования упора для упомянутого утолщения со стороны упомянутого пространства.

[0002] Печь по п.1, отличающаяся тем, что центр первого утолщения (155d) смещен на расстояние С по отношению к центру выемки (158d).

[0003] Печь по п.2, отличающаяся тем, что смещение выбирают таким, что пространство между поверхностью утолщения (155d) и поверхностью выемки (158d) является меньшим со стороны упомянутого пространства (13, 14), чем с противоположной стороны.

[0004] Печь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что упомянутое расстояние Se имеет величину в диапазоне от 10 до 30% от длины L1 кирпича (15а) первого типа.

[0005] Печь по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что первое утолщение (155d) отстоит на расстояние Sb от концевой поверхности (152), смежной с пространством (13, 14).

[0006] Печь по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что первое утолщение (155d) представляет собой первый прямой валик, располагающийся перпендикулярно по отношению к продольному направлению L перегородки, и первая выемка (158d) представляет собой первую прямую канавку, располагающуюся перпендикулярно по отношению к продольному направлению L перегородки.

[0007] Печь по п.6, отличающаяся тем, что прямая канавка (158d) имеет, по существу, плоскую донную часть, ширина Р которой превышает или равна разности D между размером Е и размером В.

[0008] Печь по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что разность D между размером Е и размером В превышает 10 мм.

[0009] Печь по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что кирпич (15b) второго типа содержит по меньшей мере одну выемку (158'd) на его поверхности соединения, располагающейся напротив кирпича (15с) третьего типа, причем выемка (158'd) имеет размер Е' в направлении длины L перегородки, причем кирпич (15с) третьего типа содержит по меньшей мере одно второе утолщение (155'd) на его поверхности соединения, располагающейся напротив кирпича (15b) второго типа, причем упомянутое второе утолщение имеет размер В' в направлении длины L перегородки и вставляется в упомянутую выемку, причем размер Е' выемки (158'd) превышает размер В' второго утолщения (155'd), а выемка (158'd) отстоит на расстояние Se' от концевой поверхности (152'), смежной с пространством (13, 14).

[0010] Печь по п.9, отличающаяся тем, что центр второго утолщения (155'd) смещен на расстояние С' по отношению к центру соответствующей выемки (158'd).

[0011] Печь по любому из пп.9 или 10, отличающаяся тем, что упомянутое смещение выбирают таким, что пространство между поверхностью второго утолщения (155'd) и поверхностью соответствующей выемки (158'd) является меньшим со стороны пространства (13, 14), чем с противоположной стороны.

[0012] Печь по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что расстояние Se' имеет величину в диапазоне от 10 до 30% от длины L1 кирпича (15b) второго типа.

[0013] Печь по любому из пп.9-12, отличающаяся тем, что второе утолщение (155'd) отстоит на расстояние Sb' от концевой поверхности (152'), смежной с пространством (13, 14).

[0014] Печь по любому из пп.9-13, отличающаяся тем, что второе утолщение (155'd) представляет собой второй прямой валик, располагающийся перпендикулярно по отношению к продольному направлению L перегородки, а соответствующая выемка (158'd) представляет собой прямую канавку, располагающуюся перпендикулярно по отношению к продольному направлению L перегородки.

[0015] Печь по п.14, отличающаяся тем, что канавка (158'd) имеет, по существу, плоскую донную часть, ширина Р' которой превышает разность D' между размером Е' и размером В' или равна ей.

[0016] Печь по любому из пп.9-15, отличающаяся тем, что разность D' между размером Е' и размером В' превышает 10 мм.

[0017] Печь по любому из пп.1-16, отличающаяся тем, что кирпич (15а) первого типа и кирпич (15b) второго типа дополнительно содержат по меньшей мере одну прямую канавку (158а, 158b), располагающуюся параллельно боковым поверхностям (151), а кирпич (15с) третьего типа содержит по меньшей мере один прямой валик (155а, 155b), располагающийся параллельно боковым поверхностям (151) и соответствующий упомянутой канавке.

[0018] Печь по любому из пп.1-17, отличающаяся тем, что упомянутая перегородка представляет собой одну из поперечных стенок (4) печи.

[0019] Печь по п.18, отличающаяся тем, что поперечная стенка (4) содержит вырезы (5'), в которые вставляются полые перегородки (3), а кирпич (15а) первого типа, кирпич (15b) второго типа и кирпич (15с) третьего типа размещены, полностью или частично, в вырезах (5').

[0020] Кирпич (15, 15', 15"), изготовленный из огнеупорного материала и используемый при сооружении внутренних перегородок (3, 4) печи с вращающимся пламенем, содержащий по меньшей мере две размещенные друг напротив друга боковые поверхности (151), первую концевую поверхность (152), вторую концевую поверхность (152'), противоположную первой концевой поверхности (152), первую поверхность соединения (153), содержащую по меньшей мере одну плоскую поверхность (154) и по меньшей мере одно первое утолщение (155d), и вторую поверхность соединения (156), противоположную первой поверхности соединения и содержащую по меньшей мере одну плоскую поверхность (157) и по меньшей мере одну первую выемку (158d), причем утолщение (155d) имеет размер В в направлении, параллельном боковым поверхностям (151), а выемка (158d) имеет размер Е в направлении, параллельном упомянутым боковым поверхностям (151), отличающийся тем, что размер Е превышает размер В; выемка (158d) отстоит на расстояние Se от упомянутой первой концевой поверхности (152); первое утолщение (155d) представляет собой первый прямой валик, который располагается перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям (151) и ширина которого равна размеру В; первая выемка (158d) представляет собой первую прямую канавку, которая располагается перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям (151) и ширина которой соответствует размеру Е, причем канавка (158d) имеет, по существу, плоскую донную часть, имеющую ширину Р.

[0021] Кирпич по п.20, отличающийся тем, что центр первой выемки (158d) смещен на некоторое расстояние Cp по отношению к центру первого утолщения (155d).

[0022] Кирпич по любому из пп.20 или 21, отличающийся тем, что расстояние Ср имеет величину в диапазоне от 5 до 12 мм.

[0023] Кирпич по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что разность D между размером Е и размером В превышает 10 мм.

[0024] Кирпич по любому из пп.20-23, отличающийся тем, что расстояние Se имеет величину в диапазоне от 10 до 30% от длины L1 кирпича.

[0025] Кирпич по любому из пп.20-24, отличающийся тем, что первое утолщение (155d) отстоит на расстояние Sb от первой концевой поверхности (152).

[0026] Кирпич по любому из пп.20-25, отличающийся тем, что содержит вторую прямую канавку (158с), располагающуюся перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям (151), причем ширина Е' второй канавки является меньшей, чем размер Е.

[0027] Кирпич по любому из пп.20-25, отличающийся тем, что содержит вторую прямую канавку (158'd), располагающуюся перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям (151), причем ширина Е' второй канавки, по существу, равна размеру Е.

[0028] Кирпич по любому из пп.26 или 27, отличающийся тем, что вторая прямая канавка отстоит на расстояние Se' от второй концевой поверхности (152').

[0029] Кирпич по п.28, отличающийся тем, что расстояние Se' имеет величину в диапазоне от 10 до 30% от длины L1 кирпича.

[0030] Кирпич по любому из пп.20-29, отличающийся тем, что он содержит второй прямой валик, отстоящий на расстояние Sb' от второй концевой поверхности (152').

[0031] Кирпич по любому из пп.26-30, отличающийся тем, что вторая прямая канавка располагается на той же поверхности (153) соединения, что и первая прямая канавка.

[0032] Кирпич по любому из пп.20-31, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один прямой валик (155а, 155b), располагающийся параллельно по отношению к боковым поверхностям (151) на одной поверхности соединения, и по меньшей мере одну прямую канавку (158а, 158b), соответствующую упомянутому прямому валику и располагающуюся параллельно по отношению к боковым поверхностям (151) на противоположной поверхности соединения.

[0033] Способ изготовления углеродистых блоков (31), в соответствии с которым вводят необработанные углеродистые блоки в печь в соответствии с любым из пп.1-19, осуществляют цикл обжига, извлекают обожженные углеродистые блоки из печи.

[0034] Способ изготовления по п.33, в котором упомянутые углеродистые блоки представляют собой аноды электролизных ванн, предназначенных для производства алюминия.

[0035] Использование печи в соответствии с любым из пп.1-19 для обжига углеродистых блоков.

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к области многокамерных печей "с вращающимся пламенем", предназначенных для обжига углеродистых блоков, в частности к многокамерным печам открытого типа. Более конкретно, предлагаемое изобретение относится к перегородкам печей (в частности, к полым перегородкам и поперечным стенкам) и к кирпичам, используемым при сооружении таких перегородок.

Предшествующий уровень техники

Многокамерные печи открытого типа с вращающимся пламенем широко известны и описаны, в частности, в патентах FR 2600152 (который соответствует американскому патенту US 4859175) и FR 2535834 (который соответствует британскому патенту GB 2129918).

Печь с вращающимся пламенем содержит последовательность располагающихся на одной линии камер, причем каждая из этих камер ограничена поперечными стенками и содержит множество ячеек удлиненной формы, разделенных полыми нагревающими перегородками. Перегородки камер изготовлены из огнеупорных кирпичей, примеры реализации которых описаны в международных заявках WO 95/22666 и WO 97/35150.

Повышение температуры в камерах печи в процессе осуществления циклов обжига углеродистых блоков вызывает тепловое расширение перегородок, которое может привести к их повреждению или к их деформации, или же к деформации наружной обшивки печи. Для того чтобы устранить данную проблему, известен прием, согласно которому некоторые кирпичи могут скользить относительно друг друга с формированием небольшого свободного пространства, называемого "компенсационным температурным швом" между ними. Эти компенсационные температурные швы поглощают тепловое расширение перегородок. Кроме того, некоторые компенсационные температурные швы заполняются поддающимся сжатию огнеупорным материалом для того, чтобы сделать эти швы герметичными и воспрепятствовать прохождению материала заполнения (называемого "угольной пылью"), содержащегося в ячейках, в процессе обжига углеродистых блоков. Герметичный компенсационный температурный шов такого типа используется, в частности, в соединении между полыми перегородками и поперечными стенками печи.

Однако компенсационные температурные швы функционируют недостаточно эффективно в том случае, когда размеры печи существенно увеличиваются, поскольку относительные перемещения некоторых кирпичей кладки становятся значительными и могут затрагивать общую связность перегородки и нарушать герметичность компенсационных температурных швов. В случае нарушения герметичности упомянутых швов угольная пыль может проникать в перегородки через эти компенсационные температурные швы, что может привести к перекрытию дымохода и дымовых проходов между полыми перегородками и поперечными стенками и в еще большей степени ограничить движения теплового изменения размеров этих перегородок.

Вышеуказанные недостатки препятствуют увеличению емкости печей с вращающимся пламенем, совершенствованию их энергетических характеристик и ведут к дополнительным затратам.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, присущих существующему уровню техники.

Сущность изобретения

Объектом предлагаемого изобретения является печь с вращающимся пламенем, содержащая множество внутренних перегородок, образующих последовательность различных камер обжига и ячейки внутри этих камер, причем упомянутые перегородки содержат поперечные стенки, предназначенные для разделения упомянутых камер, и полые перегородки, предназначенные для отделения ячеек, причем по меньшей мере одна из этих внутренних перегородок сформирована из множества кирпичей, изготовленных из огнеупорных материалов и имеющих в своем составе по меньшей мере один кирпич первого типа, по меньшей мере один кирпич второго типа и по меньшей мере один кирпич третьего типа, каждый из которых содержит по меньшей мере две противоположные боковые поверхности, располагающиеся параллельно продольному направлению L перегородки, две противоположные концевые поверхности и две противоположные поверхности соединения, каждая из которых содержит по меньшей мере одну плоскую поверхность, причем упомянутые кирпичи первого и второго типов располагаются над или под упомянутым кирпичом третьего типа и размещаются таким образом, чтобы их располагающиеся друг против друга концевые поверхности были разделены некоторым пространством, имеющим ширину J, отличающаяся тем, что упомянутый кирпич первого типа содержит по меньшей мере одну первую выемку на своей поверхности соединения, располагающейся против кирпича третьего типа, причем эта выемка имеет размер Е в продольном направлении L перегородки, причем кирпич третьего типа содержит по меньшей мере одно первое утолщение на своей поверхности соединения, располагающейся против кирпича первого типа, причем это первое утолщение имеет размер В в продольном направлении L перегородки и вставляется в упомянутую выемку, причем размер Е этой выемки выбирают несколько превышающим размер В первого утолщения с тем, чтобы обеспечить возможность относительного перемещения между кирпичом первого типа и кирпичом третьего типа в продольном направлении данной перегородки в процессе функционирования печи, а упомянутая выемка отстоит на расстояние Se от концевой поверхности, смежной с упомянутым пространством таким образом, чтобы сформировать упор для упомянутого утолщения со стороны упомянутого пространства.

Упомянутое пространство, имеющее ширину J, образует компенсационный температурный шов, который поглощает относительные перемещения между кирпичом первого типа и кирпичом третьего типа в продольном направлении перегородки, которые происходят в том случае, когда кирпичи подвергаются тепловому расширению или сжимаются под действием изменений температуры печи в процессе ее функционирования, и позволяет, таким образом, исключить возникновение механических напряжений в данной перегородке. Поскольку эти относительные перемещения ограничиваются упором со стороны компенсационного температурного шва, сцепление и монолитность перегородки поддерживаются на необходимом уровне в процессе смещений, вызываемых тепловым расширением или сжатием кирпичей. При этом утолщение и выемка, в соответствии с предлагаемым изобретением, действуют в качестве элементов гибкой блокировки кирпичей.

Объектом предлагаемого изобретения также является кирпич, изготовленный из огнеупорного материала и пригодный для использования при сооружении внутренних перегородок печи с вращающимся пламенем, содержащий по меньшей мере две противоположные друг другу боковые поверхности, первую концевую поверхность, вторую концевую поверхность, противоположную первой концевой поверхности, первую поверхность соединения, содержащую по меньшей мере одну плоскую поверхность и по меньшей мере одно первое утолщение, и вторую поверхность соединения, противоположную первой поверхности соединения, содержащую по меньшей мере одну плоскую поверхность и по меньшей мере одну первую выемку, причем упомянутое утолщение имеет размер В в направлении, параллельном упомянутым боковым поверхностям, и упомянутая выемка имеет размер Е в направлении, параллельном упомянутым боковым поверхностям, отличающийся тем, что размер Е превышает размер В, причем упомянутая выемка отстоит на расстояние Se от упомянутой первой концевой поверхности. Первая выемка обычно располагается, по существу, напротив упомянутого первого утолщения. Это первое утолщение обычно отстоит на определенное расстояние Sb от первой концевой поверхности. Предпочтительно, чтобы центр упомянутой первой выемки был смещен на некоторое расстояние Ср по отношению к центру упомянутого первого утолщения.

Целесообразно, чтобы упомянутое первое утолщение представляло собой первый прямой валик, который располагается перпендикулярно по отношению к упомянутым боковым поверхностям и ширина которого равна упомянутому размеру В, и упомянутая первая выемка представляла собой первую прямую канавку, которая располагается перпендикулярно по отношению к упомянутым боковым поверхностям и ширина которой равна упомянутому размеру Е. Целесообразно также, чтобы кирпич дополнительно содержал вторую прямую канавку, располагающуюся перпендикулярно по отношению к упомянутым боковым поверхностям, и ширина Е' этой второй канавки была меньше, чем упомянутый размер Е. Такое выполнение позволяет связать кирпич, в соответствии с предлагаемым изобретением, с одним или несколькими стандартными кирпичами в перегородке. В соответствии с альтернативным вариантом упомянутый кирпич дополнительно может содержать вторую прямую канавку, располагающуюся перпендикулярно по отношению к упомянутым боковым поверхностям, ширина Е' которой, по существу, равна упомянутому размеру Е. В результате обеспечивается гибкая блокировка на двух концах кирпича. Упомянутая вторая канавка обычно располагается на той же поверхности соединения, что и упомянутая первая прямая канавка, но может, в случае необходимости, располагаться на противоположной стороне соединения. Эта вторая прямая канавка обычно отстоит на определенное расстояние Se' от второй концевой поверхности. Предпочтительно, чтобы кирпич дополнительно содержал второй прямой валик, располагающийся перпендикулярно по отношению к упомянутым боковым поверхностям и размещенный на той же поверхности соединения, что и упомянутый первый валик. Ширина В' этого второго валика обычно, по существу, равна упомянутому размеру В. Второй прямой валик обычно отстоит на определенное расстояние Sb' от второй концевой поверхности.

Объектом предлагаемого изобретения также является использование печи с вращающимся пламенем, в соответствии с предлагаемым изобретением, для обжига углеродистых блоков.

Объектом предлагаемого изобретения также является способ изготовления углеродистых блоков, в соответствии с которым вводят необработанные углеродистые блоки в печь, в соответствии с предлагаемым изобретением, осуществляют определенный цикл обжига, извлекают обожженные углеродистые блоки из печи.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылками на приведенные в приложении фигуры, в числе которых

фиг. 1 представляет собой схематический вид в изометрии с частичным вырывом печи с вращающимся пламенем и с открытыми камерами;

фиг. 2 - схематический вид сверху пролета печи с вращающимся пламенем;

фиг. 3 - схематический вид кирпичей в соответствии с одним из способов реализации предлагаемого изобретения;

фиг. 4 - схематический вид предпочтительного варианта реализации утолщений и выемок огнеупорных кирпичей в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг. 5 - схематический вид в изометрии структуры поперечной стенки печи в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг. 6 и 7 - схематические виды в различных направлениях огнеупорных кирпичей в соответствии с одним из способов реализации предлагаемого изобретения.

Как это схематически проиллюстрировано на фиг. 1 и 2, печь с вращающимся пламенем содержит несколько камер (10, 11, 12, ...), располагающихся последовательно друг за другом. Каждая камера содержит чередующиеся в поперечном направлении (ось Y) ячейку (2) удлиненной формы и полые перегородки (3), располагающиеся в продольном направлении (ось X). В качестве иллюстрации - пунктирная линия (1), показанная на фиг. 2, ограничивает одну из упомянутых камер и показывает, что эта камера содержит несколько ячеек (2), располагающихся параллельно друг другу и разделенных полыми перегородками (3). Поперечные стенки (4) отделяют упомянутые камеры друг от друга.

Ячейки (2) ограничены полыми перегородками (3), опорными стойками (5) поперечных стенок (4) и полом (25). Полые перегородки (3) и опорные стойки (5) поперечных стенок (4) образуют, по существу, вертикальные стенки, пол (25) образует, по существу, горизонтальную донную поверхность. Полые перегородки (3) содержат тонкие боковые стенки (9), обычно разделенные перемычками (7) и перегородками (8). Концы полых перегородок (3) вставлены в вырезы (5), выполненные в поперечных стенках 4. Эти вырезы (5) снабжены отверстиями или "окнами" (6), предназначенными для того, чтобы обеспечить возможность прохождения газов, движущихся в полых перегородках (3), из одной камеры в другую. Полые перегородки (3) снабжены средствами (20) доступа, называемыми "отдушинами", которые служат, в частности, для введения средств нагревания, таких, например, как форсунки горелок (на приведенных в приложении фигурах не показаны), или для патрубков (23) всасывания, связанных с патрубком (21) и присоединенных к главному трубопроводу (22), проходящему вдоль печи.

Таким образом, печи с вращающимся пламенем содержат множество внутренних перегородок (3, 4), которые формируют совокупность различных камер обжига и ячеек внутри этих камер. Эти внутренние перегородки (3, 4) обычно формируются главным образом из огнеупорных кирпичей (15, 16, 17). Эти кирпичи обычно изготавливаются из материала на основе двуокиси алюминия и двуокиси кремния. Кирпичи могут непосредственно находиться в контакте друг с другом (кладка "всухую") или же между этими кирпичами может быть размещен тот или иной связующий материал. Кирпичи содержат утолщения и выемки, формы которых, по существу, дополняют друг друга и которые вставляются друг в друга, обеспечивая, таким образом, блокировку кирпичей и придание устойчивости перегородке.

Камеры образуют длинную галерею в направлении F распространения пламени. Печь с вращающимся пламенем обычно содержит две параллельных галереи, причем каждая из них имеет длину порядка сотни метров. Эти галереи обычно ограничены боковыми стенками (24).

В процессе выполнения операций обжига газовый поток, образованный воздухом, газами нагревания, парами, выделяемыми углеродистыми блоками, или газами сгорания (или чаще всего их смесью), движется в направлении вдоль печи (ось X) через совокупность полых нагревающих перегородок (3), которые сообщаются между собой. Этот газовый поток нагнетается с передней по потоку стороны активных камер и всасывается с задней по потоку стороны этих камер. Тепловая энергия, производимая в результате горения газов, передается к углеродистым блокам (31), располагающимся в ячейках (2), что приводит к их обжигу.

Цикл обжига углеродистых блоков для данной камеры обычно включают этап загрузки ячеек этой камеры необработанными углеродистыми блоками, нагревание этой камеры вплоть до температуры обжига углеродистых блоков (обычно составляющей от 1100 до 1200 °С), охлаждение камеры до температуры, которая позволяет удалить обожженные углеродистые блоки, и охлаждение камеры до температуры окружающей среды. Принцип вращающегося пламени состоит в последовательном осуществлении цикла нагревания в камерах печи путем перемещения средств нагревания (таких, например, как рампы горелок) и средств всасывания. Таким образом, данная камера проходит последовательно через периоды предварительного нагрева, обжига и охлаждения. На фиг. 1 показан обычный пакет углеродистых блоков (31) в ячейке (2) вместе с порошком покрытия или "угольной пылью" (32) в процессе выполнения операции обжига этих блоков. Эта "угольная пыль" обычно представляет собой порошок, содержащий углерод или двуокись кремния.

Повышение температуры в печи в процессе осуществления цикла обжига вызывает тепловое расширение внутренних перегородок (3, 4) печи. Для того чтобы исключить повреждение печи в процессе этого теплового расширения, полые перегородки (3) обычно вставляются в вырезы (5'), выполненные в поперечных стенках (4), таким образом, чтобы иметь возможность перемещаться без существенных помех в этих вырезах в процессе повышения и снижения температуры в печи. Например, можно оставить некоторое пространство, называемое "компенсационным температурным швом", между полыми перегородками (3) и стенками вырезов (5'). Это пространство обычно содержит поддающийся сжатию огнеупорный материал, например керамическое огнеупорное волокно, для того, чтобы сделать этот шов герметичным и исключить попадание угольной пыли между полыми перегородками (3) и поперечными стенками (4). С той же целью можно выполнить в поперечных стенках (4) компенсационные температурные швы (13, 14), образованные свободным пространством между некоторыми кирпичами.

Кирпичи (15, 15', 15"), используемые для реализации компенсационных температурных швов (13, 14), обычно содержат по меньшей мере две противоположные боковые поверхности (151), обычно являющиеся плоскими и, как правило, параллельными друг другу, которые предназначены для размещения в направлении длины L перегородки две противоположные концевые поверхности (152, 152'), которые обычно являются перпендикулярными упомянутым боковым поверхностям (151), причем каждая из этих концевых поверхностей предназначена для размещения против концевой поверхности смежного кирпича в данной перегородке одной первой поверхности соединения (153), содержащей по меньшей мере одну плоскую поверхность (154) и по меньшей мере одно утолщение (155) определенной формы, одну вторую поверхность соединения (156), противоположную первой поверхности соединения и содержащую по меньшей мере одну плоскую поверхность (157) и по меньшей мере одну выемку (158) определенной формы.

Плоская поверхность (154) первой поверхности соединения (153) является параллельной плоской поверхности (157) второй поверхности соединения (156).

Кирпичи имеют длину L1 (определяемую как расстояние между двумя противоположными концевыми поверхностями (152, 152')), ширину L2 (определяемую как расстояние между двумя противоположными боковыми поверхностями (151)) и толщину L3 (определяемую как расстояние между плоскими поверхностями (154, 157) двух противоположных поверхностей соединения (153, 156)). В качестве примера можно привести типовые размеры кирпичей, в соответствии с предлагаемым изобретением, которые могут иметь следующие величины: размер L1 в диапазоне от 200 до 400 мм, размер L2 в диапазоне от 200 до 300 мм и размер L3 в диапазоне от 80 до 150 мм в том случае, когда эти кирпичи предназначены для сооружения поперечных стенок (4); размер L1 в диапазоне от 200 до 400 мм, размер L2 в диапазоне от 80 до 150 мм и размер L3 в диапазоне от 80 до 150 мм в том случае, когда эти кирпичи предназначены для сооружения полых перегородок (3).

В перегородке утолщения (155) одного кирпича вставляются в соответствующие выемки (158) другого кирпича, располагающегося выше или ниже в данной перегородке, что позволяет обеспечить консолидацию этой перегородки.

Каждое из утолщений (155) имеет размер В в направлении, параллельном боковым поверхностям (151) кирпича. Этот размер В может быть различным для каждого утолщения. Размер В обычно задается по отношению к линии соединения каждого утолщения (155) с плоской поверхностью (154), соответствующей поверхности соединения (153), или по отношению к некоторой линии, эквивалентной этой линии соединения. Аналогичным образом, каждая из выемок (158) имеет размер Е в направлении, параллельном боковым поверхностям (151) кирпича. Размер Е может отличаться для каждого утолщения. Размер Е обычно задается по отношению к линии соединения каждой выемки (158) с плоской поверхностью (157), соответствующей поверхности соединения (156), или по отношению к некоторой линии, эквивалентной этой линии соединения. В том случае, когда кирпич устанавливается в перегородке, размеры В и Е располагаются в направлении длины L этой перегородки.

В соответствии с предлагаемым изобретением для некоторых кирпичей, как это схематически представлено на фиг. 3, размер Е или Е' по меньшей мере одной из упомянутых выемок (158d, 158'd) превышает соответствующий размер В или В' соответствующего утолщения (155d, 155'd) смежного кирпича, размещенного обычно под выемкой, и кромка каждой выемки (158d, 158'd) отстоит на определенное расстояние Se или Se' соответственно по меньшей мере от одной из упомянутых концевых поверхностей (152, 152'), а именно по меньшей мере от концевой поверхности, располагающейся со стороны упомянутого пространства (13, 14), таким образом, чтобы формировать упор. Расстояния Se и Se' обычно имеют величину, составляющую от 10 до 30% от длины L1 соответствующих кирпичей (15а, 15b).

Зазор между одной из выемок (158d, 158'd) и соответствующим утолщением (155d, 155'd), то есть размерное дополнение выемки по отношению к утолщению, позволяет обеспечить возможность относительных перемещений кирпича первого типа по отношению к кирпичу третьего типа в направлении длины перегородки в том случае, когда кирпичи этой перегородки подвергаются тепловому расширению или сжатию под действием изменений температуры печи в процессе ее функционирования. Такие перемещения изменяют ширину компенсационного температурного шва, который, таким образом, поглощает изменения размеров кирпичей данной перегородки.

Каждое утолщение (155d, 155'd) может также отстоять на определенное расстояние Sb или Sb', соответственно, от соответствующей концевой поверхности (152, 152'), которая предназначена для примыкания к упомянутому пространству (13, 14). Определенные расстояния Sb и Sb' обычно имеют величину, составляющую от 10 до 30% от длины L1 упомянутых кирпичей (15а, 15b).

В соответствии с вариантом осуществления предлагаемого изобретения, схематически проиллюстрированным на фиг. 3, упомянутая выемка (158d, 158'd) не доходит до концевой поверхности, противоположной упомянутому шву, то есть она не открывается на этой концевой поверхности.

Размеры Е и Е' предпочтительно имеют величину, составляющую менее примерно 20% от длины L1 кирпичей, и обычно составляют менее 15% от длины L1 для того, чтобы исключить придание им чрезмерной хрупкости.

Показанные на фиг. 3 и 5 кирпичи 15а, 15b и 15с соответственно представляют собой упомянутые кирпичи первого, второго и третьего типов.

Компенсационный температурный шов (13, 14) соответствует участку, имеющему ширину J между концевой поверхностью кирпича (15а) первого типа и располагающейся против нее концевой поверхностью кирпича (15b) второго типа. Компенсационный температурный шов (13, 14) предпочтительно располагается, по существу, в центре кирпича (15с) третьего типа для того, чтобы упростить реализацию соединения.

Перегородка обычно содержит множество компенсационных температурных швов (13, 14), и предпочтительно создается по меньшей мере один компенсационный температурный шов на один непрерывный ряд кирпичей. Использование нескольких компенсационных температурных швов в одном и том же ряду кирпичей позволяет распределить компенсацию теплового расширения и исключить, таким образом, существование значительного расстояния между двумя кирпичами, ограничивающими этот компенсационный температурный шов, которое могло бы понизить прочность данной перегородки. На практике, как это схематически представлено на фиг. 5, достаточно выполнить компенсационные температурные швы только в тех рядах кирпичей, которые не содержат нарушений непрерывности, обусловленных наличием отверстия (6) (это ряды с С1 по С4 на фиг. 5).

Компенсационные температурные швы одной перегородки могут иметь различную ширину J. Так, например, перегородка, показанная на фиг. 5, содержит компенсационные температурные швы, ширина которых имеет два различных значения, а именно компенсационные швы 13, имеющие некоторую первую ширину J1, и компенсационные швы 14, имеющие некоторую вторую ширину J2. Для того чтобы обеспечить ту же степень свободы для поглощения теплового расширения кирпичей в этом конкретном случае, упомянутая первая ширина J1 компенсационных температурных швов 13 примерно равна половине второй ширины J2 компенсационных температурных швов 14, поскольку ряды кирпичей С1 и С3 содержат удвоенное количество компенсационных температурных швов (13) по сравнению с количеством компенсационных температурных швов (14) промежуточных рядов С2 и С4.

Ширина J компенсационных температурных швов предпочтительно является относительно небольшой по сравнению с длиной L1 кирпичей для того, чтобы, по существу, не затрагивать прочность перегородки. Ширина J обычно имеет величину в диапазоне от 5 до 20 мм. В варианте осуществления, представленном на фиг. 5, где компенсационные температурные швы имеют две различные ширины, первая ширина J1 обычно имеет величину, заключенную в диапазоне от 10 до 20 мм, и вторая ширина J2 обычно имеет величину, заключенную в диапазоне от 5 до 10 мм.

В соответствии с предлагаемым изобретением упомянутые кирпичи первого, второго и третьего типов не скрепляются жестко друг с другом для того, чтобы обеспечить возможность их относительного перемещения в процессе функционирования печи. В частности, предпочтительно не вводить связующий материал между этими кирпичами. Не являющийся связующим огнеупорный материал может быть введен в пространство между этими кирпичами для того, чтобы облегчить их относительное перемещение, для того, чтобы отрегулировать уровень и/или для того, чтобы повысить герметичность.

В соответствии с предпочтительным способом осуществления предлагаемого изобретения кирпич (15b) второго типа содержит также по меньшей мере одну выемку (158'd) на своей поверхности соединения, располагающейся против кирпича (15с) третьего типа, причем упомянутая выемка (158'd) имеет размер Е' в направлении длины L данной перегородки, и этот кирпич (15с) третьего типа содержит по меньшей мере одно второе утолщение (155'd) на своей поверхности соединения, располагающейся против кирпича (15b) второго типа, причем упомянутое второе утолщение (155'd) имеет размер В' в направлении длины L данной перегородки и вставляется в упомянутую выемку, причем размер Е' упомянутой выемки (158'd) превышает размер В' упомянутого второго утолщения (155'd), и эта выемка (158'd) отстоит на расстояние Se' от концевой поверхности (152'), примыкающей к упомянутому пространству (13, 14). Такая конфигурация позволяет существенным образом упростить конструкцию и реализацию перегородки.

На фиг. 3 схематически проиллюстрирован способ реализации, в соответствии с которым каждый из двух кирпичей, которые ограничивают компенсационные температурные швы (13, 14), то есть кирпичей (15а) первого типа и кирпичей (15b) второго типа, обладает элементом блокировки, в соответствии с предлагаемым изобретением, а именно выемкой (158d, 158'd), более широкой, чем соответствующее утолщение (155d, 155'd) на кирпиче (15с) третьего типа, отстоящей на определенное расстояние (Se, Se') от пространства (13, 14), образующего компенсационный температурный шов. В соответствии с этим способом реализации упомянутые размеры (Е и Е', В и В') и упомянутые расстояния (Se и Se', Sb и Sb') обычно, соответственно, являются, по существу, равными.

Разность D и D' между упомянутыми размерами Е или Е' и упомянутыми размерами В или В' предпочтительно превышает 10 мм, еще более предпочтительно превышает 12 мм и обычно имеет величину в диапазоне примерно от 14 до 20 мм. Эта разность, если она составляет менее 10 мм, не позволяет обеспечить диапазон относительного перемещения, достаточный для компенсации теплового расширения данной перегородки.

Как показано на фиг. 3 и 5, кирпич (15а) первого типа располагается над кирпичом (15с) третьего типа, причем выемка (158d) ориентирована в направлении вниз и располагается на кирпиче (15а) первого типа, и первое соответствующее утолщение (155d) ориентировано в направлении вверх и располагается на кирпиче (15с) третьего типа. Данная конфигурация соответствует конфигурации, в соответствии с которой кирпич (15b) второго типа содержит выемку (158'd) и кирпич (15с) третьего типа содержит второе утолщение (155'd).

Кирпичи могут быть также уложены друг на друга таким образом, чтобы в холодном состоянии (в процессе монтажа данной перегородки) центр первого и/или второго утолщения (155d, 155'd) был смещен на определенное расстояние, С или С' соответственно, по отношению к центру соответствующей выемки (158d, 158'd). Например, как это схематически проиллюстрировано на фиг. 3 и 5, центр выемки (158d, 158'd) в большей степени удален от компенсационного температурного шва (13, 14), чем центр утолщения (155d, 155'd), и расстояние А между поверхностью утолщения (155d, 155'd) и поверхностью соответствующей выемки (158d, 158'd) при этом оказывается меньшим со стороны компенсационного температурного шва (и, соответственно, от упомянутого пространства (13, 14)), чем с противоположной стороны. Такое расположение позволяет существенно ограничить раскрытие компенсационного температурного шва в процессе эксплуатации печи.

Для того чтобы ограничить газовый обмен через перегородку, утолщения (155d, 155'd) и первая и вторая выемки (158d, 158'd) могут, по меньшей мере, не доходить до боковых поверхностей (151), то есть могут не открываться по меньшей мере на одной из этих боковых поверхностей (151).

Утолщения (155) и выемки (158) могут иметь различные формы. Как это схематически проиллюстрировано на фиг. 3-7, утолщения (155) обычно имеют форму валиков и выемки (158) имеют форму канавок. Первое утолщение (155d) представляет собой первый прямой валик, располагающийся перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям данного кирпича (и, соответственно, перпендикулярно по отношению к продольному направлению L данной перегородки), и первая выемка (158d) представляет собой первую прямую канавку, располагающуюся перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям данного кирпича (и, соответственно, перпендикулярно по отношению к продольному направлению L данной перегородки). Ширина этого первого прямого валика соответствует размеру В и ширина первой прямой канавки соответствует размеру Е. Аналогично, в случае необходимости, второе утолщение (155'd) может представлять собой второй прямой валик, располагающийся перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям данного кирпича (и, соответственно, перпендикулярно по отношению к продольному направлению L данной перегородки), и соответствующая выемка (158'd) представляет собой прямую канавку, располагающуюся перпендикулярно по отношению к боковым поверхностям этого кирпича (и, соответственно, перпендикулярно по отношению к продольному направлению L данной перегородки). При этом ширина этого второго прямого валика соответствует размеру В' и ширина этой прямой канавки соответствует размеру Е'.

Кирпичи (15а) и (15b) первого и второго типов дополнительно содержат по меньшей мере одну прямую канавку (158а, 158b), располагающуюся параллельно по отношению к боковым поверхностям (151) (и, соответственно, параллельно по отношению к продольному направлению данной перегородки), и кирпич (15с) третьего типа содержит по меньшей мере один прямой валик (155а, 155b), также располагающийся параллельно по отношению к боковым поверхностям (151) (и, соответственно, параллельно по отношению к продольному направлению данной перегородки) и соответствующий прямой канавке. Эти валики и эти канавки могут, таким образом, направлять перемещение кирпичей друг относительно друга в процессе теплового расширения и поддерживать связность и целостность данной перегородки. Для того чтобы упростить их реализацию и их использование, кирпичи предпочтительно содержат по меньшей мере один прямой валик (155а, 155b), располагающийся параллельно по отношению к боковым поверхностям (151) на одной из поверхностей соединения (обычно на первой поверхности соединения (153)), и по меньшей мере одну прямую канавку (158а, 158b), соответствующую упомянутому прямому валику (и размещенную против этого валика), также располагающуюся параллельно по отношению к боковым поверхностям (151) на противоположной поверхности соединения (обычно на второй поверхности соединения (156)).

Для того чтобы достаточно простым образом обеспечить размерное добавление, в соответствии с предлагаемым изобретением, каждая прямая канавка (158d, 158'd) может иметь, по существу, плоскую донную часть, имеющую определенную ширину Р или Р', причем эта ширина обычно равна или превышает упомянутую разность размеров D или D' соответственно. Данный вариант осуществления предлагаемого изобретения позволяет исключить уменьшение толщины кирпича на уровне одной или нескольких канавок (158d, 158'd). В соответствии с примером выполнения, согласно фиг. 4, центр выемки, предназначенной для размещения со стороны пространства (13, 14), располагается на расстоянии Sc (обычно равном d2+P/2) от соответствующей концевой поверхности (152). Это расстояние Sc обычно имеет величину, заключенную в диапазоне от 15 до 30% от длины L1 кирпича.

Как показано в примере, представленном на фиг. 4, центр утолщения (155d) может быть смещен на расстояние Cp по отношению к центру соответствующей выемки (158d). Это расстояние Cp является относительно небольшим по отношению к длине L1 кирпича и обычно имеет величину в диапазоне от 5 до 12 мм. Смещение Cp в этом случае, по существу, равно половине ширины Р плоской донной части соответствующих канавок и обычно имеет величину, равную половине упомянутой разности размеров D.

Предлагаемое изобретение применяется в тех случаях, когда упомянутая перегородка представляет собой одну из поперечных стенок (4) печи, поскольку эти стенки обычно имеют достаточно большую длину.

Предлагаемое изобретение является особенно предпочтительным в тех случаях, когда стенки (4) содержат вырезы (5'), в которые вставляются полые перегородки (3), поскольку ограничение относительных перемещений кирпичей позволяет ограничить изменения ширины этих вырезов (5') и сохранить герметичность компенсационных температурных швов между полыми перегородками (3) и кромкой вырезов (5'). В этом варианте стенка обычно содержит кирпичи (15', 15") в соответствии с предлагаемым изобретением и известные кирпичи (16, 17). Эти кирпичи (15', 15") в соответствии с предлагаемым изобретением и, более конкретно, кирпичи (15а) первого типа, кирпичи (15b) второго типа и кирпичи (15с) третьего типа размещены, все или частично, в вырезах (5'), как показано на фиг. 5-7.

На фиг. 5(А) показано размещение кирпичей в поперечной стенке (4), в соответствии с предлагаемым изобретением, представленной в частичном виде и в изометрии. На фиг. 5(В) схематически проиллюстрировано вставление упомянутых кирпичей (15а) первого типа, кирпичей (15b) второго типа и кирпичей (15с) третьего типа. В этом случае кирпич 15с представляет собой кирпич (15') "с двойным швом", как и кирпич, проиллюстрированный на фиг. 6, и кирпичи 15а и 15b представляют собой так называемые "смешанные" кирпичи или кирпичи (15") "с единственным швом", как это можно видеть на фиг. 7.

На фиг. 6 и 7 вид (А) соответствует боковой поверхности (151) кирпича, вид (В) соответствует поверхности соединения (153 или 156) кирпича, вид (С) соответствует концевой поверхности (152) кирпича и вид (D) соответствует поверхности соединения кирпича, противоположной той его поверхности, которая показана на виде (В).

Кирпичи (15'), располагающиеся в центре вырезов (5') и представленные на фиг. 6, содержат на поверхности соединения (153) два прямых валика (155а, 155b), параллельных боковым поверхностям (151) и располагающихся на одном и том же расстоянии d1 от боковых поверхностей (151), и содержат на противоположной поверхности соединения (156) две прямые канавки (158а, 158b), параллельные боковым поверхностям (151), располагающиеся, по существу, против соответствующих валиков (155а, 155b) и, по существу, дополняющие эти валики. Эти кирпичи (15') содержат также на поверхности соединения (153) два прямых валика (155d, 155'd), перпендикулярных боковым поверхностям (151) и располагающихся на одном и том же расстоянии d2 от концевых поверхностей (152, 152'), и содержат на противоположной поверхности соединения (156) две прямые канавки (158d, 158'd), перпендикулярные по отношению к боковым поверхностям (151), располагающиеся, по существу, против соответствующих валиков (155с, 155d) и, по существу, дополняющие эти валики. Ширина Е и Е' двух этих последних канавок (158d, 158'd) имеет размерное дополнение Р и Р' по сравнению с шириной В и В' двух соответствующих валиков (155d, 155'd).

Кирпичи (15"), располагающиеся на стороне вырезов (5') и схематически представленные на фиг. 7, содержат на поверхности соединения (153) первый прямой валик (155d), перпендикулярный боковым поверхностям (151) и располагающийся на расстоянии d2 от первой концевой поверхности (152), а на противоположной поверхности соединения (156) - первую прямую канавку (158d), перпендикулярную боковым поверхностям (151), располагающуюся, по существу, против соответствующего валика (155d) и, по существу, дополняющую этот валик. Ширина Е этой первой канавки (158d) имеет дополнение ширины Р по отношению к ширине В соответствующего первого валика (155d). Эти кирпичи (15") содержат также на той же поверхности соединения (153), где располагается первый валик, второй прямой валик (155с), перпендикулярный боковым поверхностям (151) и располагающийся на том же расстоянии d2 от концевой поверхности (152'), противоположной первой концевой поверхности (152), и содержит на противоположной поверхности соединения (156) вторую прямую канавку (158с), перпендикулярную боковым поверхностям (151), располагающуюся, по существу, против соответствующего валика (155с) и, по существу, дополняющую этот валик. Ширина Е' этой второй канавки (158с) имеет величину, несколько меньшую, чем упомянутый размер Е. Ширина В' второго валика (155с), по существу, равна упомянутому размеру В. Конфигурация валиков 155а, 155b и 155с и канавок 158а, 158b и 158с делает эти кирпичи совместимыми с кирпичами (16), используемыми для сооружения других элементов стенки (4). Кроме того, упомянутые кирпичи (15") содержат на поверхности соединения (153) два прямых валика (155а, 155b), параллельных боковым поверхностям (151) и располагающихся на одном и том же расстоянии d1 от боковых поверхностей (151), и содержат на противоположной поверхности соединения (156) две прямые канавки (158а, 158b), параллельные боковым поверхностям (151), располагающиеся, по существу, против соответствующих валиков (155а, 155b) и, по существу, дополняющие эти валики.

Кирпичи (15') и (15") также содержат плоские поверхности (154, 157), располагающиеся между валиками и канавками и служащие поверхностями скольжения (19), обеспечивающими смещение кирпичей относительно друг друга (фиг. 3).

Как показано на фиг. 5-7, кирпичи в соответствии с предлагаемым изобретением, включая их утолщения и выемки, могут быть симметричными по отношению к плоскости, параллельной боковым поверхностям (151) для того, чтобы упростить их использование.

Кирпичи, в соответствии с предлагаемым изобретением, обычно имеют, по существу, шестигранную форму и, в частности, по существу, форму параллелепипеда.

Упомянутые утолщения и выемки обычно имеют закругленную форму. Например, как это можно видеть на фиг. 4, эта закругленная форма может быть определена, полностью или частично, радиусами закруглений R1, R2, R3 и R4, центры которых могут располагаться в плоскости размещения плоской части поверхности соединения или могут быть смещены на некоторое расстояние X по отношению к этой поверхности.

Печь с вращающимся пламенем, в соответствии с предлагаемым изобретением, предназначена для обжига углеродистых блоков, в частности для обжига анодов электролизных ванн, предназначенных для производства алюминия методом огневого электролиза.