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Erwärmungsanordnung
An ein feuerfestes Material, das in Wärmesystemen verwendet wird, wird bei vielen Anwendungsge- bieten die Forderung gestellt, dass es nicht mit einem angrenzenden feuerfesten Material zusammen- sintert. Unter diesen Gebieten können beispielsweise austauschbare Brennermundstücke, Messeinsätze mit eingeschlossenen Messgeräten (z. B. Thermostaten), Inspektionssteine, dichtende Luken in metallurgischen Öfen und Zustellungen bei Induktoreinheiten des Rinnentyps genannt werden, die austauschbar sind und mit der Zustellung des Ofentiegels in Kontakt stehen. Man hat bereits vorgeschlagen, in der Fuge zwi- schen den austauschbaren und den stationären feuerfesten Teilen eine Zwischenschicht aus Glimmer oder
Asbest anzubringen. Diese widerstehenderSinterungnurbis zu zirka 1200 C. Man hat auch die Verwen- dung von Chromspinell vorgeschlagen.
BeiChromspinell ist jedoch die Wärmefestigkeit auf Temperaturen begrenzt, die unter den in vielen Fällen vorkommenden liegen, so dass die Gefahr von Zusammensinterung in dünnen Fugen nicht vermieden werden kann.
Die Erfindung betrifft eine Erwärmungsanordnung, die wenigstens zwei keramische Teile umfasst, die aneinander grenzen, z. B. einen metallurgischen Ofen mit keramischer Zustellung und mit austauschbarer
Induktoreinheit mit keramischer Zustellung, bei welcher Anordnung eine wärmebeständige Masse zwischen den keramischen Teilen angeordnet ist, um deren Zusammensintern zu verhindern, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masse bis zu mindestens 85 Gewichtsprozenten, vorzugsweise bis mindestens 95 Gewichtsprozenten aus Magnesiumoxyd und Chromoxyd besteht, von welchen mindestens 90 Ge- wichtsprozente als Magnesiumchromit (MgO. Cr Og) gebunden sind. Es hatsich gezeigt, dassMagnesium- chromit (MgO.
Cr Os) erheblich bessere Eigenschaften als sinterungssicheres Fugenmaterial besitzt als Chromspinell, (FeMg) 0 (Al, Cr, Fe) Og und dass Magnesiumchromit bei 16000C und darüber wirksam ist, während Chromspinell nur bis zu rund 14000C verwendbar ist. Die Verwendung von Magnesiumchromit bedeutet somit eine klare und unerwartete Verbesserung. Die Masse in der Erwärmungsanordnung gemäss der Erfindung enthält höchstens 6 Gewichtsprozente Magnesiumoxyd, MgO, und/oder 6 Gewichtsprozente Chromoxyd, Cr O, in freier Form. Am zweckmässigsten besteht die Masse ganz aus Magnesiumchromit.
Damit die durch Verunreinigungen verursachte Neigung zum Sintern so gering wie möglich wird, soll die Masse höchstens 6 Gewichtsprozente Verunreinigungen enthalten, wobei Verunreinigungen in der Form von Aluminiumoxyd und Eisenoxyd höchstens 3 Gewichtsprozente von jedem und in der Form von Siliziumoxyd höchstens 2 Gewichtsprozente betragen sollen. Die Korngrösse der Masse wird der vorgesehenen Schichtdicke der Fuge, die aus der Masse hergestellt werden soll, und der Aufbringungsart angepasst, z. B. Aufstreichen oder Spachteln.
Wenn die Masse für die Herstellung einer Fuge von einer bestimmten Dicke verwendet werden soll, ist es zweckmässig, dass 20 - 70, vorzugsweise 30 - 60 Gewichtsprozente der Kömer eine Grösse haben, die im wesentlichen gleich der beabsichtigten Dicke der Fuge ist, die hergestellt werden soll, während die übrigen Körner eine wesentlich geringere Grösse haben, vorzugsweise unter ungefähr 1/4 der vorgesehenen Fugendicke. Wenn die herzustellende Fuge eine Dicke von 1 mm haben soll, ist es also zweckmässig, dass 20-70, vorzugsweise 30-60 Gewichtsprozente der Körner eine Grösse von ungefähr 1 mm haben und der Rest der Körner eine Grösse, die unter zirka 0,25 mm liegt.
Die groben
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Körner dienen als Distanzelement zwischen den keramischen Teilen, und die feinen Körner füllen die
Zwischenräume zwischen den groben aus.
Damit die Masse ohne Schwierigkeiten auf den dafür vorgesehenen Stellen aufgebracht werden kann, kann sie mit einem Bindemittel versetzt werden. Als Bindemittel wählt man vorzugsweise eines, das bei Erwärmung verdunstet oder zerfällt, ohne irgend einen Rückstand zu hinterlassen, oder einen Rückstand, der nicht die Sinterung fördert. Der Gehalt des Bindemittels beträgt zweckmässig bis zu 9 Gewichtspro- zenten. Beispiele von anwendbaren Bindemitteln sind z. B. Zellulosederivate, wie Äthylhydroxyäthyl- zellulose, Carboxymethylzellulose und Methylzellulose, polymerisierte Vinylverbindungenwie Polyvinyl- chlorid und Polyvinylalkohol, Stärke, Dextrin, verschiedene Typen von Harzbindemitteln, wie Melaminharze, Karbamidharze und Esterharze usw.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1 einen Teil eines Ofens, z. B. eines Schmelz- oder Warmhalteofens für Eisen in der Form eines Schnittes durch eine Induktoreinheit längs der Linie A-A in Fig. 2 und einen Teil der Zustellung des Ofenkörpers zeigt, und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie B - B in Fig. 1 darstellt, wobei der Kern und die Spule weggelassen sind. Fig. 3 ist eine Seitenansicht und Fig. 4 eine Vorderansicht des Warmhalteofens.
Die Induktoreinheit 1 hat wie gewöhnlich einen Eisenkern 2, eine Spule 3, eine Schmelzrinne 4, eine Zustellung 5 und eine Haut 6. Von dem Ofenkörper 7 ist nur ein kleiner Teil dargestellt. Die Zustellung wird von einer inneren Schicht 8 aus wärmebeständigem, gesintertem, keramischem Material und einer äusseren Schicht 9 aus nicht gesintertem Material in Pulverform gebildet. Ein Isoliermaterial 10 aus gewöhnlichem keramischen Material umgibt die äussere Schicht 9 und ist seinerseits von einem Metallmantel U umgeben. Die Zustellungen 5 und 8 können je ein neutraler, basischer oder saurer Typ oder voneinander verschiedene Typen sein. Die Zustellung 5 kann z. B. basisch sein, wenn die Zustellung 8 sauer ist.
Die äussere Schicht 9 ist mit einer rahmenförmigen Platte 12 armiert, die einen ringförmigen Kühlkanal 13 trägt, an dem die äussere Schicht 9 anliegt. Der Kühlkanal 13, die Platte 12, eine äussere Wand 14 und eine Decke 15 bilden einen Mantelraum 16, der als Abzugskanal für Kondens- oder anderes Wasser aus dem Kühlkanal 13 dient.
Zwischen der Zustellung für den Ofenkörper und der Induktoreinheit ist als Fugenmaterial eine Schicht 17 gemäss der Erfindung eingelegt.
Die Haut 6 auf der Induktoreinheit ist von einer Wand 18 umgeben, so dass ein Mantelraum 19 gebildet wird, der gleichfalls als Abzugskanal dient. Hier ist eine Anzahl von Kühlrohren 20 vor-
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der vereinfachten Skizze nach den Fig. 3 und 4 sind zwei angebaute Induktoreinheiten 1 und dievon 1, 68 bis 2,0 mm haben und der Rest eine Korngrösse, die 0,5 mm unterschreitet, mit 1 Gewichtsteil Äthylhydroxyäthylzellulose gemischt werden. Die Masse wird mit Wasser zu einer geeigneten Konsistenz verdünnt. Sie wird dann in einer 2 mm dicken Schicht in der beschriebenen Weise aufgetragen. Bindemittel und Verdünnungsmittel entweichen beim Erwärmen des Ofens.
Obwohl die Erfindung besonders für den Fall beschrieben ist, dass die Erwärmungsanordnung aus einem Ofen besteht, ist es offenbar, dass sie mit Vorteil für andere Erwärmungsanordnungen verwendet werden kann, die zwei aneinander grenzende keramische Teile umfassen, die man am Zusammensintem hindern will.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Erwärmungsanordnung, die mindestens zwei keramische Teile umfasst, die aneinander grenzen, z. B. einen metallurgischen Ofen mit keramischer Zustellung und mit einer austauschbaren Induktoreinheit mit keramischer Zustellung, bei welcher Anordnung eine wärmebeständige Masse zwischen den
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Heating arrangement
A refractory material that is used in heating systems is required in many areas of application that it does not sinter together with an adjacent refractory material. These areas include, for example, interchangeable burner mouthpieces, measuring inserts with enclosed measuring devices (e.g. thermostats), inspection stones, sealing hatches in metallurgical furnaces and linings for inductor units of the channel type, which are exchangeable and are in contact with the lining of the furnace crucible. It has already been proposed to use an intermediate layer of mica or in the joint between the exchangeable and the stationary refractory parts
To attach asbestos. This resisting sintering only up to about 1200 C. The use of chrome spinel has also been proposed.
In the case of chrome spinel, however, the heat resistance is limited to temperatures below those that occur in many cases, so that the risk of sintering together in thin joints cannot be avoided.
The invention relates to a heating arrangement comprising at least two ceramic parts adjoining one another, e.g. B. a metallurgical furnace with ceramic lining and with interchangeable
Inductor unit with ceramic lining, in which arrangement a heat-resistant mass is arranged between the ceramic parts to prevent them from sintering together, and is characterized in that the mass consists of at least 85 percent by weight, preferably up to at least 95 percent by weight of magnesium oxide and chromium oxide, of which at least 90 percent by weight are bound as magnesium chromite (MgO. Cr Og). It has been shown that magnesium chromite (MgO.
Cr Os) has significantly better properties as a sinter-proof jointing material than chrome spinel, (FeMg) 0 (Al, Cr, Fe) Og and that magnesium chromite is effective at 16000C and above, while chrome spinel can only be used up to around 14000C. The use of magnesium chromite thus means a clear and unexpected improvement. The mass in the heating arrangement according to the invention contains a maximum of 6 percent by weight magnesium oxide, MgO, and / or 6 percent by weight chromium oxide, Cr O, in free form. Most suitably, the mass consists entirely of magnesium chromite.
In order that the tendency to sintering caused by impurities is as low as possible, the mass should contain a maximum of 6 percent by weight of impurities, with impurities in the form of aluminum oxide and iron oxide not exceeding 3 percent by weight of each and in the form of silicon oxide not more than 2 percent by weight. The grain size of the mass is adapted to the intended layer thickness of the joint that is to be made from the mass and the type of application, e.g. B. Spreading or spatula.
If the compound is to be used for the production of a joint of a certain thickness, it is expedient that 20-70, preferably 30-60 percent by weight of the grains have a size which is essentially equal to the intended thickness of the joint that is being produced should, while the other grains have a much smaller size, preferably less than about 1/4 of the intended joint thickness. If the joint to be produced is to have a thickness of 1 mm, it is advisable that 20-70, preferably 30-60 percent by weight of the grains have a size of approximately 1 mm and the rest of the grains have a size below approximately 0.25 mm lies.
The rough ones
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Grains act as a spacer between the ceramic parts, and the fine grains fill them
Spaces between the rough ones.
A binding agent can be added to the compound so that it can be applied to the designated areas without difficulty. The binder chosen is preferably one that evaporates or disintegrates when heated without leaving any residue, or one that does not promote sintering. The content of the binder is expediently up to 9 percent by weight. Examples of applicable binders are e.g. B. Cellulose derivatives such as ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and methyl cellulose, polymerized vinyl compounds such as polyvinyl chloride and polyvinyl alcohol, starch, dextrin, various types of resin binders such as melamine resins, carbamide resins and ester resins, etc.
An embodiment of the invention is described below with reference to the drawings, in which Fig. 1 shows part of a furnace, for. B. of a melting or holding furnace for iron in the form of a section through an inductor unit along the line AA in FIG. 2 and part of the infeed of the furnace body, and FIG. 2 shows a section along the line B - B in FIG with the core and coil omitted. Fig. 3 is a side view and Fig. 4 is a front view of the holding furnace.
As usual, the inductor unit 1 has an iron core 2, a coil 3, a melting channel 4, a feed 5 and a skin 6. Only a small part of the furnace body 7 is shown. The lining is formed by an inner layer 8 of heat-resistant, sintered, ceramic material and an outer layer 9 of non-sintered material in powder form. An insulating material 10 made of conventional ceramic material surrounds the outer layer 9 and is in turn surrounded by a metal jacket U. The infeeds 5 and 8 can each be a neutral, basic or acidic type or different types. The delivery 5 can, for. B. be basic when the delivery 8 is acidic.
The outer layer 9 is reinforced with a frame-shaped plate 12 which carries an annular cooling channel 13 on which the outer layer 9 rests. The cooling channel 13, the plate 12, an outer wall 14 and a ceiling 15 form a jacket space 16 which serves as a drainage channel for condensation or other water from the cooling channel 13.
A layer 17 according to the invention is inserted as joint material between the infeed for the furnace body and the inductor unit.
The skin 6 on the inductor unit is surrounded by a wall 18, so that a jacket space 19 is formed, which also serves as an outlet duct. A number of cooling tubes 20 are provided here.
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of the simplified sketch according to FIGS. 3 and 4 are two attached inductor units 1 and those from 1.68 to 2.0 mm and the remainder a particle size below 0.5 mm, mixed with 1 part by weight of ethylhydroxyethyl cellulose. The mass is diluted with water to a suitable consistency. It is then applied in a 2 mm thick layer in the manner described. The binder and diluent escape when the oven is heated.
Although the invention is particularly described for the case in which the heating arrangement consists of a furnace, it is evident that it can be used to advantage for other heating arrangements which comprise two adjacent ceramic parts which one wishes to prevent from sintering together.
PATENT CLAIMS:
1. A heating assembly comprising at least two ceramic parts that are adjacent to one another, e.g. B. a metallurgical furnace with ceramic lining and with a replaceable inductor unit with ceramic lining, in which arrangement a heat-resistant mass between the
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