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Feuerfester Verbundstein und Verfahren zum Herstellen desselben Die
Erfindung betrifft einen feuerfesten Verbundstein und ein Verfahren zum Herstellen
desselben.
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Es ist bekannt, daß feuerfeste Steine, insbesondere basische Steine,
auf Einwirkung von erheblichen Temperaturschwankungen entlang von zu ihren heißen
Oberflächen parallelliegenden Flächen abplatzen. Dieses schichtweise Abplatzen kann
auch unabhängig von Temperaturschwankungen auftreten, wenn in einer die Steine enthaltenden
Ausmauerung eines Ofens entweder durch Wärme oder durch Nachwachsen der Steine schädliche
Spannungen hervorgerufen werden.
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Zwecks Verhinderung des Abplatzens oder der schichtweisen Abspaltung
der Steine ist bereits vorgeschlagen worden, die Steine an mehr als einer Seite
mit einem Belag oder Mantel aus Eisen- oder Stahlblech zu versehen. Diese Maßnahme
bezweckt, daß die feuerfeste Ausmauerung infolge Oxydation des Metallbelages oder
Metallmantels durch die in der Regel oxydierende Atmosphäre bei der Ofentemperatur
verschmilzt und das Eindringen von Luft in den Ofenraum bzw. das Entweichen von
Verbrennungsprodukten aus dem Ofenraum verhindert. Um die Steine dieser Art noch
zu verbessern, ist auch vorgeschlagen worden, innerhalb des Metallmantels im Inneren
der Steine parallel zur Oberfläche mindestens eine volle Metalleinlage vorzusehen
(lnnenstegsteine) und die Einlage mit dem feuerfesten Material gemeinsam zu verpressen.
Hierdurch soll der Steinquerschnitt unterteilt und auf diese Weise die Absplitterungsmöglichkeit
verringert werden.
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Die Erfindung bezweckt die praktisch vollständige Beseitigung jener
schädlichen Spannungen, die letzten Endes das schichtweise Abplatzen oder die Absplitterung
herbeiführen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das schichtweise Abplatzen
dann wirkungsvoll verhindert werden kann, wenn der feuerfeste Stein im Gegensatz
zu den bekannten Ausführungen nicht als ein einfacher Körper allfällig mit Einlagen,
sondern als Verbundkörper ausgebildet wird. Dies bedeutet, daß der Körper des Steines
bildende feuerfeste keramische Stoff unterteilt ist, und zwar derart, daß die Teile
lediglich mittelbar aufeinander einwirken und somit im Wesen als selbständige Einheiten
arbeiten. Infolge der Unterteilung werden alle schädlichen Spannungen, denen der
Stein im Betrieb ausgesetzt ist, ebenfalls unterteilt, so daß ihre Wirkungen sich
gemäß der Unterteilung nur zum Teil fühlbar machen und nicht den Wert erreichen,
bei welchem ansonsten ein schichtweises Abplatzen eintreten würde. Die Erfindung
besteht nun darin, daß der Stein aus mindestens einem mit einer Füllung aus feuerfestem
keramischem Stoff versehenen hülsenförmigen Einsatz und einer diesen Einsatz umgebenden
Verkleidung ebenfalls aus feuerfestem keramischem Stoff aufgebaut ist.
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In seiner einfachsten Form besteht demnach der erfindungsgemäße feuerfeste
Verbundstein aus einem keramischen Körper, dessen Querschnitt durch einen Einsatz
in zwei Teile unterteilt ist, wobei die Querschnittsteile lediglich durch den Einsatz
miteinander zusammenhängen, der aber gleichsam eine gewisse gegenseitige Bewegungsmöglichkeit
der verbundenen Teile gewährleistet.
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Der -Einsatz kann z. B. aus oxydierendem Metall bestehen, wobei dann
der Einsatz als eine Art von Armatur wirksam ist. Im Betrieb wird diese metallene
Armatur durch die heiße oxydierende Atmosphäre des Ofens oxydiert und zum Teil in
die angrenzenden keramischen Teile des Verbundsteines diffundiert. Hierdurch wird
der Verbundstein zu einem gleichsam einheitlichen Körper, ohne daß dabei die keramischen
Stoffe außerhalb bzw. innerhalb der Armatur sich gegenüber Temperaturschwankungen
als ein gemeinsamer Körper verhalten würden.
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Der Einsatz kann aber auch aus einem sich bei der Ofentemperatur verkohlenden
bildsamen Stoff, z. B. aus einem bildsamen Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, aus
durch Imprägnierung von Feuchtigkeit befreitem Papier usw. bestehen, da die Unterteilung
des keramischen Steinkörpers auch auf diese Weise gewährleistet
werden
kann. Die ans dem bei der Ofentemperatur sich verkohlenden Einsatz entstandene:
Rußschicht bildet nämlich eine Art von Trennwand' zwischen den keramischen Teilen,
des Verbundsteines, die dadurch praktisph gesonderte Wärmedehnungen ausführen können.
In beiden-Fällen nimmt die Empfindlichkeit für Terüperaturschwankungen offensichtlich
ab, da infolge der durch den Einsatz bewirkten Unterteilung des keramischen .Steinkörpers
die in den Teilen desselben auftretenden schädlichen Spannungen sich gesondert und,
somit ohne schichtweises Abplatzen ausgleichen können.
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Es ist.zweckmäßig, wenn. der -Einsatz einen prismatischen Hohlkörper
darstellt. Dann bildet nämlich sowohl die Herstellung des Einsatzes wie auch sein
Füllen mit feuerfestem keramischem Stoff eine verhältnismäßig einfache technologische
Aufgabe.
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Die erfindungsgemäßen feuerfesten Verbundsteine können zum Bauen--vQn
beliebigen Ofenwänden verwendet werden. Die für den Einbau in das Ofengewölbe bestimmten.
Steine können keilförmig sein. Ein besonderer Vorteil. derselben besteht darin,
daß die Füllung bzw. die Verkleidung ihrer Einsätze auch aus verschiedenen feuerfesten
Stoffen bestehen können. In das Gewölbe eingebaute Steine sind nämlich, insbesondere
in Öfen= des Hüttenwesens, sehr hohen Temperaturen und-Temperaturschwankungen ausgesetzt.
Wie bekannt; ist die Lebensdauer der zur Zeit üblichen Chrommagnesit- und Magnesitchromsteine
sehr gering; werin sie in das Gewölbe von bei Temperaturen über 1750° C betriebenen
metallurgischen öfen eingebaut werden, da sie sich bei der im Ofenraum herrschenden
hohen Temperatur- erweichen, ihr Körnungsaüfbau eine Änderung erleidet und ihre
Empfindlichkeit für Temperaturschwankungen zunimmt, wobei--dann Abplatzungen auftreten.
Wird der Einsatz des erfindungsgemäßen Steines mit einem feuerfesten Stoff erhöhter
Feuerfestigkeit z. B. mit Zirkonoxyd oder Zirkonsilikat gefüllt . und der derart
gefüllte Einsatz z. B. mit Chrommagnesit oder Magnesitchrom. ummantelt, hält der
Stein selbst sehr hohen Temperaturen dauernd stand. Die aus Chrommagnesit oder Magnesitchrom
bestehende Verkleidung wird nämlich durch die Füllung selbst bei Temperaturen von
oberhalb 1750° C zuverlässig gehaltert, da ihr Schmelz- bzw. Erweichungspunkt bei
etwa 2500°C liegt und somit auf die Verkleidung gleichsam eine Abschirmwirkung ausübt.
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Durch Anwendung von verschiedenen feuerfesten Stoffen wird ferner
ermöglicht, die Steine zum Teil aus Stoffen herzustellen, die trotz ihrer zahlreichen
vorzüglichen Eigenschaften zu diesem Zweck bisher nicht im gewünschten Maß verwendet
werden konnten.
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Ein derartiger Stoff ist z. B. der Dolomit, der bei der Stahlerzeugung
, selbst zur Zeit eine wichtige Rolle spielt. Der Verbreitung der aus gesintertem
Dolomit hergestellten Steine stehen aber zwei Umstände entgegen. Der eine Umstand
besteht darin, daß der kalzinierte Dolomit oder ein aus demselben hergestellter
Stein sich während der Lagerung mit der Feuchtigkeit und - dem Kohlensäuregehalt
der Luft rekarbonisiert. -Der andere nachteilige Umstand ist darin zu sehen, daß
das in derartigem Dolomit befindliche Beta-Dikälziumsilikat eine Neigung zur Inversion
in Gamma-Dikalziumsilikat aufweist und hierdurch die aus. =gesintertem Dolomit erzeugten
Steine nachher zerfallen können. Zwecks Aufhebung dieser nachteiligen Eigenschaft
des Dolomits, namentlich der Neigung zum Zerfallen, ist bereits das so= genannte
chemische Stabilisieren vorgeschlagen worden, wodurch aber die guten Eigenschaften
des Dolomits zerstört werden und der Dolomit für den Einbau an höheren Temperaturen
ausgesetzten Stellen ungeeignet wird.
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Durch die Erfindung können nun diese Nachteile wirksam behoben werden.
Wenn nämlich für das Füllen des Einsatzes gesinterter Dolomit, während als Verkleidung
z. B..'Chrommagnesit oder Magnesitchrom verwendet wird, ist der Dolomit am überwiegenden
Teil seiner Oberfläche von der Luft dicht abgeschlossen. Dieses Verschließen wird
vollständig, wenn die im Einsatz angebrachte Füllung an ihren beiden Stirnflächen
mit Deckschichten verkleidet ist. Die Deckschichten können z.. B. aus wasserfreiem
Teer von hohem Pechgehalt, aus Eisenblech oder aus dem Stoff der Ummantelung selbst
bestehen. Die letztere Ausführungsform ist insbesondere dann verwendbar, wenn zwischen
Einsatz und mindestens einer Stirnseite des Steines ein Abstand verbleibt und der
Stein auf diese Weise an seiner hohen Temperaturen ausgesetzten Stirnseite. mit
einer Schutzschicht von .etwa 20 bis 30 mm Stärke versehen werden kann. Versuchergebnissen
gemäß können derartige Verbundsteine ohne Zerfallgefahr lange gelagert werden. Außerdem
findet bei den hohen Ofentemperaturen ein geringes Nachsintern der Dolomitfüllung
statt, so daß ihr Volumen selbst im Betrieb nicht zunimmt und Temperaturausgleiche
ohne Absplitterungsgefahr erfolgen können. Versuche haben gezeigt, daß derartige
Verbundsteine, in das Gewölbe von Siemens-Märtin-öfen eingebaut, dauerhafter sind
als die bekannten Chrommagnesit- oder Magnesitchromsteine.
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Die erfindungsgemäßen Steine können in an sich bekannter Weise auch
mit einem Mantel aus oxydierendem Metall versehen werden, wobei der Mantel die aus
feuerfestem keramischem Stoff bestehende Verkleidung des Steines mindestens zum
Teil abdeckt. Der Mantel kann z. B. einen prismatischen Körper mit 'U-förmigem Querschnitt
darstellen, durch den der Stein von rechteckigem Querschnitt von drei Seiten her
umgeben ist. Ebenfalls in an sich bekannter Weise kann der Stein mit Tragbügeln
oder Halterungsansätzen versehen sein, die bei mit als Armatur ausgebildeten Einsätzen
versehenen Steinen zweckmäßig an der Armatur vorgesehen sind und an einer Stirnseite
des Steines aus diesem herausragen.
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Zwecks-Herstellung der erfindungsgemäßen Steine kann in der Regel
derart vorgegangen werden, daß ein hülsenförmiger Einsatz mit feuerfestem keramischem
Stoff gefüllt, der mit Füllung versehene Einsatz mit einer Verkleidung aus feuerfestem
keramischem Stoff versehen, sodann die aus Füllung, Einsatz und Verkleidung bestehende
Einheit quer zur Wand des Einsatzes zusammengepreßt und ausgetrocknet wird.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die einige
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verbundsteines sowie seines Herstellungsverfahrens
darstellen: In der Zeichnung zeigt Fig. 1 den Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels
gemäß der Linie 1-I der Fig. 2; Fig. 2 ist ein Querschnitt gemäß der Linie II-11
der Fig.1;
Fig. 3 bzw. 4. stellen ein Herstellungsverfahren des
Verbundsteines gemäß Fig. 1 und 2 dar, und zwar in einem- Längsschnitt gemäß der
Linie TII-111 der Fig. 4 bzw. in einem Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig.
3; -Fig. 5 zeigt einen der Fig. 4 ähnlichen Schnitt; Fig. 6 ist der Längsschnitt-
eines anderen Ausführungsbeispiels entlang der Linie VI-VI der Fig. 7; Fig. 7 stellt
einen Querschnitt - entlang der Linie VII-VII der Fig. 6 dar;. - _ Fig. 8 ist. ein
Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels gemäß der Linie VIII-VIII der Fig.
9; Fig.9 stellt einen Querschnitt gemäß der Linie IX-IX der Fig. 8 dar; -Fig. 10
zeigt einen Querschnitt eines weiteren Aug= führungsbeispiels entlang der Linie
X-X der Fig.11; Fig. 11 ist ein Querschnitt gemäß der Linie XI-XI der Fig. 10; _
Fig. 12 stellt das Herstellungsverfahren eines dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
10 und 11 ähnlichen Steines in einem Längsschnitt gemäß der Linie XII XII der Fig.
13 dar; Fig. 13 ist ein- Querschnitt anklang der Linie XIII-XIII der Fig. 12; -Fig.
14 zeigt einen der Fig. 13- ähnlichen Querschnitt; Fig. 15 stellt ein Herstellungsverfahren
eines den Fig. 1 und 2 ähnlichen Ausführungsbeispiels im Längsschnitt dar; Fig.
16 zeigt einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 15 in einem der Fig.
5 ähnlichen Schnitt; Fig. 17 stellt ein Herstellungsverfahren eines weiteran Ausführungsbeispiels
in einem Längsschnitt gemäß der Linie XVII-XVII der Fig.18 dar; Fig. 18 ist ein
Querschnitt gemäß der Linie XVIII-XVIII der Fig. 17; Fig. 19 zeigt einen der Fig.
18 ähnlichen Querschnitt; Fig. 20 stellt einen Längsschnitt eines noch weiteren
Ausführungsbeispiels entlang der Linie XX-XX der Fig. 22 dar; Fig. 21 zeigt einen
Längsschnitt entlang der Linie XXI-XX der Fig. 22; Fig. 22 ist ein Querschnitt entlang
der Linie XXII-XXII der Fig. 21; Fig. 23 zeigt einen Längsschnitt eines anderen
Ausführungsbeispiels entlang der Linie XXIII-XXIII der Fig. 24; schließlich ist
Fig. 24 ein Querschnitt entlang der Linie XXIV-XXIV der Fig. 23.
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Gleiche Bezugszeichen der Zeichnungen weisen auf ähnliche Einzelheiten
hin.
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Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, besteht der erfindungsgemäße
Stein in seiner einfachsten Form einerseits aus einem hülsenförmigen Einsatz 31,
z. B. aus oxydierbarem Metall, der mit einer Füllung 30 aus feuerfestem keramischem
Stoff versehen ist, andererseits aus einer Verkleidung 32 aus ebenfalls feuerfestem
keramischem Stoff, die den im vorliegenden Fall eine Armatur bildenden Einsatz 31
umgibt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Armatur einen prismatischen
Hohlkörper. Unter prismatischem Hohlkörper wird in der Beschreibung und in den Ansprüchen
eine Hülse von beliebigem Querschnitt und mit einer in sich zurückkehrenden Mantelfläche
verstanden, - deren Erzeugende sowohl zueinander wie auch zur Längsachse der Hülse
parallel liegen. Je. nachdeni der -Querschnitt der Hülse einen Kreis, eine Ellipse
oder ein regelmäßiges oder :unregelmäßiges Vieleck von beliebiger Seitenzahl darstellt,
kann auch der prismatische Hohlkörper verschieden sein: Beim dargestellten. Ausführungsbeispiel
weist der die Armatur 31 bildende prismatische Hohl--körper einen ellipsenförmigen
Querschnitt auf und besteht aus -Eisenblech mit einer Wandstärke von 0;8 mm, wobei
die Füllung 30 aus -einem -Magnesitchrom besteht, das höchstens 1019/o an. Chromoxyd
(Cr2 03) enthält. Unter Magnesitchrom .. wird in der Beschreibung und in den . Ansprüchen
ein . Gemisch von Magnesit und Chromerz verständen, in dem der Gehalt an Magnesit
mehr als 5019/o beträgt. Die Verkleidung 32 besteht ebenfalls - aus- Magnesitchrom,
dessen Chromoxydgehalt jedoch 2019/o beträgt. ° Ein Herstellungsverfahren des Verbundsteines
gemäß Fig. 1. und 2 ist aus- den Fig. 3 bis 5 ersichtlich. Auf der unteren Druckplatte
33 a der Preßform 33 einer an sich bekamen Steinpresse wird eine Menge des die Verkleidung
32 bildenden feuerfesten Stoffes angebracht: Auf den Verkleidungsstoff wird eine
Armatur 31 mit kreisförmigem Querschnitt gelegt, die vorher mit für die Füllung
30 ausgewähltem Magnesitchrom gefüllt worden ist. -Nachher wird die Preßform 33
mit dem Verkleidungsstoff 32 gefüllt und die aus den Teilen 30, 31, 32 bestehende
Einheit durch die obere Druckplatte 33 b der Steinpresse quer zur Wand der Armatur
31 in der Richtung 34 zusammengepreßt. Zum Pressen wird ein Druck. von mindestens
1000 kg/cm2 verwendet. Nach erfolgtem Pressen nimmt die ursprünglich. zylindrische
Armatur 31 -die elliptische Gestalt gemäß Fig. 2 und 5 an. Der fertiggepreßte Stein
wird aus der Form 33 entfernt und bei einer Temperatur von etwa 100 bis 150° C getrocknet.
Somit ist das -Herstellungsverfahren des Steines beendet.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 unterscheidet sich vom vorherigen
insofern, das der Einsatz 31 aus 1,0 bis 2,0 mm starkem Polyvinylchlorid besteht.
Außerdem sind die Seiten der Verkleidung von zwei Seiten her vollständig und an
den anderen zwei Seiten zum Teil durch Mäntel 35 a bzw. 35 b
aus oxydierbarem
Metall abgedeckt. Zwecks besseren Häftens sind aus den Mänteln 35 a, 35 b
kleine Zungen 36 ausgestanzt, die in die Verkleidung 32 hineinragen und somit zwischen
Mantel 35a bzw. 35b und Verkleidung 32 eine zuverlässige Verbindung gewährleisten.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, _ däß die Füllung 30 durch
ein Magnesitchrom gebildet -ist, dessen Chromoxydgehalt 5 bis 1519/o beträgt, wobei
die Verkleidung 32 aus einem Chrommagnesit mit einem Gehalt an Chromoxyd von höchstens
301/o besteht. Unter Chrommagnesit wird in der Beschreibung und in den Ansprüchen
ein Gemisch -von Magnesit und Chromerz verstanden, dessen Gehalt an Chromerz mehr
als 5019/o beträgt.
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Verbundsteine dieser Art sind besonders vorteilhaft. Es ist bekannt,
daß der Chrommagnesit zu Beginn des "Betriebes eine starke Neigung zum Abplatzen
zeigt, während gegen Ende des Betriebes sowohl die Absplitterungsgeschwindigkeit
wie auch die Dicke der --abplatzenden Schichten allmählich abnehmen. Beim Magnesitchrom
sind die Verhältnisse bekanntlich umgekehrt. Hier wird der Stoff des Steines zu
Beginn des Betriebes langsamer verbraucht als gegen Betriebsende. Wie Versuche zeigen,
hat die erwähnte
Kombination von Magnesitchromfüllung und Chrommagnesitverkleidung
gleichsam daran gegenseitige Abschirmung zur Folge, so daß zu Betriebsbeginn das
Magnesitchrom der Füllung ein schichtweises Abplatzen der aus Chrommagnesit bestehenden
Verkleidung verhindert, während gegen Betriebsende der Chrommagnesit der Verkleidung
dem Abplatzen der Magnesitchromfüllung entgegenwirkt, wobei die Lebensdauer des
Verbundsteines weitgehend zunimmt.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 und 9 unterscheidet sich vom
in Fig. 1 und 2 dargestellten darin, daß einerseits eine Armatur 31 aus unlegiertem
Stahlblech von einer Dicke von 0,5 mm und andererseits eine Füllung 30 aus geschmolzenem
Kalk vorhanden ist, wobei die Verkleidung 32 aus Magnesit besteht. Um das Eindringen
von Luft zu verhüten, sind ferner die zwei Stirnseiten des Steines mit Überzügen
37a bzw. 37b aus pechhaltigem wasserfreiem Teer versehen.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 und 11 ist von jenem nach Fig.
8 und 9 insofern verschieden, daß einerseits die Armatur 31 aus unlegiertem Stahlblech
eine Stärke von 1 -mm aufweist und die Füllung 30 aus Dolomit besteht, wobei anderseits
an einer Stirnseite der Füllung 30 ein Abstand 38 belassen ist, den eine Deckschicht
aus dem Verkleidungsstoff 32 ausfüllt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß
die Armatur 31 einen prismatischen Hohlkörper mit rhombusförmigem Querschnitt darstellt.
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Eine beispielsweise Herstellungsart von erfindungsgemäßen Steinen
mit derartigem rhombusförmigem Armaturenquerschnitt ist in den Fig. 12 bis- 14 dargestellt.
Wie aus Fig. 13 hervorgeht, weist die ursprüngliche Gestalt der Armatur 31 einen
rechteckigen Querschnitt auf, der in der in Fig. 14 dargestellten Endlage des Preßvorganges
rhombusartig verformt worden ist. Übrigens ist bei diesem Ausführungsbeispiel der
Stein, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7, ebenfalls von einem
Mantel 35a, 35b aus oxydierbarem Metall umgeben, der in gleicher Weise mit
Zungen 36 versehen ist. Die Füllung 30 besteht hier aus Zirkonsilikat und die Verkleidung
32 aus Magnesitchrom mit einem Chromoxydgehalt von höchstens 5II/o. Die Armatur
31 besteht aus Eisenblech von 0,6 mm Stärke und ist mit einem Tragbügel
39 versehen (Fig. 12), der mit der Armatur 31 ein Stück bildet und auf die
Stirnseite des nicht eingebauten Steines gebogen ist.
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Bei der Herstellung von Steinen dieser Art kann auf die untere Druckplatte
33 a der Preßform 33 ein Blechmantel 35a bzw. 35b von U-förmigem Querschnitt
und mit aufwärts gerichteten Schenkeln gelegt werden, der dann mit Magnesitchrom
beschickt wird. Die im vorliegenden Fall mit Zirkonsilikat gefüllte Armatur 31 von
rechteckigem Querschnitt wird auf die Magnesitchromschicht gelegt. Die Preßform
33 wird nachher wieder mit feuerfestem Stoff aus Magnesitchrom aufgefüllt und mit
einer unlegierten Stahlplatte von 0,6 mm Stärke abgedeckt. Hiernach wird die aus
mit Füllung versehene Armatur, Verkleidung und Mänteln bestehende Einheit 30, 31,
32, 35 a, 35 b in Richtung der Pfeile 34 zusammengepreßt und ausgetrocknet,
wie dies an Hand der Fig. 3 bis 5 bereits beschrieben worden ist.
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In den Fig. 15 und 16 ist ein Herstellungsverfahren für ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verbundsteines dargestellt, das sich von jenem gemäß Fig.
10 und 11 nur darin unterscheidet, daß einerseits an beiden Stirnflächen der Armatur
31 je ein mit dem Stoff der Verkleidung 32 ausgefüllter Abstand 38 belassen ist
und anderseits der Querschnitt der Armatur keinen Rhombus, sondern eine z. B. auch
aus den Fig. 2 und 9 ersichtliche Ellipse darstellt, die beim Preßvorgang aus einem
Kreis entstanden ist.
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Die Fig. 17 bis 19 zeigen ein Herstellungsverfahren eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verbundsteines, das in Abweichung von den bisher beschriebenen
Ausführungen anstatt eines Einsatzes mit mehreren, namentlich im vorliegenden Fall
mit vier Einsätzen ausgerüstet ist. Von diesen bilden zwei Einsätze 31
a bzw. 31 b je einen Zylinder von größerem Durchmesser und zwei Einsätze
31 c bzw. 31 d je einen Zylinder von geringerem Durchmesser, wobei
die Zylinder mit Zirkonoxyd gefüllt sind, dem 1% an Magnesiumoxyd beigemischt ist.
Die Verkleidung 32 besteht aus Magnesit.
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Da zweckmäßig nur Steine von größeren Abmessungen mit mehr als einem
Einsatz versehen werden, wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel auch ein Mantel
35 a, 35 b aus oxydierendem Metall verwendet,- der den Stein abdeckt
und die Entstehung von allfälligen Transportschäden verhütet.
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Dieses Herstellungsverfahren unterscheidet sich vom z. B. an Hand
der Fig. 12 bis 14 beschriebenen Verfahren, indem in der Preßform 33 anstatt eines
Einsatzes deren vier angebracht werden, und zwar in der Weise, daß zunächst der
Einsatz 31c, dann nach Beschichtung mit einigem Verkleidungsstoff 32 die Einsätze
31 a und 31 b, schließlich nach Beschichtung mit weiteren
Mengen von Verkleidungsstoff 32 der Einsatz 31d eingelegt werden.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.20 bis 22 stimmt im Wesen mit dem
in den Fig. 1 und 2 dargestellten überein. Ein Unterschied ist insofern vorhanden,
daß einerseits für die Füllung 30 Zirkonoxyd verwendet worden ist, das höchstens
1% an Kalziumoxyd enthält, wobei die Verkleidung aus Magnesitchrom mit einem Gehalt
von höchstens 1011/a an Chromoxyd besteht. Anderseits ist der Einsatz als Armatur
31 aus unlegiertem Stahlblech von einer Stärke von 0,5 mm erzeugt, wobei die Armatur
wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 bis 14 mit einem Tragbügel
39 versehen ist. Im vorliegenden Fall ist der Tragbügel durch eine an die
Armatur 31 angeschweißte Stahlplatte von 1 mm Dicke gebildet, deren mit einer
Aufhängeöffnung 40 versehener Schenkel im uneingebauten Zustand des Steines an die
Stirnwand desselben gebogen ist. Wie aus Fig. 21 ersichtlich, wird beim Einbau der
Tragbügel 39 aufwärts gebogen, d. h. ausgerichtet, und somit in eine für den Einbau
geeignete Lage gebracht.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 23 und 24 besteht die Füllung
30 und die Verkleidung 32 gleichwie aus einem Magnesitchrom, das höchstens 15 %
Chromoxyd enthält. Der Einsatz 31 als Armatur besteht aus Eisenblech von z. B. 0,8
mm Stärke und war ursprünglich ein prismatischer Hohlkörper von rechteckigem Querschnitt,
der im fertigen Stein infolge des Preßvorganges in einen Rhombus entartet. Die Armatur
31 ist auch in diesem Fall mit einem Tragbügel versehen, der jedoch abweichend vom
vorherigen Ausführungsbeispiel aus mittels schenkelartiger Abschnitte an die Armatur
31 angeschweißtem Draht 41 besteht. Die Seitenflächen des Verbundsteines
sind
durch einen Mantel 35 a, 35 b aus oxydierbarem Metall abgedeckt, der z. B.
jenem gemäß Fig. 6 und 7 ähnlich ist.
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Im obigen sind Ausführungsbeispiele beschrieben worden, bei welchen
die Füllung des Einsatzes aus Magnesitchrom, geschmolzenem Kalk, Dolomit, Zirkonsilikat
bzw. aus einem Gemisch von Zirkonoxyd und Magnesiumoxyd bestand. Es ist aber offensichtlich,
daß für die Füllung des Einsatzes auch andere Stoffe oder Gemische der genannten
Stoffe verwendet werden können. Es können z. B. Gemische von Magnesit und Chromerz,
Magnesit und Dolomit, Chromerz und Dolomit sowie Zirkonoxyd und Kalziumoxyd verwendet
werden. Im Wesen trifft dies auch für den Verkleidungsstoff zu, der bei den dargestellten
Ausführungsbeispielen aus Magnesitchrom, Magnesit bzw. Chrommagnesit besteht. Diese
feuerfesten Stoffe sollen zweckmäßig derart einander zugeordnet werden, daß die
Nachsinterung der Füllung mindestens der Nachsinterung der Verkleidung und/oder
die Wärmedehnung der Verkleidung mindestens der Wärmedehnung der Füllung gleich
ist. Da infolge der Nachsinterung des keramischen Stoffes ein Schwinden des Steines
eintritt, können auf diese Weise Paarungen von keramischen Stoffen getroffen werden,
bei denen die Nachsinterung bzw. die Wärmedehnung der Füllung und der Verkleidung
vollkommen aufeinander abgestimmt sind. Ein Beispiel für den Fall der Gleichheit
ist an Hand der Fig. 23 und 24 gegeben worden, wo sowohl die Füllung 30 wie auch
die Verkleidung 32 aus einem Magnesitchrom mit einem Gehalt von höchstens 15% Chromoxyd
bestand. In den übrigen Fällen war die Wärmedehnung der Verkleidung 32 größer als
die Wärmedehnung der Füllung, die Nachsinterung der ersteren dagegen geringer als
die der letzteren. Eine ähnliche gegenseitige Zuordnung kann naturgemäß auch mit
anderen feuerfesten Stoffen vorgenommen werden.
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An der Feuerseite der Steine wird der Einsatz durch die hohe Ofentemperatur
angegriffen und verbrannt bzw. geschmolzen. Gemäß Versuchsergebnissen erfolgt aber
dieses Verbrennen bzw. Schmelzen lediglich bis zu einer kritischen Tiefe, die sich
selbst dann nur auf einen geringen Bruchteil der Steinstärke erstreckt, wenn sowohl
die Füllung wie auch die-Verkleidung aus nachsinternden keramischen Stoffen bestehen
und zwischen ihnen allfällig ein durch Schwinden bedingter Spalt entsteht.
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Diese Erscheinung ermöglicht aber auch, für die Füllung und/oder die
Verkleidung bei der Ofentemperatur nachwachsende keramische Stoffe zu verwenden
und hierdurch eine unbeschränkte Möglichkeit bei der Wahl der feuerfesten keramischen
Stoffe für den erfindungsgemäßen Verbundstein zu sichern. Gefährliche Spannungen
werden nämlich durch das Nachwachsen nur in der erwähnten kritischen Tiefe hervorgerufen,
wo aber der durch das Verbrennen bzw. Schmelzen des Einsatzes entstandene Spalt
für die Aufnahme der durch das Nachwachsen bedingten Volumvergrößerung genügenden
Raum bietet. Zum Beispiel bei Verbundsteinen mit Füllung aus Chrommagnesit und mit
Verkleidung aus Magnesitchrom beginnt der Chrommagnesit, d. h. die Füllung, erst
bei einer Temperatur von etwa 1500° C nachzuwachsen, wo der Stoff des Einsatzes
in der kritischen Tiefe bereits verbrannt bzw. geschmolzen worden ist. Ob nun der
Einsatz aus Metall oder aus einem anderen der erwähnten Stoffe besteht, gewährleistet
sein Schmelzen bzw. Verbrennen in der kritischen Tiefe den zum Nachwachsen der Chrommagnesitfüllung
nötigen Raum, so daß keine Absplitterungsgefahr entsteht.