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Feuerfester, ungebrannter Stein, insbesondere Hängestein, und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen feuerfesten ungebrannten Stein, insbesondere einen Hängestein, der aus voneinander getrennt angeordneten Materialien verschiedenartiger Beschaffenheit aufgebaut ist, und Ver- fahren zu seiner Herstellung. Unter der Bezeichnung"ungebrannter Stein"ist dabei im Sinne der übli- chen Definition ein nur getrockneter Stein, der als solcher erstmals bei seiner Verwendung gebrannt wird, zu verstehen. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf Steine auf der Grundlage von gebranntem Ma- gnesit und/oder Chromit.
Es ist bereits bekannt, zur Auskleidung von Drehrohröfen feuerfeste Steine zu verwenden, die aus zwei Teilen mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften bestehen, nämlich einem besonders feuer- festen Teil, der gegen das heisse Ofeninnere zu liegen kommt, und einem wärmeisolierenden Teil, der an den Ofenmantel angrenzt. Diese Steine werden auf die Weise hergestellt, dass entweder zwei durch gesonderte Pressvorgänge erhaltene Steinteile miteinander durch eine feuerfeste Zement-oder Mörtel- masse, z. B. auf der Basis von Ton mit einem Gehalt an Wasserglas, verbunden werden oder aber der eine der beiden Steinteile vorgeformt, dann in eine Pressform eingebracht und in dieser gemeinsam mit dem feuerfesten Material für den zweiten Steinteil verpresst wird.
Auf alle Fälle liegt demnach, welches Verfahren bei der Herstellung dieser Steine auch immer angewandt wird, ein Stein mit zwei Schichten vor, deren Grenzfläche horizontal verläuft. Bei Steinen ähnlicher Art sind die einzelnen Steinteile durch Vorspringe auf dem einen Teil und entsprechende Ausnehmungen auf dem zweiten Teil, gegebenenfalls unter zusätzlicher Anwendung von feuerfesten Zementen an den Berührungsflächen, miteinander vereinigt.
Ferner sind aus Teilen verschiedener physikalischer Eigenschaften aufgebaute feuerfeste Verbundsteine bekannt, die dadurch erhalten werden, dass die als Ausgangsstoffe verwendeten verschiedenen einzelnen feuerfesten Stoffe schichtweise in eine Pressform eingebracht werden, so dass diese Stoffe die Form in einem zur Herstellung des fertigen vollständigen Steines ausreichenden Masse ausfüllen, worauf die Verfestigung des Formeninhalts in einem einzigen Pressvorgang zwecks Erzielung eines monolithischen Steines vorgenommen wird. Die einzelnen, den Stein bildenden Materialschichten können dabei unter Ausbildung von verzahnt ineinander übergehenden Übergangszonen angeordnet sein. Auch bei diesen Steinen liegt ein praktisch horizontaler Übergang zwischen den Materialschichten vor.
Die angeführten Verbundsteine können zu einem grossen Teil sowohl in gebranntem als auch in ungebranntem Zustand verwendet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich nur auf ungebrannte Verbundsteine. Ganz allgemein kann in diesem Zusammenhang gesagt werden, dass sich in ungebrannten Steinen während ihrer Verwendung im Ofen entsprechend der Temperatur bzw. dem in den Steinen herrschenden Temperaturgefälle verschiedene Zonen ausbilden, die letzten Endes ein Absplittern bzw. Abreissen von Steinpartien zur Folge haben. Dieser Umstand ist insbesondere bei Deckensteinen und hier vor allem bei aufgehängten Deckensteinen von Bedeutung. Es konnte festgestellt werden, dass das Abfallen von Steinstücken nicht während des ersten Teiles der Ofenreise, sondern immer erst beim ersten Abstellen des Ofens auftritt.
Zu diesem Zeitpunkt liegt in der Regel eine Steinstärke von etwa 200 mm vor. Auf Grund dieser Feststellung wird nun vorausgesetzt, dass der in einer Entfernung von etwa 200 mm vom kalten Steinende liegende Bereich eine besonders gefährliche Zwischenzone darstellt, und es wird in Weiterverfolgung dieses Gedankenganges vorgeschlagen, die genannte Zwischenzone zu verstärken. Gemäss
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der Erfindung wird diese Verstärkung dadurch bewirkt, dass in der Zwischenzone des Steines ein vorge- formtes StUck, das im folgenden als EinpressstUck bezeichnet wird, aus gebranntem, feuerfestem Mate- rial angeordnet wird.
Beispielsweise kann erwähnt werden, dass im Falle von ungebrannten Steinen auf der Grundlage von Magnesit, Chromit oder Mischungen dieser Stoffe das gebrannte Einpressstuck zweck- mässig aus Sinter-oder Schmelzmagnesia, Chromit, Magnesitchrom oder Chrommagnesit bestehen kann.
Die Herstellung solcher Steine erfolgt auf die Weise, dass das den ungebrannten, feuerfesten Steinkörper bildende Material zusammen mit dem vorgebildeten Einpressstuck in einer Pressform gemeinsam verpresst wird, so dass zwischen dem ungebrannten Steinkörper und dem durch Pressdruck darin eingeformten Ein- pressstück ein sehr fester Zusammenhalt bewirkt wird. Bei einer besonderen Ausführungsform des Steines gemäss der Erfindung bildet eine Fläche des Einpressstückes einen Teil einer Fläche des Steinkörpers und schliesst demnach mit dieser Steinfläche bündig ab.
Steine dieser Art lassen sich am zweckmässigsten auf die Weise herstellen, dass das Einpressstück auf den Boden einer Pressform aufgelegt, dann in die Press- form loses feuerfestes Material eingebracht und zusammen mit dem Einpressstück verpresst wird. Solche
Steine können auch dadurch erhalten werden, dass das Einpressstück in den entsprechend vorgeformten Steinkörper aus ungebranntem Material unter Anwendung eines Klebemittels oder feuerfesten Zements eingebracht wird, doch haben derartige Steine keineswegs die mechanische Festigkeit bzw. den festen
Zusammenhalt wie Steine, bei welchen durch gemeinsames Verpressen des Steinkörpermaterials mit dem EinpressstUck eine innige Verbindung dieser beiden Steinteile miteinander bewirkt worden ist.
Die innige
Verbindung der Steinteile kann dadurch noch verbessert werden, dass das Einpressstück konisch, vorzugs- weise doppelt-konisch, ausgebildet ist oder Verzahnungen oder ähnliche Konturen aufweist, so dass selbst bei einem starken Verschleiss der Steine ein Herausfallen der Einpressstücke oder ein Abrutschen der mür- ben Steinteile der'Zwischenzone weitgehend verhindert wird.
Die Herstellung von Steinen, bei welchen das Einpressstück nicht mit einer Steinseitenfläche bündig abschliesst, ist insoferne schwieriger, als ein blosses Verpressen des feuerfesten Materials mit einem darin allseitig eingeschlossenen EinpressstUck häufig zu einem Bruch desselben führt. Dieser Nachteil kann jedoch praktisch zur Gänze vermieden werden, wenn mit dem Einpressstück ein daran angrenzendes, in der Pressform darunter liegendes Metallstück verpresst wird.
Zu diesem Zweck wird auf den Boden der für die Steinherstellung verwendeten Pressform oder gegebenenfalls auf eine den Boden bedeckende dünne Schicht von feuerfestem Material zuerst ein dem betreffenden Querschnitt des EinpressstUckes zumindest entsprechendes Metallstück, d. h. also ein Metallstück von gleichen oder zweckmässig grösseren Dimensionen in bezug auf die die Berührungsfläche mit dem Einpressstück bildende Fläche, insbesondere aus Eisen oder kohlenstoffhaltigem Stahl, z.
B. in kompakter Form oder in Form eines U mit nach unten gerichteten Schenkeln (umgekehrte U-Form), gelegt und auf dieses dann das Einpressstbck aufgelegt, worauf die Pressform mit feuerfestem Material gefüllt wird und das Verpressen erfolgt. Die auf diese Weise hergestellten Steine enthalten somit neben dem in ihrem Inneren befindlichen Einpressstück gegen die Steinoberfläche zu noch ein Metallstück. Dieses schliesst, wenn es bei der Steinherstellung direkt auf den Boden der Pressform aufgelegt wurde, im Falle einer kompakten Form mit der Steinoberfläche bündig ab, wogegen es im Falle der Ausbildung in Form eines umgekehrten U eine Ausnehmung in der Steinoberfläche darstellt.
Zur besseren Verankerung im Steinmaterial soll das Metallstück Zungen, Lappen oder ähnliche Vorsprünge aufweisen und/oder konisch ausgebildet sein ; ferner kann es, um eine gute Abstützung des Einpressstückes zu ermöglichen, Ansätze haben, die das Einpressstuck umgreifen bzw. umranden.
Es ist jedoch auch möglich, bei der Verpressung des feuerfesten Materials mit dem Einpressstlick auf den Boden der Pressform als Unterlage für das Einpresssttick ein verhältnismässig dunnes Metallstück aufzulegen, es nach erfolgter Verpressung zum Stein aus dem Stein zu entfernen und die auf diese Weise gebildete Ausnehmung mit einer feuerfesten Mörtel- oder Zementmasse auszufüllen, so dass als Ergebnis ein Stein mit einem Einpressstück, aber ohne Metalleinlage vorliegt.
Aus dem oben Vorgebrachten ist ersichtlich, dass in Anbetracht der Lage der besonders zu beachtenden Zwischenzone vor allem im Falle von Hängesteinen, insbesondere im Falle der sogenannten Laschenoder Lochsteine, das sind Steine, deren Aufhängung mit Hilfe einer am kalten Steinende angebrachten Aufhängelasche oder einer durch den Stein in seinem oberen Ende seitlich hindurchgehenden Durchbohrung bewirkt wird, das EinpressstUck nahe dem kalten Steinende angeordnet sein soll. Bei Lochsteinen kann das Einpressstück gegebenenfalls die erforderliche Durchbohrung zum Aufhängen aufweisen.
Durch die Verwendung von Steinen gemäss der Erfindung wird es möglich, ein Abfallen bzw. Absplittern von Steinstücken bei ungebrannten Steinen weitestgehend auszuschalten und damit die ungebrannten Steine in dieser Hinsicht den gebrannten Steinen praktisch gleichwertig zu machen. Die Steine gemäss der Erfindung lassen sich ferner aber auch ohne Schwierigkeiten und ohne Gefahr eines Zerdrückens
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oder Zerbrechens der Einpressstücke herstellen und die Einpressstücke brauchen nur eine verhältnismässig geringe Grösse aufzuweisen-im Falle von Normalsteinen sind z. B. Einpressstucke einer Grösse von 30 x 40 x 150 mm durchaus ausreichend -, so dass die Steine verhältnismässig billig sind.
Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf einige in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiele von Steinen näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen gemäss der Erfindung mit einem gebrannten Einpressstück versehenen Stein. Die Fig. 2a und 2b sind Querschnitte nach der Linie II-II in Fig. 1 und zeigen zwei verschiedene Anordnungen des Einpressstückes im Steinkörper, wobei gemäss Fig. 2a ein mitverpresstes Metallstück im Stein vorliegt, und Fig. 3 zeigt ein doppelkeilig ausgebildetes Einpressstück.
Der in Fig. 1 veranschaulichte Stein ist mit Aussenplatte und Innenplatten bewehrt, wobei aus Gründen deutlicherer Darstellung in der Zeichnung nur der mit feuerfestem Material erfüllt Raum des ungebrannten Steinkörpers, nicht aber das feuerfeste Material selbst dargestellt ist. Der ungebrannte
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che 6 bzw. 7 mit einer Aussenplatte ummantelt. Am Stein kann oben, also am kalten Steinende 6, in geeigneter Weise und Lage eine Aufhängelasche 8 angeordnet sein. In den ungebrannten Steinkörper ist in seinen oberen Teil ein gebranntes Einpressstück 9 eingeformt. Dieses Einpressstück liegt beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einem kleinen Abstand a vom kalten Ende des Steines und erstreckt sich nicht ganz bis zur mittleren Höhe des Steines nach unten.
Unterhalb des Einpressstückes 9 sind im feuerfesten Material des ungebrannten Steinkörpers an zwei einander gegenüberliegenden Aussenplatten vertikale Innenplatten 10 angeordnet, von denen jeweils zwei einander in einer Ebene im feuerfesten Material des ungebrannten Steinkörpers unter Freibleiben eines kleinen Abstandes 11 zwischen ihren inneren Kanten gegenüberliegen.
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rungsbeispielen die Form eines Parallelepipeds, dessen vordere Fläche nach Fig. 2a innerhalb des Steinkörpers 1 und nach Fig. 2b in der Ebene der Vorderfläche 3 des ungebrannten Steinkörpers 1 liegt.
Gemäss Fig. 2a ist anschliessend an das Einpressstück 9 gegen die Seitenflächen 3 des ungebrannten Steinkörpers zu und mit dieser bündig abschliessend ein Metallstück 16 angeordnet, das seitlich Zungen 17 zur
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per einfach direkt auf den Boden der Form aufgelegt werden kann.
Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform des EinpressstUckes, bei welchem jeweils zwei einander gegenüberliegende Flächen in Längsrichtung des Steines gegeneinander geneigt sind. Beim Einpressstück nach Fig. 3 sind z. B. die vordere und hintere Fläche 12 und 13 von unten nach oben konvergent, wogegen die beiden Seitenflächen 14 und 15 von oben nach unten konvergieren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Feuerfester, ungebrannter Stein, insbesondere Hängestein, vorzugsweise auf der Grundlage von Magnesit und/oder Chromit, der aus voneinander getrennt angeordneten Materialien verschiedenartiger Beschaffenheit aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das den ungebrannten, feuerfesten Steinkörper (1) bildende Material durch Pressdruck ein vorgebildetes Stück (Einpressstück ; 9) ans gebranntem, feuerfestem Material eingeformt ist.
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Refractory, unfired stone, especially hanging stone, and process for its manufacture
The invention relates to a refractory, unfired stone, in particular a hanging stone, which is made up of materials of different types, arranged separately from one another, and to a method for its production. The term "unfired stone" is to be understood in the sense of the customary definition as a stone that has only been dried and that is fired as such for the first time when it is used. The invention preferably relates to stones based on calcined magnesite and / or chromite.
It is already known to use refractory bricks for lining rotary kilns, which consist of two parts with different physical properties, namely a particularly refractory part that comes to rest against the hot furnace interior, and a heat-insulating part that is attached to the furnace shell adjoins. These stones are produced in such a way that either two stone parts obtained by separate pressing processes are bonded together with a refractory cement or mortar mass, e.g. B. be connected on the basis of clay with a content of water glass, or one of the two stone parts is preformed, then placed in a mold and pressed together with the refractory material for the second stone part.
In any case, whichever method is used to manufacture these stones, there is a stone with two layers, the boundary surface of which runs horizontally. In the case of stones of a similar type, the individual stone parts are united with one another by projections on one part and corresponding recesses on the second part, optionally with the additional use of refractory cements on the contact surfaces.
Furthermore, refractory composite bricks composed of parts of different physical properties are known, which are obtained by introducing the various individual refractory substances used as starting materials into a press mold in layers so that these substances fill the mold in a mass sufficient to produce the finished, complete brick , after which the solidification of the contents of the mold is carried out in a single pressing process in order to obtain a monolithic stone. The individual material layers forming the stone can be arranged with the formation of interlocking transition zones. With these stones, too, there is a practically horizontal transition between the material layers.
Most of the composite stones listed can be used both in the fired and in the unfired state. The present invention relates only to unfired composite bricks. In general, it can be said in this context that different zones develop in unfired stones during their use in the kiln, depending on the temperature or the temperature gradient prevailing in the stones, which ultimately result in the stone parts splintering or tearing off. This fact is particularly important with ceiling stones and here especially with suspended ceiling stones. It was found that pieces of stone did not fall off during the first part of the kiln journey, but only when the kiln was first switched off.
At this point, the stone is usually around 200 mm thick. On the basis of this finding, it is now assumed that the area at a distance of about 200 mm from the cold stone end represents a particularly dangerous intermediate zone, and it is proposed, following this line of thought, to reinforce said intermediate zone. According to
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According to the invention, this reinforcement is brought about by arranging a preformed piece, which is referred to below as a press-in piece, made of fired, refractory material, in the intermediate zone of the stone.
For example, it can be mentioned that in the case of unfired bricks based on magnesite, chromite or mixtures of these substances, the fired press-in piece can expediently consist of sintered or fused magnesia, chromite, magnesite chromium or chromium magnesite.
The production of such stones takes place in such a way that the material forming the unfired, refractory stone body is pressed together with the preformed press-in piece in a press mold, so that a very firm cohesion is created between the unfired stone body and the press-in piece molded into it becomes. In a special embodiment of the stone according to the invention, a surface of the press-in piece forms part of a surface of the stone body and is therefore flush with this stone surface.
Stones of this type can most expediently be produced in such a way that the press-in piece is placed on the bottom of a press mold, then loose refractory material is introduced into the press mold and pressed together with the press-in piece. Such
Bricks can also be obtained by inserting the press-in piece into the appropriately pre-formed brick body made of unfired material using an adhesive or refractory cement, but such bricks by no means have the mechanical strength or the firm one
Cohesion like stones, in which an intimate connection of these two stone parts has been brought about by joint pressing of the stone body material with the press-in piece.
The intimate one
The connection of the stone parts can be further improved by the fact that the press-in piece is conical, preferably double-conical, or has teeth or similar contours, so that the press-in pieces fall out or the brittle slips off even if the stones are severely worn Stone parts of the intermediate zone is largely prevented.
The production of bricks in which the press-in piece does not end flush with a stone side surface is more difficult to the extent that simply pressing the refractory material with a press-in piece enclosed therein often leads to breakage of the same. However, this disadvantage can practically be completely avoided if the press-in piece is used to press an adjacent metal piece, which is located below it in the press mold.
For this purpose, a metal piece at least corresponding to the relevant cross-section of the press-in piece is first placed on the bottom of the press mold used for stone production or, if necessary, on a thin layer of refractory material covering the bottom, i.e. H. So a metal piece of the same or suitably larger dimensions with respect to the surface forming the contact surface with the press-in piece, in particular made of iron or carbon steel, e.g.
B. in compact form or in the form of a U with legs pointing downwards (inverted U-shape), and then placed the Einpressstbck on this, whereupon the mold is filled with refractory material and the pressing takes place. The stones produced in this way thus contain a piece of metal in addition to the press-in piece located in their interior against the stone surface. If it was placed directly on the bottom of the press mold during the stone production, this closes flush with the stone surface in the case of a compact shape, whereas it represents a recess in the stone surface in the case of an inverted U shape.
For better anchoring in the stone material, the metal piece should have tongues, tabs or similar projections and / or be conical; Furthermore, in order to enable the press-in piece to be supported well, it can have lugs which embrace or border the press-in piece.
However, it is also possible when pressing the refractory material with the press-in piece on the bottom of the mold as a base for the press-in piece, to remove it from the stone after pressing it into the stone and to include the recess formed in this way a refractory mortar or cement mass, so that the result is a stone with a press-in piece but without a metal insert.
From what has been said above, it can be seen that, in view of the location of the intermediate zone, which must be particularly observed, especially in the case of hanging stones, especially in the case of so-called lug or perforated stones, these are stones that are suspended with the help of a suspension strap attached to the cold stone end or one through the Stone is effected in its upper end laterally penetrating through hole, the press-in piece is to be arranged near the cold stone end. In the case of perforated stones, the press-in piece can optionally have the necessary through-hole for hanging.
The use of stones according to the invention makes it possible to largely eliminate falling or splintering of stone pieces in the case of unfired stones and thus to make the unfired stones practically equivalent to the burned stones in this respect. The stones according to the invention can, however, also be moved without difficulty and without the risk of crushing
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or breaking the press-in pieces and the press-in pieces only need to be of a relatively small size - in the case of normal stones, for. B. Press-in pieces of a size of 30 x 40 x 150 mm are quite sufficient - so that the stones are relatively cheap.
The invention will be explained in more detail below with reference to some exemplary embodiments of stones illustrated in the drawing. 1 shows a perspective view of a stone provided with a fired press-fit piece according to the invention. 2a and 2b are cross-sections along the line II-II in Fig. 1 and show two different arrangements of the press-in piece in the stone body, whereby according to Fig. 2a a co-pressed metal piece is present in the stone, and Fig. 3 shows a press-in piece designed as a double-wedge.
The stone illustrated in Fig. 1 is reinforced with outer plate and inner plates, whereby for reasons of clear representation in the drawing only the space of the unfired stone body filled with refractory material is shown, but not the refractory material itself. The unfired one
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surface 6 or 7 coated with an outer plate. At the top of the stone, that is to say at the cold stone end 6, a suspension bracket 8 can be arranged in a suitable manner and position. A fired press-fit piece 9 is molded into the unfired stone body in its upper part. In the illustrated embodiment, this press-in piece is at a small distance a from the cold end of the stone and does not extend all the way down to the middle height of the stone.
Below the press-in piece 9, vertical inner plates 10 are arranged in the refractory material of the unfired stone body on two opposing outer plates, two of which are opposite each other in a plane in the refractory material of the unfired stone body, leaving a small distance 11 between their inner edges.
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Approximate examples the shape of a parallelepiped, the front surface of which is located within the stone body 1 according to FIG. 2a and in the plane of the front surface 3 of the unfired stone body 1 according to FIG. 2b.
According to Fig. 2a, a metal piece 16 is arranged next to the press-in piece 9 against the side surfaces 3 of the unfired stone body and flush with this, the laterally tongues 17 for
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can simply be placed directly on the bottom of the mold.
Fig. 3 shows a special embodiment of the press-in piece, in which two opposing surfaces are inclined towards one another in the longitudinal direction of the stone. In the press-fit according to FIG. 3, for. B. the front and rear surfaces 12 and 13 convergent from bottom to top, while the two side surfaces 14 and 15 converge from top to bottom.
PATENT CLAIMS:
1. Refractory, unfired stone, in particular hanging stone, preferably on the basis of magnesite and / or chromite, which is composed of materials of various types arranged separately from one another, characterized in that the material forming the unfired, refractory stone body (1) is pressed into place a pre-formed piece (press-in piece; 9) is molded onto the fired, refractory material.