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Verfahren zur Herstellung feuerfester Gussstücke.
Die Erfindung betrifft die Herstellung feuerfester Gegenstände, insbesondere solcher feuerfester
Stücke, die bei der Glaserzeugung Verwendung finden.
Verschiedene Arten von Blöcken oder Steinen zum Ausfüttern von Glasschmelzherden und andere feuerfeste Gegenstände hat man zeitweise zu dem Zwecke hergestellt, um die ätzenden oder zerstörenden Einwirkungen des geschmolzenen Glases zu verhindern. Für derartige Zwecke wurden gewöhnlich feuerfeste Tone verwendet, doch mussten infolge der durch die geschmolzene Glasmasse hervorgerufenen Korrosionen an den Schmelzherden häufig kostspielige Ausbesserungen vorgenommen werden, wenn ein solches feuerfestes Material verwendet wurde. Gegossene feuerfeste Blöcke aus kieselsaurer Tonerde sind besser geeignet, korrodierende Einwirkungen des geschmolzenen Glases zu verhindern, doch haben sie ein hohes Wärmeleitungsvermögen.
Wegen dieser Eigenschaft des feuerfesten Gussmaterials ist es wünschenswert, von ihm nicht mehr zu verwenden, als notwendig ist, um Korrosionen verhindern zu können, also verhältnismässig dünne Schichten desselben zum Auskleiden bestimmter Teile eines Herdes zu benützen ; mit Rücksicht auf die Herstellungsweise dieses Materials ist es jedoch verhältnismässig schwer und kostspielig, solche dünne Gussstücke zu erzeugen und letztere haben auch keine gute Widerstandsfähigkeit gegen grosse Wärmeunterschiede.
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diese und andere feuerfeste Artikel herzustellen, die eine geringe Wärmeleitung aufweisen, wie die tonigen feuerfesten Materialien, jedoch auch widerstandsfähig gegen Korrosionen sind wie feuerfester Guss.
Gemäss der Erfindung wird nun geschmolzenes feuerfestes Material mit einem den Rückenteil des Gussstückes bildenden Einsatzstück in Verbindung gebracht, das aus feuerfestem Material anderer Beschaffenheit als die Gussmasse besteht und auf eine Temperatur von etwa 1000 C vorerhitzt ist.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand erläutert, u. zw. zeigt Fig. 1 einen lotrechten Längsschnitt durch einen Formkasten mit einer Form, die an der Rückseite ein feuerfestes Einsatzstück enthält und mit Gussmasse gefüllt ist, Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt nach dem Gusse und abgebrochenem Einguss, Fig. 3 einen fertigen Bodenwandblock im Schnitt, Fig. 4 einen Schnitt durch einen Seitenwandblock, Fig. 5 einen zur Aufnahme von Glasmasse bestimmten gemäss der Erfindung hergestellten Trog im Schnitt, Fig. 6 einen lotrechten Längsschnitt durch eine im Formkasten angeordnete Form mit an ihrer Oberseite angeordnetem feuerfesten Einsatzstück, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 6, Fig. 8 einen Längsschnitt der Formanordnung ähnlich Fig. 6 nach erfolgtem Guss und abgebrochenem Einguss, Fig.
9 einen Längsschnitt durch einen Seitenwandblock mit an seiner Rück- seite befindlichen Hohlräumen, Fig. 10 einen Querschnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 9, Fig. 11 einen Längsschnitt durch einen Seitenwandblock, ähnlich Fig. 9, mit an der Innenfläche des feuerfesten Rücken- teiles angeordneter Nut und Fig. 12 einen Querschnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 11.
Zur Herstellung eines zusammengesetzten Herdausfütterungsblockes oder-steines nach den Fig. 1 bis 4 wird ein Formkasten 10 verwendet, auf dessen Boden ein oder mehrere Lagen von Ziegeln 11 ruhen, auf denen ein vorgeformtes, jedoch nicht gebranntes Einsatzstück 12 aus Ton liegt, das die Rückseite des herzustellenden Gussstückes bildet. Das Einsatzstück 12 ist von Formwänden 13 aus Sand umgeben. Auf der Deckplatte ruht eine Eingussform 14. Der zwischen den Formwänden und dem Formkasten verbleibende freie Raum wird mit Isoliermaterial15 ausgefüllt, z.
B. mit Silocelpulver, und in die Formhöhlung geschmolzene kieselsaure Tonerde durch den Eingussaufsatz 14 eingegossen, so dass der Hohl-
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sich gleichfalls und dient als Vorratsraum für das geschmolzene Material, aus welchem nach Massgabe des Erstarren und der Schrumpfung des Forminhaltes Gussmasse in die Form nachfliesst. Nach dem Erstarren des geschmolzenen feuerfesten Materials bildet dieses an dem fertigen Gussstück eine Vorderschichte 17, die der korrodierenden Wirkung des geschmolzenen Glases ausreichend widersteht.
Fig. 5 erläutert die Herstellung eines zur Aufnahme von Glasschmelze bestimmten Behälters, der eine trogförmige Aussenwandung 18 zeigt, die an der Innenfläche mit einer Schichte aus kieselsaurer Tonerde verkleidet ist. Der Aussenmantel des Behälters wird durch Formen hergestellt und vorgewärmt und innerhalb des Aussenmantels im Abstande von ihm ein Formstück 20 angeordnet, das den Umriss des fertigen Gussstückes zeigt. Der Hohlraum zwischen dem Formstück 20 und dem Aussenmantel 18 wird mit flüssigem feuerfesten Material angefüllt. Das fertige Gussstück wird entweder in der Form abkühlen gelassen, es kann jedoch zu diesem Zwecke, wenn es noch heiss ist, in einen Kühlofen eingebracht werden.
Bei der in Verbindung mit den Fig. 1-4 beschriebenen Herstellungsart der Gussstücke sind der Einguss und die Einfüllöffnung der Form oben angeordnet ; da Hohlräume und Lücken, die beim Erstarren und Schrumpfen des Materials gerne auftreten, sich bei der Einfüllöffnung bilden, so finden sich solche Lücken und Hohlräume an dem fertigen Gussstück an der Fläche desselben, die mit der geschmolzenen Glasmasse in Berührung kommt. Dies kann vermieden werden durch die in den Fig. 6-12 dargestellte abgeänderte Herstellungsmethode.
In den Fig. 6 und 7 ist das an der Rückseite des Gussstückes befindliche vorgeformte Einsatz- stück 72 aus feuerfestem Material mit von seinen Seiten sich erstreckenden Vorsprüngen 22 versehen, die in an den seitlichen Formwänden 13 vorgesehenen Ausschnitten ruhen. Das Rückenstück 12 ist mit einer Durchbrechung 23 versehen, die als Einfüllöffnung für das Gussmaterial dient. Am oberen
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mit der Durchbrechung 23 Übereinstimmende Ausnehmung 25 aufweist, über welcher der Eingussrahmen 14 auf die Form aufgesetzt ist.
Der Raum zwischen den Formwänden und dem Kasten 10 wird mit Isoliermaterial 15 ausgefüllt und dann die Gussmasse durch den Einguss 14 und die Öffnungen 25 und 23 eingegossen, wodurch der von dem Einsatzstücke 12 nicht in Anspruch genommene Hohlraum der Form voll ausgefüllt wird. Das geschmolzene feuerfeste Material ergibt nach dem Erstarren eine gegen Korrosion widerstandsfähige Aussenschicht 26 am Gussstücke und beim Erkalten und Schrumpfen der Gussmasse sich etwa bildende Lücken und Hohlräume werden sich im oberen Teile des Gussstückes in der Form, also in der Eingussöffnung oder an der Rückseite des Gussstückes bilden (Fig. 9), was eher angängig ist, als wenn sich die Blasen und Lücken in der mit der Glasmasse in Berührung kommenden Vorderseite des Gussstückes befinden.
Um die Bildung von Lücken oder Blasen am Ende des Gussblockes zu vermeiden, die beim Erhärten des geschmolzenen Materials in der Einfüllöffnung vor dem Erstarren des Materials am Ende des Gussstückes auftritt, ist in der Fläche des Einsatzstückes 12 eine Nut 27 (Fig. 11 und 12) vorgesehen, die ein Nachfliessen von geschmolzenem Material aus dem oberen Teile der Einguss- öffnung ermöglicht, um so am Ende des Gussstüekes etwa entstandene Lücken und Hohlräume auszufüllen.
Es ist einleuchtend, dass für die Herstellung des Einsatzstückes an der Rückseite des Gussstückes anstatt wie erwähnt Ton auch irgendein ungebranntes, vollständig oder zum Teile gesintertes feuerfestes Material mit für den beabsichtigten Zweck tauglichen Eigenschaften verwendet werden kann.
Nach dem vollständigen Erstarren des Gusses wird der Einguss abgebrochen und entfernt und der zusammengesetzte Gussblock mit Isoliermaterial umgeben, um ihn langsam abkühlen zu lassen und so frei von ernsthaften Sprüngen zu halten.
Um bei dünnwandigen Gussstücken, die zu rasch abkühlen, ein langsames Erkalten herbeizuführen, ist es notwendig, diese zusätzlich zu erwärmen. Dies kann durch Einbringen des Gussstückes in einen Kühlofen geschehen, doch hat es sich vorteilhafter erwiesen, das Gussstück in das heisse Isolierpulver am obersten Ende eines frisch abgegossenen feuerfesten Herdblockes einzubetten.
Um einen innigen Verband zwischen dem Einsatzstück 12 und dem geschmolzenen feuerfesten Material 16 zu gewährleisten, wenn nicht das erstere aus einem Material mit sehr niedrigem Schmelzpunkt hergestellt ist, hat es sich als notwendig erwiesen, das geschmolzene feuerfeste Material mit dem Einsatzstück in Berührung zu bringen, während das letztere heiss ist. Wenn das Einsatzstück aus Ton besteht, kann es vorher gebrannt und dann auf die erwünschte Temperatur vorgewärmt werden. Es ist jedoch ausreichend, ein ungebranntes Einsatzstück aus Ton auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen und dasselbe während es noch heiss ist, unmittelbar aus dem Ofen in den Formkasten einzubringen.
In diesem Falle wird das Sintern und Brennen des Einsatzstückes durch die Hitze des Gussmaterials vervollständigt. Anderseits wird, wenn gewöhnlicher Ton für das Einsatzstück 12 verwendet wurde, eine ausreichende Bindung desselben mit dem Gussmaterial gewährleistet, wenn das Einsatzstück auf etwa 1000 C erhitzt wird.
Nach dem vollständigen Erkalten des fertigen Gussstückes werden die etwa vorhandenen Vorsprünge 22 des Einsatzstückes auf irgendeine Weise abgeschliffen oder anderweitig entfernt.
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Eine geeignete Form kann aus miteinander verkitteten Platten aus durch Natriumsilikat gebundenem Glassand hergestellt werden. Dadurch wird dem Zerfall oder dem Ausbrennen der Form vor dem Erstarren des Gussmaterials vorgebeugt und daher die erfolgreiche Erzeugung von einwandfreien Gussstücken erreicht.
Unter der hier gebrauchten Bezeichnung"feuerfester Guss"soll ein gegen Korrosionen widerstandsfähiges feuerfestes Material verstanden werden, das durch Schmelzen seiner Bestandteile, gewöhnlich im elektrischen Ofen, erhalten und im flüssigen Zustand in eine Form eingegossen wird. Derartiges Material zeigt einen Unterschied seiner mikroskopischen Struktur gegenüber feuerfestem Material, das durch Sinterung erzeugt ist.
Mit der Benennung "geschmolzenes feuerfestes Materialist der vorher erläuterte feuerfeste Guss im geschmolzenen oder flüssigen Zustande gemeint.
Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich natürlich ausser für die vorher beschriebenen Gussstücke auch für die Herstellung von Artikeln anderer Art erfolgreich anwenden, z. B. von Schmelztiegeln, Glasmasseentnahmebehältern und ähnlichen Stücken, bei denen eine verhältnismässig dünne Auskleidung aus korrosionssicherem feuerfesten Material ausreicht, den Einwirkungen des geschmolzenen Glases zu widerstehen, wenn sie auch nicht die gewünschte Widerstandsfähigkeit gegen wechselnde thermische Beanspruchungen oder die Eigenschaften einer besonderen Wärmeisolierung aufweisen. Auch können Einzelheiten des Herstellungsverfahrens geringe Abänderungen erfahren, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung feuerfester Gussstücke, dadurch gekennzeichnet, dass man geschmolzenes feuerfestes Material mit einem den Rückenteil des Gussstückes bildenden Einsatzstück in Verbindung bringt, das aus feuerfestem Material anderer Beschaffenheit als die Gussmasse besteht und auf eine Temperatur von etwa 1000 C vorerhitzt ist.