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Verfahren zur Herstellung eines mit Blech ummantelten, feuerfesten Steines
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit Blech ummantelten feuerfesten Steines, wobei ein oxydierbarer, vorgeformter Blechbehälter feststehenden Umfanges mit einer vorbestimmten Menge eines feuerfesten Gemisches gefüllt und dieses Gemisch hierauf verdichtet wird. Steine dieser Art werden weitgehend in metallurgischen Öfen, insbesondere in Herdöfen, z. B. basischen Martinöfen zur Herstellung von Stahl verwendet. Der feuerfeste Stein ist üblicherweise auf vier Seiten ummantelt, während die Enden nicht ummantelt sind, doch können auch weniger als vier Seiten ummantelt und auch die Stirnenden ummantelt sein.
Die auf dem feuerfesten Stein befindlichen äusseren Blechplatten sollen hauptsächlich zwischen benachbarten Steinen ein Bindemittel bilden, das die Öfenausmauerung widerstandsfähiger gegen Wärmestösse und gegen die Angriffe von Ofengasen und Schlacken macht. Beim Betrieb oxydieren und schmelzen die Blechplatten, so dass die benachbarten Steine zu einer mehr oder weniger monolithischen Struktur verschmelzen, die sich auf der zum Innenraum des Ofens weisenden Oberflächen befindet. Gleichzeitig behalten die in der Ofenwand weiter zurückliegenden Blechplatten ihre Integrität, so dass sie einen Träger für die Ofenwand während der Ofenreise bilden.
Die feuerfesten Steine ohne aussenliegende Blechplatten sind Wärmestössen stärker unterworfen und zerteilen sich infolge der Änderungen im Ofenwärmemauerwerk, die infolge der Angriffe durch Schlacken und Ofengase entstehen, schneller als feuerfeste Steine mit aussenliegenden Blechplatten.
Es gibt zahlreiche Verfahren, um diese Gehäuse auf einen feuerfesten Stein anzubringen. Ein Verfahren besteht darin, das Steingemisch in eine vorher in einen Pressenhohlraum eingesetzten U-förmigen Blechteil zu pressen, so dass ein Blechmantel auf drei Seiten des Steines gebildet wird. Die vierte Seite wird dann frei von Blech gelassen oder es kann vom oberen Stössel der Presse ein Blech aufgebracht werden. In diesem letzterwähnten Falle weist die aufgesetzte Blechplatte Vorsprünge auf, die die Blechplatte mit dem Stein verankern. Bei einem andern Verfahren wird ein rinnenförmige Blechteil vorgeschriebener Grösse verwendet und der Blechteil wird gespreizt, worauf der vorher geformte Stein in den rinnenförmigen Blechteil eingesetzt wird, der dann in seine normale Stellung zurückfedert, so dass der Stein durch die Federwirkung des Blechteiles gehalten wird.
Bei diesem Verfahren können Klebstoffe zum Festhalten des Steines verwendet werden.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von ummantelten feuerfesten Steinen besteht darin, einen feuerfesten Stein in üblicher Weise herzustellen und dann zwei U-förmige Blechteile über den Stein von entgegengesetzten Flächen her aufzubringen, so dass sich die Schenkel der U-Bleche überlappen. Die sich überlappenden Schenkel werden dann durch Punktschweissung miteinander verbunden, um einen Stein zu bilden, der auf zwei Seiten eine Blechlage doppelter Dicke aufweist.
Es ist ausserdem üblich, eine Blechplatte oder mehrere Blechplatten im Inneren des Steines anzuordnen, da hiedurch der Stein gegen die Einwirkung von Wärmestössen und gegen das Aufbrechen oder Abblättern infolge der Angriffe der Ofengase und Schlacken widerstandsfähiger wird. Diese innenliegenden Blechplatten werden in den Stein in solcher Weise angeordnet, dass ihre Längsabmessungen senkrecht zur Heissfläche des im Ofen eingemauerten Steines stehen. Die innenliegenden Blechplatten teilen dabei je-
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den Stein in zwei oder drei kleinere Steine, die durch Blechplatten voneinander getrennt sind. Infolge dieser innenliegcnden Blechplatten werden die Steine noch wiederstandsfähiger gegen die im Betrieb auftretenden zerstörenden Einflüsse als Steine, die nur die aussenliegenden Blechplatten aufweisen.
Das hauptsächlich benutzte Verfahren zum Einsetzen der innenliegenden Blechplatten in den Stein verwendet das bereits beschriebene Verfahren, bei dem der Stein in einen U-förmigen Blechteil geformt wird, der vorher in einen Pressenhohlraum eingesetzt worden ist. In diesem Verfahren wird ein zweiter U-förmiger Blechteil kleineren Querschnittes, aber von gleicher Länge und annähernd gleicher Höhe, in den U-förmigen den aussenliegenden Mantel für den Stein bildenden Blechteil eingesetzt. Der Stein wird dann gepresst, wobei gleichzeitig der aussenliegende Blechmantel auf drei Seiten und die beiden innenliegenden Blechplatten geformt werden. Zum Formen einer einzigen innenliegenden Blechplatte wird an Stelle des im Querschnitt kleineren rinnenförmigen Blechteiles ein T-förmiger Blechteil verwendet.
Die vierte Seite kann von aussen in der beschriebenen Weise mit einer Blechplatte abgedeckt werden. Nach einem andern Verfahren zur Herstellung von Steinen mit innenliegenden Blechplatten wird vorgeschlagen, einen kleineren Stein zu pressen und zwei oder drei derartiger Steine mit dazwischenliegenden Blechplatten zu einem Stein voller Grösse zusammenzusetzen, der also innenliegende und aussenliegende Blechplatten hat. Gemäss einem andern Verfahren wird ein Stein normaler Grösse in zwei oder drei kleinere Steine zersägt und diese Steine mit dazwischenliegenden Blechplatten zu einem zusammengesetzten Stein normaler Grösse vereinigt, so dass dieser zusammengesetzte Stein innenliegende und aussenliegende Blechplatten aufweist.
Wieder ein anderes Verfahren besteht darin, fabrikatorisch einen Kasten herzustellen, der die gleichen äusseren Abmessungen hat wie der herzustellende Stein. Dieser Kasten besteht aus zwei Seitenteilen und zwei Endteilen, hat jedoch keinen Deckenteil und keinen Bodenteil. Innerhalb des Kastens wird eine Platte oder werden zwei Platten kleinerer Abmessungen an den Seitenteilen befestigt, so dass sie den Kasten in zwei oder drei gleiche Teile teilen. Der fabrikatorisch hergestellte Blechkasten wird dann in den Pressenhohlraum mit der offenen Oberseite und der offenen Unterseite so eingelegt, dass durch die Wirkung der Presse das Steingemisch im Kasten verdichtet wird. Es wird also ein Stein hergestellt, der Blechplatten an den Enden und an den Seiten hat und indem ein oder zwei innenliegende Blechplatten vorhanden sind.
Aussenliegende Blechplatten werden dann an den beiden freien Flächen des Steines mittels Klebstoffes oder durch Verschweissen mit den andern Blechplatten befestigt.
Ein ebenfalls bekanntes Verfahren sieht die Verformung eines Steingemisches und eines Metallteiles in einer Presse zu einen mit Blech ummantelten Ziegelstein vor, wobei zwei V-förmige Rinnen oder auch eine einzige solche Rinne und eine flache Platte verwendet wird, wenn ein an vier Seiten umkleideter Ziegelstein hergestellt werden soll. Hiebei wird jedoch nicht ein Ziegelstein mit einem ununterbrochenen Metallmantel hergestellt, ausserdem sieht dieses Verfahren keine Vorverformung des Materials in der Metallform zufolge einer Reduktion des Volumens der Verkleidung zur Erzielung der endgültigen Dichte des feuerfesten Materials vor.
Die dreiseitige Metallhülle hat ausserdem einen Querschnitt, der die Form eines stumpfen Winkels aufweist, so dass das feuerfeste Material, wenn es in einer Pressform zusammengedrückt wird, in der Hülle, wie auch oberhalb derselben, in einem losen Zustande gehäuft bleiben kann und die sich nach auswärts erweiternden Seiten das feuerfeste Material daran hindern, sich zwischen der Metallhülle und der Pressform anzureichern.
Schliesslich wurde auch noch ein Verfahren bekannt, bei dem das in einen vorgeformtenMetallbehäl- ter eingefüllte Steinmaterial in einer hydraulischen Presse oder durch Stossen verdichtet wird. Das Steinmaterial lediglich durch hydraulischen Druck auf die gewünschte Dichte zu verformen ist zu wenig ver- lässlich, da die Übertragung des Druckes über grössere Bereiche des feuerfesten Materials bekanntlich äusserst schwierig ist.
Ziel der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung eines mit Blech ummantelten, feuerfesten Steines, welches die aufgezeigten Mängel der bekannten Verfahren vermeidet, was dadurch erreicht wird, dass der mit dem feuerfesten Material gefüllte Blechbehälter zu einem feuerfesten Stein von kleinerer Querschnittsfläche und kleinerem Rauminhalt als dieser Behälter verpresst wird.
Nach einem Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens empfiehlt es sich, in den Blechbehälter von feststehendem Umfang vor dem Füllen des Behälters mit einer vorherbestimmten Menge des feuerfesten Materials, eine dieses in Felder teilende Abstandsplatte einzusetzen. Nach einem andern Merkmal der Erfindung kann der metallummantelte Stein durchlöchert werden.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt
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Gehäuse fürSteingemisch ; Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht der in Fig. 3 dargestellten Form mit einer schematischen Darstellung einer Steinformpresse ; Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht eines fertigen Steines ; Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht einer Abänderung der in Fig. 2 dargestellten geometrischen Form ; Fig. 7 eine Endansicht einer geometrischen Form mit einem darin enthaltenen Abstandsstück ; Fig. 8 eine Endansicht des Steines, der aus der in Fig. 7 dargestellten Form geformt ist ; Fig. 9 eine Endansicht einer geometrischen Form mit einem darin enthaltenen abgeänderten Abstandsstück ; Fig. 10 eine Endansicht des Steines, der aus der in Fig. 9 dargestellten Form geformt ist ;
Fig. 11 eine schaubildliche Ansicht einer abgeänderten Gehäuseform mit in den Aussenwänden vorhandenen Lochungen, und Fig. 12 ist eine gebrochene schaubildliche Teilansicht einer abgeänderten Abstandsplatte mit gelochten Flanschen.
Eine flache Blechplatte 10, die eine beliebige vorherbestimmte Länge und Breite (Fig. l) hat, wird gerollt und die entgegengesetzten Kanten werden zu einer hohlen geometrischen Form 11 (Fig. 2) verbunden, die alle möglichen Abmessungen hinsichtlich Länge, Breite und Höhe haben kann. Die Hohlform wird auf den vorherbestimmten Querschnitt von gewünschtem Umfang und Profil durch übliche und be- kannte Blechformverfahren geformt und wird an den Kanten miteinander verbunden, um einen kontinuierlichen Querschnitt zu bilden. Der Querschnitt der Hohlform ist in Fig. 2 kreisförmig und ist in Fig. 6 elliptisch. Es kann jeder beliebige Querschnitt verwendet werden, dessen Umfang im wesentlichen gleich dem Umfang des herzustellenden feuerfesten Steines ist.
Wichtig ist, dass der Querschnittsumfang der Hohlform im wesentlichen gleich dem Querschnittsumfang der Form ist, auf die die Hohlform beim Steinherstellungsvorgang umgewandelt wird. Das Blechgehäuse kann beim Steinherstellungsverfahren etwas gestreckt werden, wenn eine genügend grosse Menge des feuerfesten Gemisches in der Hohlform vor der Verformung zu einem Stein eingebracht wird. Der Umfang des fertigen Steines ist aber in allen Fällen im wesentlichen gleich dem Umfang der geometrischen Hohlform. Ein wesentliches Kennzeichen des neuen Verfahrens besteht ausserdem darin, dass die Querschnittsfläche der geometrischen Hohlform grösser ist als die Querschnittsfläche der Form, auf die die Hohlform beim Steinherstellungsverfahren umgewandelt wird. Hiedurch ist eine genaue Regelung der Dichte des fertigen Steines möglich.
Die Verbindungsstelle des Bleches 10 kann eine Überlappung sein, wie in Fig. 2 dargestellt, um eine einzige Nahtlinie lla zu bilden, oder kann gewünschtenfalls eine stumpf geschweisste Nahtstelle sein.
Nach Herstellung der Hohlform 11 aus dem Blech 10 (Fig. 2) wird die Hohlform mit einer vorher bestimmten Menge feuerfesten Gemisches 12 aus feuerfestem Material gefüllt (Fig. 3). Die Menge des in die Hohlform einzuschüttenden Gemisches wird nach Gewicht oder Volumen bemessen, wodurch die gleichen Endergebnisse erreicht werden. Ausserdem ist es beim Füllen der Hohlform mit Steingemisch notwendig, das Gemisch durch Rüttel- oder Drückvorrichtungen oder eine Kombination dieser beiden Vorrichtungen zu verdichten. Die Verdichtung muss aus zwei Gründen erfolgen, nämlich dem fertigen Stein die erforderliche Dichte zu geben und eine gewisse Dichte oder Stabilität des Steingemisches in der Hohlform zu erzielen, damit die gefüllte Form mit nur geringem Verlust am Steingemisch gehandhabt werden kann.
Die das eingefüllte und verdichtete Steingemisch 12 enthaltende Hohlform 11 wird dann in eine Steinformpresse, die durch die Pfeile 13 in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, eingelegt, in der die ursprüngliche Hohlform 11 in die endgültige Steinform 14 (Fig. 5) umgewandelt wird. Der Stein 14 besteht aus einem feuerfesten Abschnitt 12 und einem Blechgehäuse 15 mit Seiten 16 und freien Enden 17. Die Enden 17 können offen bleiben. An den Enden können aber auch Blechkappen oder Blechplatten, beispielsweise durch Schweissen oder Ankleben befestigt werden.
Da der Querschnittsumfang der ursprünglichen Hohlform 11 im wesentlichen gleich dem Querschnittsumfang des fertigen Steines 14 ist, und da die Querschnittsfläche der ursprünglichen Hohlform 11 grösser als die Querschnittsfläche des fertigen Steines 14 ist, wird ein Stein 14 des erforderlichen Volumens und der erforderlichen Dichte hergestellt, der ein unterbrechungsfreies Blechgehäuse 15 auf vier Seiten 16 aufweist. Der feuerfeste Teil 12 des Steines 14 hat eine grössere Dichte, da die Querschnittsfläche und infolgedessen das Volumen des Blechgehäuses 15 im Steinherstellungsverfahren verringert worden ist. Das Blechgehäuse 15 hält den feuerfesten Teil 12 des Steines 14 durch die beim Steinherstellungsverfahren entstandenen Spannungen zurück. Das Gehäuse kann nicht ohne Zerstörung des Steines entfernt werden.
Das Verfahren kann so abgeändert werden, dass das Einarbeiten von innenliegenden Stahlplatten 20 in den fertigen Stein 14 (Fig. 7-10) möglich ist. Die Platten 20 werden in die Hohlform 11 vor dem Füllen der Form mit Steingemisch 12 eingesetzt. Die Form der innenliegenden Platten 20 kann verschieden sein.
In Fig. 7 und 9 sind zwei mögliche Ausführungen dargestellt. Die in Fig. 7 dargestellten innenliegenden Platten 20 haben die Form eines Kreuzes, während die in Fig. 9 dargestellten Platten 20 in Form eines X verwendet werden. Andere mögliche Ausführungen sind ein konzentrischer Kreis in der ursprünglichen
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geometrischen Hohlform, wobei bei. der Umwandlung im Pressvorgang ein kleines Rechteck innerhalb eines grösseren Rechteckes entsteht. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung einer gewellten Platte, die in die Hohlform so eingesetzt wird, dass der den Stein pressende Formdruck den Abstand zwischen den Wellungen verringert und die Höhe der Wellungen vergrössert.
Es kann jedes gewünschte Muster für die innenliegenden Platten verwendet werden, so lange die in die Hohlform eingeschobenen Platten nicht länger oder breiter sind als die entsprechenden Abmessungen des fertigen feuerfesten Steines. Aus diesen Beispieln ergibt sich, dass viele, hier nicht besonders erwähnte Muster verwendet werden können, ohne den Rahmen und den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bei der in Fig. 11 dargestellten Abänderung werden zum Formen der Hohlform nicht vollwandige Platten, sondern gelochte Stahlplatten verwendet. Hiedurch entsteht ein feuerfester Stein 14 mit einem feuerfesten Teil 12 und einem Blechgehäuse 15, dessen Seiten 16 mit Lochungen 21 versehen sind.
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det werden. Unter dem Ausdruck. "gelocht" sind auch derartige Gehäuseausführungen zu verstehen.
Fig. 12 zeigt eine abgeänderte Abstandsplatte 25 mit in den Flanschabschnitten 27 vorhandenen Lochungen 26. Diese Abstandsplatte kann ebenfalls aus gedehntem oder gestrecktem Blech hergestellt werden. Sowohl die vollwandige als auch die gelochte Ausführung der Abstandsplatte kann bei allen Gehäusearten und feuerfesten Gemischen verwendet werden.
Durch die Verwendung von gelochtem Stahlblech oder gedehntem Blech für das Gehäuse und für die innenliegenden Platten wird eine Gewichtsverringerung des fertigen Steines erzielt, während gleichzeitig die gleiche Stützung des Ofenmauerwerkes wie durch nichtgelochte Stahlbleche erfolgt. Sind die innenliegenden Platten mit Lochungen versehen, so ist die Dichte des feuerfesten Gemisches gleichförmiger, da das Gemisch durch die in den Platten vorhandenen Lochungen von der einen Kammer zur andern Kammer fliessen und sich verteilen kann. Die Verwendung von gelochten Gehäusen und gelochten Platten ergibt eine grössere Zahl von feuerfesten Steinen je Tonne feuerfesten Materials als bei Verwendung von vollwandigen Gehäusen und vollwandigen Platten.
Das Muster der in dem Stein verwendeten innenliegenden Platten kann geändert werden. Die Innenplatten werden ebenfalls zu einem integralen Bestandteil des Steines.
Die Blechgehäuse und die Abstandsstücke werden für gewöhnlich aus Stahl niederen Kohlenstoffgehaltes hergestellt, können aber auch aus jedem beliebigen Metall oder einer Metallegierung hergestellt werden, und vorzugsweise aus solchem Metall oder aus einer solchen Legierung, die bei den in den Öfen auftretenden Temperaturen oxydiert. Ebenso kann rostfreier Stahl verwendet werden.
Das verwendete Steingemisch ist vorzugsweise ein basisches feuerfestes Material, z. B. totgebrannter Magnesit oder Chromerz oder Gemisch aus Chromerz und Magnesia. Es kann jedes beliebige basische feuerfeste Gemisch verwendet werden.
Vorteilhaft wird in dem Steingemisch ein Bindemittel verwendet, damit der Stein ohne Brennen zusammenhält. Bindemittel dieser Art sind Dextrin, Gummi arabicum, Sulfitpech, Magnesiumsulfat, Magnesiumchlorat, Natriumdichromat, Natriumsilikat usw., die in Mengen bis zu etwa 5 Gel.-% des Steingemisches verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines mit Blech ummantelten, feuerfesten Steines, wobei ein oxydierbarer vorgeformter Blechbehälter feststehenden Umfanges mit einer vorherbestimmten Menge eines feuerfesten Gemisches gefüllt und dieses Gemisch hierauf verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem feuerfesten Material gefüllte Blechbehälter zu einem feuerfesten Stein von kleinerer. Querschnittsfläche und kleinerem Rauminhalt als dieser Behälter verpresst wird.