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Grossformatiger Block aus basischem oder neutralem feuerfestem Material mit Metall- einlagen
Zur Auskleidung von bestimmten metallurgischen Öfen, insbesondere Elektro-Öfen, verwendet man heute auch grossformatige Blöcke im Gewicht von mindestens einigen hundert Kilo, die ausserhalb des Ofens gestampft und dann mittels Hebezeug in den Ofen eingesetzt werden. Die Verwendung solcher Blöcke erlaubt es, die Ofenzustellung zu beschleunigen und damit die Ofenstillstände abzukürzen.
Diese Blöcke werden meist um ein Gerippe aus Stabeisen gestampft, welche Stabeisen an ihren aus dem Block hervorragenden Enden zugleich als Halteorgane für das Einhängen der Hebezeuge beim Zustellen dieser Blöcke benützt werden können. Ebenso ist es bekannt, in diese Blöcke Einlagen nichtmetallischer Art, wie z. B. aus Carborundum oder Graphit, in beliebiger Form und Art einzubauen, die die Wärme aus der hochwärmebeanspruchten Innenseite des Ofens an die kühleren Aussenseiten des Blockes ableiten.
Es hat sich gezeigt, dass Blöcke dieser Art an ihrer feuerseitigen Oberfläche ziemlich bald Abplatzungen u. ähnl. Zerstörungen erleiden. Diese Schäden sind dadurch bedingt, dass beim Betrieb des Ofens, wenn die Temperatur mit Hilfe des Heizmediums über den Schmelzpunkt des Einsatzgutes erhöht wird, auch die Temperatur der feuerfesten Wand sehr hoch ansteigt. Beim Abstich des Einsatzgutes wird nämlich der Ofen zum grössten Teil entleert, kalte Aussenluft strömt in den Ofen ein und kühlt die Ofenwandungen an der Oberfläche sehr rasch ab.
Bei wiederholtem Auftreten dieses Temperaturwechsels, bedingt durch den Ofenbetrieb, entstehen Spannungen in den obersten Bereichen der Blöcke, schliesslich kommt es zu Sprüngen und als Folge davon zu Abplatzungen des Ofenfutters, die bei fortgesetztem Betrieb nach innen weitergehen und zu einer Zerstörung der Zustellung führen.
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oder gerüttelter Block aus basischem oder neutralem, feuerfestem Material mit Metalleinlagen vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Einlagen, welche flächige Beschaffenheit haben und nährungsweise über die gesamte Blocktiefe reichen, gleichmässig über die gesamte Blocklänge verteilt sind, gegenseitige Abstände in der Grössenordnung von Zentimetern besitzen und zur feuerseitigen Oberfläche des Blockes im rechten bis ungefähr rechten Winkel verlaufen.
Aus Gründen der fabrikatorischen Vereinfachung des Herstellungsvorganges von Blöcken, die durch Stampfen oder Rütteln hergestellt sind und kreisringsektorförmige Grundrissform aufweisen, empfiehlt es sich, dass die Einlagen parallel zur Verdichtungsrichtung der Blockmasse, d. h. in lotrechter Richtung verlaufen.
Es ist bekannt, feuerfeste Ziegel, d. h. Gebilde von relativ geringen Abmessungen, mit Metalleinlagen in Form von Metall- oder Metalloxydfolien zu versehen, wobei diese Einlagen auch schon so ausgeführt wurden, dass sie ein System von wabenartigen Zellen ergeben (österr. Patentschrift 152696). Ferner ist für feuerfeste Steine (aber nicht Blöcke) grossen Querschnittes vorgeschlagen worden, Metalleinlagen, u. zw. vorzugsweise solche durchbrochener Art, in der Weise in den Stein einzubetten, dass sie sich in Längsrichtung des Steines erstrecken, wobei diese Einlagen nur unwesentlich kürzer sind als die Steinlänge (brit. Patentschrift Nr. 696, 311). Solche Einlagen sind auch schon so verlegt worden, dass sie in der Richtung des Wärmeflusses verlaufen.
Der erfindungsgemässe Block ist keine proportionale Vergrösserung der bekanntgewordenen, Metalleinlagen besitzenden Steine. Soweit man in Richtung des Wärmeflusses verlaufende Metalleinlagen vorgesehen hat, erstrecken sich diese nicht über die gesamte Steindicke ; anderseits sind die bekannten, den gesamten Stein durchsetzenden Einlagen nicht gleichmässig über die Steinlänge verteilt worden. Es ist aber auch in Betracht zu ziehen, dass die Übertragung von Massnahmen, die für die Herstellung von feuerfesten Steinen normaler Grösse und selbst übernormaler Grösse bekanntgeworden sind, auf grossformatige Blöcke der eingangs genannten Art sich keinesfalls von selbst nahelegt.
Vergleicht man einen grossformatigen Block mit einem gemauerten Auskleidungsstück gleicher Grösse, so erkennt man, dass letzteres ein Körper ist, der von zahlreichen Mörtelfugen durchsetzt ist, die die auftretenden Spannungen weitgehend aufzunehmen vermögen. Der Entfall dieser zahlreichen Fugen schafft in gestampften Blöcken ungünstige, kaum beherrschbare Kräfteverhältnisse, als deren Folge die eingangs erwähnten Schäden auftreten.
Die erfindungsgemässen Massnahmen führen nun dazu, dass der Block gewissermassen eine grosse Zahl von örtlich definierten, gleichmässig über den Block verteilten und durch dessen Gesamtdicke reichende, metallbewehrte Bereiche ausbildet, welche die auftretenden Spannungen teilweise aufnehmen ; Sprünge werden der
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Unterteilung des Blockes durch die Einlagen wegen nicht jenes verderbliche Ausmass annehmen können, wie dies für die Blöcke bekannten Aufbaues der Fall ist.
In der schematischen Zeichnung ist ein Block mit kreisringsektorförmiger Umrissform dargestellt, in welchem die erfindungsgemäss angeordneten Einlagen 1, gebildet aus Blechplatten, ersichtlich sind, welche zur Feuerseite des Blockes senkrecht und in der Richtung a verlaufen, in welcher der Block gestampft oder gerüttelt wird. Der Abstand der Platten 1 untereinander beträgt zweckmässig etwa 2-15 cm.
Man geht am besten so vor, dass man auf einer metallischen oder andern Grundplatte, welche die Form der Grundfläche des herzustellenden Blockes besitzt, die metallischen Zwischenlagen durch Anschweissen, Annieten oder sonstwie befestigt. Diese Zwischenlagen bestehen aus einem dünnwandigen Metallblech oder Metallgeflecht, damit das Metall nach Einbau des Blockes in den Ofen durchoxydiert und nicht etwa teilweise ausschmilzt. Sind nun die Zwischenlagen an der Grundplatte befestigt, so können sie, falls sie grosse Länge besitzen, auch noch durch Querverbindungen versteift werden, damit die Abstände der einzelnen Platten voneinander während der folgenden Verdichtung gewahrt bleiben. Das so erhaltene Metallskelett wird an allen vier Vertikalseiten mit Schalungen versehen und es kann nun in die auf diese Weise gebildete Form das feuerfeste Material eingebracht werden.
Dieses besteht vorzugsweise aus Magnesit, gesintert oder geschmolzen, oder aus Dolomit, oder einer der Temperatur des metallurgischen Prozesses angepassten Mischung aus Magnesit und Dolomit. Ebenso sind Mischungen aus Chromerz und Magnesit möglich, jedoch müssen die feuerfesten Materialien basischer Natur sein, da saure feuerfeste Stoffe, wie z. B. Silikate, mit den entstehenden Metalloxyden reagieren und leicht schmelzbare Schlacken bilden.
Das feuerfeste Material kann mit oder ohne Bindemittel eingebracht werden.
Es ist üblich, grossformatige Blöcke durch Stampfen einer feuerfesten Masse in einer Form herzustellen.
Dieses Verfahren kann dann auf Schwierigkeiten stossen, wenn die erfindungsgemässen Einlagen nahe nebeneinander liegen, wie dies im Hinblick auf die Erhöhung der Lebensdauer solcher Blöcke erwünscht ist.
In einem solchen Falle erfolgt die Verdichtung der feuerfesten Masse zweckmässiger durch Rütteln.
Die so erhaltenen Blöcke werden dann gelagert und bei Bedarf in den Ofen eingesetzt. Zum Einsetzen werden in Hüttenbetrieben verwendete Hebezeuge gebraucht. Um diese Hebezeuge ansetzen zu können, kann man z. B. einzelne metallische Zwischenplatten bereichsweise über die Blockoberseite vorragen lassen, wobei die Verankerung der Einlagen in der Blockmasse ausreicht, um den Block durch Erfassen der vorragenden Bereiche transportieren zu können. Zweckmässig ist es, wenn die Einlagen an einer Grundplatte befestigt sind, welche den Boden der Stampfform bildet und nach Herstellung des Blockes mit diesem verbunden bleibt.
Wird ein erfindungsgemässer Block in einen Ofen eingesetzt und erwärmt, so oyxdieren die metallischen Zwischenwände von der Oberfläche her infolge der hohen Temperatur. Die entstehenden Oxyde reagieren mit den basischen Stoffen der Auskleidung und bilden Magnesium- oder Kalzium-Ferrite. Diese Ferrite schweissen oder sintern an der ganzen Oberfläche, die erhitzt wird, zu einem Überzug zusammen, der nach den kühleren Zonen der Auskleidung hin an den metallischen Zwischenwänden verankert ist. Die Lebensdauer eines solchen Blockes ist dadurch merklich verbessert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Grossformatiger, durch Stampfen oder Rütteln hergestellter geschichteter Block aus basischem oder neutralem, feuerfestem Material mit zur feuerseitigen Oberfläche des Blockes im rechten bis ungefähr rechten Winkel verlaufenden Schichtflächen und mit Metalleinlagen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einlagen, welche flächige Beschaffenheit haben und näherungsweise über den gesamten Blockquerschnitt reichen, parallel zur Verdichtungsrichtung der Blockmasse verlaufen, gleichmässig über die gesamte Blocklänge verteilt sind und gegenseitige Abstände in der Grössenordnung von Zentimetern besitzen.