<Desc/Clms Page number 1>
Basischer feuerfester Stein mit mitverpressten Aussenplatten und Innenplatten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf basische, feuerfeste Steine, welche mitverpresste oxydierbare metallische Aussenplatten und Innenplatten aufweisen und für eine Verwendung in Hängedecken und zum Aufbau von abgestützten Wänden von Industrieöfen, wie Siemens-Martin-Öfen, geeignet sind.
Die Erfindung zielt darauf ab, die Kosten für die Herstellung von basischen feuerfesten Steinen zu vermindern und ferner das Verbinden von Innenplatten mit oxydierbaren metallischen Aussenplatten bei solchen Steinen zu erleichtern. Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Innenplatten von basischen feuerfesten Steinen miteinander zu verbinden.
In der Zeichnung sind von den zahlreichen Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind, nur einige wenige veranschaulicht, welche von den Gesichtspunkten einer deutlichen Darstellung, eines zufriedenstellenden Betriebes und einer klaren Erläuterung der Grundzüge der Erfindung ausgewählt worden sind.
In den Zeichnungen stellt Fig. 1 einen basischen feuerfesten Stein gemäss der Erfindung in einem Querschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2 dar und zeigt ferner die Pressform, in der der Stein hergestellt wird. Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. l, wobei die Pressform weggelassen ist. Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. l und stellt eine abgeänderte Ausführungsform dar, wogegen Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 wiedergibt und sich auf die in Fig. 3 dargestellte Steinform bezieht.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, ohne dass hiedurch jedoch eine Beschränkung auf die inden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erfolgen soll.
Bei vielen Typen von Öfen, in welchen sehr hohe Temperaturen auftreten, wie z. B. in SiemensMartin-Öfen, werden für die Zustellung der Decken und Wände zweckmässig basische feuerfeste Steine verwendet. Die für die Herstellung dieser Steine verwendeten feuerfesten Materialien sind die verschiedenen basischen feuerfesten Materialien, von welchen Magnesia, Chrommagnesit und Magnesiachromit in grösstem Umfang Anwendung finden.
EMI1.1
den und ungebrannte Steine einzusetzen, die erstmals bei ihrer Verwendung den Ofentemperaturen unterworfen werden.
Ungebrannte Steine dieser Art auf der Grundlage von Magnesia, Chromit oder Mischungen von Magnesia und Chromit können im Steininneren eine oder mehrere, sich mindestens über den grösseren Teil der Steinlänge erstreckende, metallische Einlagen, die ausschliesslich parallel oder annähernd parallel zur Hauptachse des Steines in seiner Längsrichtung verlaufen, aufweisen und z. B. auf einer Seitenfläche und auf der dieser Fläche gegenüberliegenden Seitenfläche Metallplatten haben, wobei die zweite Aussenplatte mit einer im Winkel abgebogenen Innenplatte verbunden ist und die Innen-und Aussenplattengemeinsammitdemfeuerfesten Steinmaterial verpresst sind (österr. Patentschrift Nr. 181554).
Solche Steine unterscheiden sich vorteilhaft von metallbewehrten Steinen, die auf die Weise erhalten werden, dass feuerfestes Material in eine bereits vorliegende, aus Innen- und Aussenplatten bestehende Blechummantelung eingestopft bzw. eingepresst wird (brit. Patentschrift Nr. 690. 898). Die durch Einstopfen bzw. Einpressen in Blechummantelungen erhaltenen Steine haben nämlich eine starke Brennschwindung und nur eine geringe mechanische Festigkeit und können überdies nur mit einer regelmässi-
<Desc/Clms Page number 2>
gen geometrischen Form, nicht aber auch z. B. in Form von keilförmigen Steinen, die in geometrischer
Hinsicht als von unregelmässiger Form zu bezeichnen sind, hergestellt werden.
Bei einem gemeinsamen
Verpressen von feuerfestem Material mit Aussenplatten lassen sich hingegen Steine beliebiger äusserer
Form, also auch keilförmige Steine, ohne weiteres herstellen.
Nun treten bei der Herstellung von Steinen mit mitverpressten Innen- und Aussenplatten beim Ein- bringen der Innenplatten und beim Verbinden dieser Innenplatten mit den Aussenplatten bisher beträcht- liche Schwierigkeiten auf und ferner ergeben sich auch Schwierigkeiten bei dem Versuch. die Innen- platten während des Pressvorganges in geeigneter Weise zu haltern.
Es wurde nun festgestellt, dass ein verbesserter feuerfester Stein mit oxydierbaren metallischen In- nen-und Aussenplatten mit einem geringeren Kostenaufwand erhalten werden kann, wenn die Innenplat- te oder die Innenplatten in Form von U-förmigen Platten verwendet werden, bei welchen sich die Schen- kel des U in der Richtung erstrecken, in der das Verpressen erfolgt, und bei welchen die Grund- bzw.
Basisfläche des U durch Verschweissen oder auf andere Weise mit einer angrenzenden Aussenplatte ver- bunden ist.
Demgemäss bezieht sich die Erfindung auf einen basischen feuerfesten Stein mit mitverpressten Aussenplatten und Innenplatten aus oxydierbarem Metall, der an einer seiner Seitenflächen eine Aussenplatte und an einer gegenüberliegenden Seitenfläche eine zweite Aussenplatte aufweist, die mit einer im Winkel abgebogenen, in das Innere des Steines ragenden Innenplatte verbunden ist, wobei dieser Stein dadurch gekennzeichnet ist, dass die mit der zweiten Aussenplatte verbundene Innenplatte U- förmig ausgebildet ist und eine mit der Aussenplatte verbundene Grundplatte und zwei einander gegen- überliegende Schenkel, die sich in Richtung zur ersten Aussenplatte hin erstrecken, aufweist. Die eine Aussenplatte kann dabei in an sich bekannter Weise U-förmig ausgebildet sein.
Die oxydierbaren metallischen Platten, u. zw. sowohl die Innen-, als auch die Aussenplatten, bestehen vorzugsweise aus Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, doch ist für ihre Herstellung jedes beliebige oxydierbare Konstruktionsmetall bzw. jede Legierung geeignet, sofern sich die Materialien bei den am heissen Steinende auftretenden Temperaturen in der vorgesehenen Weise verhalten. Das verwendete Metall bzw. die Legierung braucht nicht bei Raumtemperatur oxydiert zu werden, wenn es bei erhöhter Temperatur im Ofen oxydiert wird, und daher können, wenn dies erwünscht ist, rostfreier Stahl, wie z. B. 18aJo-chrom-Stahl, 8 ab-Nickel-Stahl oder 16%-Chrom-Stahl, und andere Legierungen von Eisen und Chrom verwendet werden.
Die Dicke der Innen- und Aussenplatten soll zweckmässig indem Bereich zwischen etwa 6, 35 mm und etwa 0,4 mm liegen und vorzugsweise etwa 1, 6 mm betragen.
Durch die während des Ofenbetriebes auftretende Hitze werden die Platten jeweils am heissen Steinende oxydiert und das gebildete Metalloxyd setzt sich mit dem basischen feuerfesten Material, zweck- mässig Magnesia und den im Chromerz vorhandenen Begleitstoffen, unter Bildung von Magnesiaferrit um, der dann die Bildung einer einheitlichen Struktur zur Folge hat und dem Auftreten von Rissen bzw. Sprüngen entgegenwirkt.
Gemäss der Erfindung wird eine Anzahl von Innenplatten verwendet, die voneinander und von den an den Seiten parallel zu den Innenplatten angeordneten Aussenplatten im wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen, wobei die Anzahl der Schenkel der Innenplatten zur Erzielung guter Ergebnisse zwei beträgt, gegebenenfalls jedoch auch mehr als zwei betragen kann, wenn dies gewünscht wird.
Die Innenplatten erstrecken sich über einen grösseren Teil des Steines quer zur Abmessung in der Richtung, in welcher das Verpressen erfolgt, und reichen zweckmässig über mindestens 75 ob bzw. mindestens 80 % der Länge des Steines. Sie sollen vorzugsweise bis nahe zum kalten Steinende oder direkt bis zum kalten Steinende reichen.
Die für die Herstellung des Steines verwendete Mischung kann Sintermagnesit (totgebrannte Magnesia) oder elektrisch geschmolzene Magnesia sein. An Stelle von Magnesia kann auch Chromit verwendet werden ; zweckmässige Mischungen von Chromit und Magnesia sind Mischungen aus 75 Gew.-% Chromit und 25 Gew.-% Sintermagnesia bzw. totgebrannter MÅagnesia und ferner aus 25 Gew.-% Chromit und 75 Gew. -% Sintermagnesia bzw. totgebrannter Magnesia. Um eine Bindung der feuerfesten Steine im ungebrannten Zustand zu erreichen, werden organische Bindemittel, wie Sulfitablaugenrückstände bzw.
Sulfitablaugenpech, Dextrin, Leim oder Gummi arabicum, oder anorganische Bindemittel, wie wässerige Lösungen von Natriumsilikat, Magnesiumsulfat, Magnesiumchlorid oder Natriumbichromat, verwendet. oubli- cherweise beträgt die Menge an Bindemittel etwa l % an Feststoffen, bezogen auf das Gewicht des feuerfesten Materials in den Steinen, und überschreitet selten 2 % und niemals 5 ufo.
Der beim Verpressen der Steine angewendete Druck soll 70, 3 kg/cm2 und vorzugsweise etwa 351, 5 kg/cm2übersteigen. Wenn im vorliegenden Zusammenhang auf feuerfeste Steine Bezug genom-
<Desc/Clms Page number 3>
men wird, dann sollen unter dieser Bezeichnung alle üblichen Typen von Steinen bzw. Steinformaten und ferner auch alle Steinformen bzw. Blockformen verstanden werden, die Halterungs- bzw. Aufhänge- mittel aufweisen.
Bei der Herstellung von Steinen gemäss der Erfindung mit einer Form, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wird eine Aussenplatte 20 verwendet, die eine solche Grösse aufweist, dass sie die Seiten- fläche 21 des Steines bedeckt. Ferner wird eine muldenförmige oder kanalförmige Innenplatte 22 ver- wendet, die aus einer Grund-bzw. Basisplatte 23 und einem Paar von im Abstand voneinander und im allgemeinen parallel zueinander angeordneten Schenkeln 24 und 25 besteht und mit der Grund- bzw.
Basisfläche der U-förmigen Platte zweckmässig entlang der Mitte einer Seite der Platte 20 mit dieser, z. B. durch Punktschweissung bei 26, vereinigt ist. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, erstreckt sich die U-förmig ausgebildete Innenplatte 22 zweckmässig über mindestens 80 li. der Steinlänge, ist aber wünschenswerter- weise etwas kürzer als die Steinlänge und kürzer als die Aussenplatte 20, so dass an den Enden, wo keine
Innenplatte ist, Anteile aus feuerfestem Material 27 freiliegen.
Ferner wird eine U-förmige Aussenplatte 28 verwendet, deren Grund- bzw. Basisplatte 30 sich im wesentlichen über die volle Länge und Breite der Grundfläche 31 des Steines, welche der Steinfläche 21 gegenüberliegt, erstreckt, wobei die Schenkel 32 im wesentlichen lang genug sind, um die Seitenflächen 33 des Steines mit Ausnahme eines kleinen Stückes bei 34, wo das feuerfeste Material freiliegt, zu bedecken.
Die U-förmige Platte 28 ist, wie dies dargestellt ist, zweckmässig ebenso lang wie der Stein.
Beim Verpressen der Steine gemäss den Fig. 1 und 2 wird die Platte 28 in der Weise auf den Boden der Pressform eingebracht, dass sich ihre Schenkel 32 und 33 nach aufwärts erstrecken, ihre Grundfläche auf dem Boden- bzw. Unterstempel 35 aufruht und die Schenkel an den Seitenflächen 36 der Pressform anliegen. Die mit der Innenplatte 22 verbundene Aussenplatte 20 wird am Oberstempel 37, z. B. durch eine magnetische Halterung (nicht dargestellt), festgehalten, wobei sich die die U-Form bildenden Schenkel 24 und 25 der Innenplatte, wie dies ersichtlich ist, nach unten erstrecken.
In die Pressform wird in geöffnetem Zustand basisches feuerfestes Material 38 eingebracht und dann werden der Oberstempel 37 und der Unterstempel 35 relativ gegeneinander bewegt, wobei die Schenkel 24 und 25 der U-förmigen Innenplatte in das feuerfeste Material eingepresst und mit diesem Material mitverpresst werden, so dass eine innige Berührung zwischen den Innenflächen der Aussenplatten und dem feuerfesten Material nach Beendigung des Pressvorganges bewirkt wird.
In den meisten Fällen wird vorzugsweise so vorgegangen, dass die Innenplatten aus einander gegen- überliegend angeordneten U-förmigen Elementen gebildet werden, wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. In diesem Falle hat die U-förmige Platte 22'verhältnismässig kürzere Schenkel 24'und 25'. Ferner wird noch eine Innenplatte 22"verwendet, welche die gleichen Dimensionen und die gleiche Form wie die Platte 22'aufweisen kann und einen Schenkel 24", der mit dem Schenkel 24'der Innen- platte 22'in einer Ebene liegt, und einen Schenkel 25", der mit dem Schenkel 25'der Innenplatte 22' in einer Ebene liegt, und eine. Grundplatte 23" hat, die entlang der Längsmittelebene der Grundplatte 30 der Aussenplatte 28 an diese angeschweisst ist.
In die Pressform wird in geöffnetem Zustand, wobei die Aussenplatte 20 und die Innenplatte 22'an dem Oberstempel 37 gehaltert sind, feuerfestes Material eingebracht, welches den freien Raum innerhalb der unteren Aussenplatte 28 und der Innenplatte 22" ausfüllt, worauf der Ober- und der Unterstempel gegeneinander bewegt werden und einen Pressdruck ausüben, durch welchen das feuerfeste Material um die Schenkel 24'und 25', sowie 24"und 25"der Innenplatten und um die Innenflächen der Aussenplatten verpresst wird, bis die Innenplatten einander beinahe berühren und nur durch einen schmalen Strei- fen 40 aus feuerfestem Material getrennt sind.
Es ist ersichtlich, dass gemäss der vorliegenden Erfindung eine sehr feste, einfache und billige Verankerung der Innenplatten erfolgt, so dass diese vor dem Verpressen und während des Verpressens in der geeigneten Lage zueinander verbleiben und ein ausserordentlich fester Stein geschaffen wird, der gegen Absplittern sehr widerstandsfähig ist.
Es ist festzuhalten, dass, wenn auch die dargestellten Steine an vier Seitenflächen Aussenplatten aufweisen, die Anzahl der Aussenplatten, wenn dies gewünscht wird, abgeändert werden kann und gegebenenfalls Aussenplatten an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen (d. h. den Seitenflächen, die an den relativ gegeneinander bewegten Stempeln anliegen) verwendet und die Aussenplatten an den beiden andern Seitenflächen weggelassen werden können.