DE1086614B - Feuerfester Verbundkoerper - Google Patents

Description

Die Qualität feuerfester Steine wird hauptsächlich durch ihre Feuerfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse und Wärmeleitfähigkeit bestimmt. Sie bestehen aus verschiedenen feuerfesten Grundstoffen, z. B. aus Schamotte, Silica, Korund oder Magnesit, die einzeln oder gemischt in Form von Pulvern oder Körnern mit einem Bindemittel vermischt, geformt und dann zu einem einheitlichen Erzeugnis gebrannt werden.

Für bestimmte Zwecke, bei welchen man ein feuerfestes Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit herstellen will, hat man an Stelle massiver, mehr oder weniger feiner Körner schaumige Stoffe gleicher oder verschiedener Zusammensetzung als Ausgangsstoffe verwendet.

Auch sind hohlkugelartige feuerfeste Stoffe im Handel erhältlich, welche ebenfalls für wärmeisolierende Zwecke eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um dünnwandige Hohlkugeln von etwa 0,1 bis 5 mm Durchmesser, bei welchen die Wandstärke nur einen Bruchteil des Kugeldurchmessers ausmacht. Aus solchen Körnern erhält man bei geeigneter Arbeitsweise ein Hohlräume enthaltendes, zusammengesintertes, feuerfestes Material. Infolge zahlreicher Lufteinschlüsse ist ein derartig zusammengesetzter Stein nicht nur spezifisch leichter, sondern hat auch eine geringere Wärmeleitfähigkeit als ein aus massiven Körnern gleicher Körnung hergestellter Stein.

Gegenstand der Erfindung ist ein feuerfester, gesinterter Verbundkörper aus keramischem Material, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verbundkörper auf mindestens einer Schicht kompakter und mindestens einer Schicht hohlkugelartiger Körner besteht, wobei sich zwischen den Schichten, die aus kompakten und aus hohlkugelartigen Körnern gebildet sind, eine Übergangszone befindet, in welcher kompakte und hohlkugelartige Körner zugleich vorhanden sind.

Es sind allerdings Ofenauskleidungen bekannt, welche aus zwei differenzierten Schichten mit unterschiedlicher Porosität bestehen. Die poröse Schicht besteht aus Ton, der nach Zumischen von gasbildenden Stoffen gebrannt wurde. Es entstehen hierbei schwammartige Gebilde mit offenen Poren, die weder einen kontinuierlichen Übergang von der dichten Seite zur porösen Seite noch hohlkugelförmige, hochfeuerfeste Oxyde aufweisen.

Es sind auch feuerfeste Körper mit abgestufter Porosität bekannt, bei denen das poröse Material durch Zersetzen von Materialien, wie Sägespänen oder Wachsen, bei höheren Temperaturen hergestellt wird und wodurch schwammartige Gebilde mit offenen Poren entstehen. Diese porösen Gebilde 'habeiErMhe '· schlechtere Isolierwirkung und Festigkeit als die Feuerfester Verbundkörper

Anmelder:

LONZA-WERKE

Elektrochemische Fabriken G.m.b.H.,
Waldshut (Bad.)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 31. Oktober 1957

Dipl.-Ing. Dr. Kurt Giesen, Düsseldorf,
ist als Erfinder genannt worden

Steine gemäß der Erfindung mit den abgeschlossenen hohlkugelartigen Körnern.

Obwohl hohlkugelartige Körner aus feuerfestem Material seit langem bekannt waren, wurde die Herstellung eines keramischen Materials, das aus mindestens einer Schicht kompakter und mindestens einer Schicht hohlkugelartiger Körner besteht und eine Ubergangszone aus kompakten und hohlkugelartigen Körnern enthält, bisher weder vorgeschlagen noch durchgeführt.

Es wurde gefunden, daß die verschiedenen Schichten aus kompakten Körnern und hohlkugelartigen Körnern aus hochfeuerfestem Material, wie Korund, Bauxit, Tonerdesilikaten sowie den Silikaten und Oxyden des Magnesiums und Zirkons, sich sehr gut zu einem Verbundkörper — sei es in Form eines Steines oder einer sonstigen Formgestalt — zusammensintern lassen. Hierbei wirkt sich überraschenderweise die Verschiedenheit des Materials, welche darin besteht, daß ein Teil des Materials ein kompaktes Gut und ein anderer Teil ein hohlkörperartiges Gut darstellt, nicht aus. Ein solcher Formkörper ist, wie festgestellt wurde, maßhaltig, zeigt keine Risse und erweist sich auch bei den hohen Gebrauchstemperaturen an der Verbindungsstelle von zwei Schichten als beständig.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die aus kompakten und die aus hohlkugelartigen Körnern gebildeten Schichten aus demselben Material, z. B. nur aus Korund.

Ein solcher Verbundkörper zeichnet sich also durch gleiche chemische Zusammensetzung aus.

Kombinierte feuerfeste Steine, welche aus einer dichten, tonhaltigen oder tonarmen hochfeuerfesten Masse und einer porösen, tonhaltigen oder tonfreien

009 569/383

Claims (1)

3 4 hochfeuerfesten, asbesthaltigen Masse bestehen, sind 0,1 bis 5 mm Durchmesser aufweisen, verwendet, bekannt. Der Zusatz von Asbest verändert jedoch die wie sie im Handel erhältlich sind. Eigenschaften der Masse. Ihre Feuerfestigkeit ist 2. Zur Herstellung der zweiten, gegen Schmelzen nicht so gut wie die der Massen, die aus Hohlkörnern widerstandsfähigen Schicht werden die handels- der genannten Oxyde und Silikate bestehen. Der 5 üblichen massiven Korundkörner in gleichen wesentliche Unterschied eines Verbundkörpers nach Dimensionen (0,1 bis 5 mm Durchmesser) ver- der Erfindung gegenüber bisher bekannten Massen wendet, wie sie z. B. durch Vermählen und Zer- oder kombinierten Steinen besteht darin, daß kein auf- kleinern einer als Block erstarrten Schmelze aus geblähtes, schaumartiges Material, sondern Hohl- Korund erhalten werden. körner, insbesondere der gleichen chemischen Zusam- io Die beiden Kornarten werden dann einzeln mit mensetzung wie das kompakte Feuerfestmaterial, Ver- einem — beispielsweise tonerdehaltigen — Bindewendung finden, wodurch die hergestellten Steine in mittel gemischt und dann unter Bildung zweier Formihrer räumlichen Ausdehnung zwar unterschiedliche teile, welche zweckmäßig in der Übergangszone beide Wärmeleitfähigkeiten aufweisen, jedoch chemisch Kornarten enthalten, so daß die Schichten an den Vergleiche Zusammensetzung besitzen. 15 bindungsstellen ineinander übergehen, zu einem Stein Ein feuerfester Verbundkörper gemäß der Erfin- geformt, der nach der üblichen Trocknung bei einer dung kann zwei- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Temperatur von z. B. 1400 bis 1500° C gebrannt wird. Wenn es sich z. B. um einen dreischichtigen Körper In ähnlicher Weise kann man verschiedene andere handelt, können die beiden äußeren Schichten entweder hochfrequenzfeste Materialien zu einem Verbundaus kompakten Körnern oder aus hohlkugelartigen 20 körper verarbeiten. Selbstverständlich muß das Mate-Körnern gebildet sein. Von welcher Möglichkeit man rial, welches aus hohlkörperartigem Korn besteht, sich bei einem dreischichtigen Verbundkörper Gebrauch in Hohlkugeln überführen lassen, wie dies z. B. bei macht, hängt von dem beabsichtigten Zweck ab. Tonerde, Quarz, Tonerde-Quarz-Mischungen, Ton- Es ist zweckmäßig, die Schichten, welche aus korn- erde-Silikaten, wie Sillimanit, Magnesiumsilikaten, pakten und welche aus hohlkugelartigen Körnern ge- 25 Zirkonsilikaten und Magnesiumoxyden der Fall ist. bildet werden, nicht unmittelbar aneinandergrenzen Die kompakten Körner bestehen vorzugsweise aus den zu lassen, sondern eine Übergangszone vorzusehen, gleichen Stoffen wie die Hohlkörner, wodurch die in welcher kompakte und hohlkugelartige Körner zu- Verbundkörper aus einem einheitlichen Material mit gleich vorliegen. Es kann sich bei der Übergangszone gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, um eine hinsichtlich der Verteilung der kompakten 30 Für gewisse Zwecke können die kompakten Körner und der hohlkugelartigen Körner homogene Zone aber auch aus anderem sehr schwer schmelzbarem handeln. Es ist aber auch möglich, den Übergang zwi- Material, wie Dolomit, Chromit, Siliziumcarbid, sehen den aus kompakten und aus hohlkugelartigen bestehen. Körnern gebildeten Schichten gleichmäßig verlaufen Zweckmäßig werden zum Formen der beiden Kornzu lassen, indem in der Zwischenzone in der Nachbar- 35 schichten die gleichen Bindemittel verwendet, damit schaft der aus kompakten Körnern gebildeten Schicht eine einwandfreie Zusammensinterung beider Formein größerer Anteil an kompakten Körnern und in der körperteile bei geeigneten Temperaturen stattfinden Nachbarschaft der aus hohlkugelartigen Körnern ge- kann. bildeten Schicht ein größerer Anteil an hohlkugel- Zur Erläuterung der Erfindung sei auf die aus den artigen Körnern vorliegt. 40 Fig. 1 und 2 bestehende Zeichnung hingewiesen. Solche hochfeuerfeste Verbundsteine haben nicht In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Verbund- nur den Vorteil, daß sie auf einer Seite isolierend körper in schematischer Weise dargestellt. In der wirken, während sie auf der anderen Seite eine dichte, mit 1 bezeichneten Zone liegt eine gesinterte Schicht widerstandsfähige Schicht bilden, sondern sie ent- aus kompakten Körnern vor. Durch 2 wird eine sprechen wegen der Reinheit der Materialien den 45 Schicht bezeichnet, die aus hohlkugelartigen Körnern höchsten Anforderungen ah Feuerbeständigkeit und gebildet ist. Feuerfestigkeit. Sie besitzen eine sehr hohe Gleich- In Fig. 2 ist zwischen den Zonen 1 und 2 eine Übermäßigkeit der Zusammensetzung, so daß Spannungen gangszone 3 mit verlaufendem Anteil aus kompaktem durch Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten und hohlkugelartigem Korngut angezeigt, nicht auftreten. 5° Sie können mit Vorteil an denjenigen Ofenstellen Patentanspruch: Anwendung finden, wo metallurgische Schmelzen, Feuerfester, gesinterter Verbundkörper aus feuerflüssige Schlacken, Sinterungsprodukte oder keramischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß Feuergase unmittelbar mit dem dichten Teil des der Verbundkörper aus mindestens einer Schicht Feuerfestfutters in Kontakt kommen und andererseits 55 kompakter und mindestens einer Schicht hohlkugel- durch die hohlkugelhaltige Isolierschicht eine mög- artiger Körner besteht, wobei sich zwischen den liehst geringe Wärmeübertragung an der Außenseite Schichten, die aus kompakten und aus hohlkugel- erfolgen soll. Durch die erfindungsgemäßen Steine artigen Körnern gebildet sind, eine Übergangszone können die Wärmeverluste an dieser Stelle erheblich befindet, in welcher kompakte und hohlkugelartige vermindert werden. So sind solche Steine sehr gut 60 Körner zugleich vorhanden sind. geeignet zum Auskleiden der rotierenden öfen der Zementindustrie. In Betracht gezogene Druckschriften: Verbundkörper nach der Erfindung können z.B. Deutsche Patentschriften Nr. 828521, 25 109, folgendermaßen hergestellt werden: 971100, 697 126;

1. Zur Herstellung der einen wärmeisolierenden 65 französische Patentschrift Nr. 1088 360;

Schicht werden Hohlkörner aus Korund, die etwa USA.-Patentschriften Nr. 1 982 490, 1 823 356.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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