DE1155707B - Basische, feuerfeste Steine und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft basische, vorgebrannte, feuerfeste Steine und insbesondere für die Gewölbe von basischen, offenen Herdöfen zum Schmelzen und Veredeln von Stahl.

Die erhöhte Leistungsfähigkeit derartiger öfen durch Verwendung von Sauerstoff, welcher eingeblasen oder anderweitig zugeführt wird, geht Hand in Hand mit einer bedenklichen Verkürzung der Lebensdauer der Ofengewölbe auf Grund der erschwerten Bedingungen, denen die Gewölbe unterworfen sind. Bekannt ist die Tatsache, daß man die Widerstandsfähigkeit des Gewölbes als Ganzes durch abwechselnde Anordnung von Steinen aus Chrom-Magnesit mit Steinen aus Magnesit oder Magnesit-Chrom verbessern kann, so daß die heiße Fläche und naturgemäß auch die kalte Fläche als regelrechtes Schachbrettmuster erscheint, welches durch die beiden Steinsorten gebildet wird. Damit ist nicht gemeint, daß die der Hitze ausgesetzten Enden der Steine quadratisch sind; sie sind in Wirklichkeit rechteckig in der normalerweise üblichen Abmessung, wenn alle Steine eines Daches durchweg die gleiche Zusammensetzung haben, und die beiden Steinsorten müssen einzeln in dem gewünschten Muster angeordnet werden, damit ein Stein der einen Sorte nur Steine der anderen Sorte neben sich hat, wobei die Flächen sich gegenseitig berühren. Auf diese Weise wird in dem Gewölbe eine Kombination der wünschenswerten Eigenschaften der beiden Steinsorten erreicht, nämlich die bessere Widerstandsfähigkeit der Chrom-Magnesit-Steine gegenüber mechanischen und thermischen Beanspruchungen als nur bei Steinen aus Magnesit oder Magnesit-Chrom sowie die bessere Widerstandsfähigkeit von Magnesit- oder Magnesit-Chrom-Steinen gegenüber Eisenoxyden als sie bei Steinen aus Chrom-Magnesit vorhanden ist, bei welchen die Körner des überwiegenden Chromits insbesondere bei den hohen Temperaturen gegenüber Eisenoxyden anfällig sind.

Andererseits können die Bögen des Gewölbes aus einander abwechselnden Ringen der einen und der anderen Steinsorte aufgebaut werden. Aus diesem Grunde müssen auch viele einzelne Steine sorgfältig eingebaut werden, damit unbedingt gewährleistet wird, daß in jedem Ring nur die eine Steinsorte vorhanden ist.

Erfindungsgemäße basische, feuerfeste Steine sind dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Teilstück aus Chrom-Magnesit neben einem anderen Teilstück aus Magnesit oder Magnesit-Chrom enthalten, wobei die Berührungsfläche der beiden Teilstücke in der Längsrichtung des Steines verläuft und zumindest über den größten Teil der Steinlänge mindestens ein Teilstück Basische, feuerfeste Steine
und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

General Refractories Limited,

Manufactures and Merchants,

Sheffield (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. H. Idel

und Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwälte,

Essen, Kettwiger Str. 36

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. Juli 1960 (Nr. 26 403)

Bertold Eichler, Sheffield (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

aus dem einen Material neben mindestens einem Teilstück aus dem anderen Material liegt.

Auf diese Weise kann ein erfindungsgemäßer Stein aus zwei Teilstücken bestehen, welche jeweils aus der einen der beiden Materialsorten bestehen und Seite an Seite liegen. Ein Stein kann auch aus mehr als zwei Teilstücken bestehen, vorzugsweise allerdings aus einer geraden Zahl einander abwechelnder Teilstücke. Indessen ist die Verwendung eines Steines mit drei oder einer anderen ungeraden Zahl von Teilstücken, die einander abwechseln, nicht ausgeschlossen. Im allgemeinen allerdings hat sich ein Stein nur mit zwei Teilstücken als am vorteilhaftesten erwiesen, wobei beide Teilstücke sich über die ganze Länge des Steines, d. h. vom heißen zum kälten Ende, erstrecken, und die nachfolgende Beschreibung wird sich weitgehend mit derartigen Steinen und ihrer Herstellung befassen.

Einer der bedeutendsten Vorteile eines derartigen Steines mit zwei Teilstücken, die sich über die ganze Länge des Steines erstrecken, liegt darin, daß bei einer leicht zu handhabenden Einheit zwei heiße Endflächen, welche die beiden verschiedenen Materialien aufweisen, beim Einsetzen einer jeden Einheit vorgesehen werden können und daß beim Einsatz der

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nächsten Einheit die nächsten beiden Flächen folgen usf. Erforderlichenfalls können die beiden Teilstücke durch verschiedene Färbung oder eine entsprechende Markierung gekennzeichnet werden, so daß die erforderliche Abwechslung von Einheit zu Einheit keine Schwierigkeit bietet, wenn gleichmäßig zusammengesetzte Einheiten zusammengebaut werden. Hierbei ist es gleichgültig, ob aus den Steinen ein Bogen (breitere Querabmessung quer zur Krümmungsrichtung) oder eine Krone (breitere Querabmessung in der Krümmungsrichtung) aufgebaut werden soll.

Da die Endflächen aus verschiedenem Material in ,einem Stein vorgesehen sind, ist es möglich, diese Flächen schmäler zu machen, als wenn die betreffenden Flächen durch getrennte Steine erreicht werden müßten. Außerdem kann man auch einen etwas breiteren Verbundstein verwenden, bei welchem die verschiedenartigen Endflächen immer noch schmäler sind als bei Verwendung von Steinen aus nur einem Material, wodurch die Steinezahl, welche für eine bestimmte Fläche benötigt wird, reduziert wird, wie dies nachstehend genauer erläutert wird.

Vorzugsweise sind in einem Stein die beiden Teilstücke so angeordnet, daß ihre Berührungsflächen ineinandergreifen, indem die entsprechenden Flächen z. B. schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind.

Bei einer schwalbenschwanzförmigen Ausbildung der Haftfläche der beiden Teilstücke hat es sich als vorteilhaft erwiesen, an dem Teil aus Magnesit oder Magnesit-Chrom den Keil vorzusehen und an dem anderen Teil aus Chrom-Magnesit die entsprechende Nut, um Strömungen durch die leichte Ausdehnung des Teiles aus Chrom-Magnesit während des Brennens zu vermeiden.

Ein erfindungsgemäßer Verbundstein kann beispielsweise folgende Materialkombination aufweisen, wobei die Zahlen die Gewichtsverhältnisse angeben:

1. Chrom-Magnesit, etwa 70:30_r zusammen mit Magnesit.

2. Chrom-Magnesit, etwa 70:30, zusammen mit Magnesit-Chrom, etwa 30 : 70.

3. Chrom-Magnesit, etwa 60:40, zusammen mit Magnesit.

Diese Zahlen sind naturgemäß nur Beispiele und geben durchaus nicht alle Kombinationen an. , Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Stein mit zwei Teilstücken in perspektivischer Ansicht, wobei die beiden Teilstücke schwalbenschwanzförmig miteinander verkeilt sind,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Steines nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines anderen Verfahrens zur Herstellung des Steines,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Innenfläche eines Bogens, der aus Steinen nach Fig. 1 aufgebaut wurde,

Fig. 5 das Aussehen der Innenfläche eines Gewölbes, welches durch ineinanderliegende Bögen nach Fig. 4 hergestellt wurde,

Fig. 6 den Ausschnitt eines Gewölbes, welches durch Verwendung von Steinen nach Fig. 1 hergestellt wurde,

Fig. 7 eine Abänderung des Steines nach Fig. 1.

In allen Figuren wird durch das Zusatzzeichen »A« die Verwendung von Chrom-Magnesit bezeichnet und durch das Zusatzzeichen »B« die Verwendung des entsprechenden Magnesit-Chroms. Man könnte natürlich auch ebensogut durch das Zusatzzeichen »B« das Magnesit in Verbindung mit dem entsprechenden Chrom-Magnesit »A« bezeichnen.

In der Fig. 1 ist ein Stein mit zwei Teilstücken dargestellt, welcher die üblichen Abmessungen, Breite a = 15 cm und Dicke b = 7,5 cm, besitzt, während die Länge des Steines von der gewünschten Stärke der ίο Wandung abhängt, die aus diesen Steinen aufgebaut werden soll. In dem dargestellten Beispiel ist die Breite α gleichmäßig aufgeteilt, obwohl eine genau gleichmäßige Teilung nicht unbedingt erforderlich ist, und der dargestellte Stein besteht aus einem Teilstück IA und einem zweiten Teilstück 35 mit einer Berührungsfläche 2. Diese Berührungsfläche 2 besitzt in der Mitte eine schwalbenschwanzförmige Ausbildung, wobei das Keilstück 4 aus dem Material »B« besteht, um beim Brennvorgang eine leichte Ausdehnung des Materials »A« zu ermöglichen, aus welchem die Nut 5 hergestellt ist.

Der Stein ist in Fig. 1 als rechteckiges Prisma dargestellt. Durch entsprechende Abweichung in der Dimension b an den beiden Enden des Steines kann indessen ein in der Stärke abgeschrägter Stein zur Herstellung von Bögen hergestellt werden, und durch entsprechende Abweichung in der Dimension a an den beiden Enden entsteht ein breitenmäßig abgeschrägter Stein zum Aufbau einer Krone. Ein Stein mit den angegebenen Dimensionen a, b von 15 · 75 cm kann die allgemein üblichen Einzelsteine mit einer Abmessung von 11,25 · 7,5 cm ersetzen, die bisher in der Praxis verwendet wurden. Eine derartige Verwendung von erfindungsgemäßen Verbundsteinen reduziert die erforderliche Anzahl von Steinen für eine bestimmte Gewölbefläche um 25 ^fl/o und ergibt dennoch in dem Gewölbe eine 50 °/o größere Unterteilung in einander abwechselnde Flächenteile der heißen Fläche. Auf diese Weise wird der Aufbau wesentlich vereinfacht, und das entstandene Gewölbe ist stärker in abwechselnde Flächenteile unterteilt, welche sich auf Grund der verschiedenen Eigenschaften der beiden Materialien, aus denen diese Flächenteile bestehen, gegenseitig erganzen.

Die schwalbenschwanzförmige Berührungsfläche 2 kann durch eine Zwischenplatte 6 (Fig. 2) erzielt werden, welche von einem Ende aus gesehen schwalbenschwanzförmig gebogen wird und in die Form 7 einer Presse von oben her eingeführt wird und dazu dient, die beiden verschiedenen Materialsorten 8 A und 9 B, die an beiden Seiten der Form in abgemessener Menge eingebracht werden, voneinander zu trennen. Wenn die Platte 6 wieder herausgezogen wird, bleiben die beiden Massen 8 A und 9 B miteinander in Kontakt auf einer schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Zwischenfläche, welche die Form der Zwischenplatte wiedergibt, und behalten diese Form auch dann bei, wenn sie durch den nicht dargestellten Preßstempel zusammengedrückt werden. Die beiden Massen 8 A und 9 B werden somit zu der gewünschten Form zusammengepreßt und als Ganzes vermittels der Ausstoßplatte 10, welche den Boden der Form 7 bildet, herausgedrückt. Dieses Verfahren zur Herstellung eines Steines kann bei einem solchen Stein angewendet werden, der breitenmäßig abgeschrägt ist und zur Herstellung einer Krone dienen soll.

In Fig. 3 kann eine abgemessene Menge UA der einen Materialsorte zunächst in eine Form 12 eingebracht werden, wobei sie die gesamte Fläche der Ausstoßplatte 13 am Boden bedeckt, woraufhin eine schwalbenschwanzförmig gebogene Platte 14 flach ί daraufgelegt wird, auf welche wiederum eine abgemessene Menge 155 der anderen Materialsorte eingebracht wird. Die Platte 14 muß in diesem Falle naturgemäß nach dem Zusammenpressen in dem Stein verbleiben, und die Presse wird vorzugsweise doppeltwirkend ausgebildet. Eine derartige Zwischenplatte kann ganz dünn sein und besteht vorzugsweise aus Metall, z. B. Aluminium oder Eisen, welches während des Brennvorganges des Steines oxydiert. Man kann jedoch auch eine »Platte« aus brennbarem Material verwenden, beispielsweise aus dünnem Karton, der bei dem Brennvorgang verschwindet. Derartige Trennmittel unterbinden ein Sintern der beiden Materialsorten über die ganze Berührungsfläche hinweg und lassen die beiden Materialteile in der Hauptsache durch die Verkeilung miteinander verbunden, welche durch die schwalbenschwanzförmige Ausbildung vorgesehen ist. Die Trennmittel können indessen auch ein oder mehrere Löcher aufweisen, durch welche die beiden Materialsorten in innigen Kontakt miteinander kommen, so daß eine lokale Sinterung stattfinden kann.

Wie man sich vorstellen kann, werden mehr als ein derartiges Trennmittel verwendet und entsprechend in der Form angeordnet, wenn Steine hergestellt werden sollten, die aus mehr als zwei verschiedenartigen Teilstücken bestehen. Das oder die Trennmittel brauchen nicht immer unbedingt bis zu der Endfläche des Steines zu gehen, welche als kalte Fläche gedacht ist. Solange ein größerer Teil der Länge des Steines vom heißen Ende aus die verschiedenen Teilstücke nebeneinander aufweist, braucht das kalte Ende nur aus einer Materialsorte (vorzugsweise Chrom-Magnesit) bestehen.

In Fig. 4 sind Steine dargestellt, welche entsprechend in der Stärke abgeschrägt sind und derart mit ihrer breiten Abmessung angeordnet sind, daß ein Bogen entsteht, wobei die einander abwechselnden Steine jeweils umgekehrt gelegt werden, so daß das Material »A« des einen Steines an dem Material »B« der anliegenden Steine anliegt. Fig. 5 zeigt als Resultat einer Anzahl derartiger übereinander angeordneter Bögen ein regelrechtes Schachbrettmuster aus einander abwechselndem Material in Quadraten von etwa 7,5 · 7,5 cm an der heißen Fläche. Um die einzelnen Verbundsteine in den Fig. 4 und 5 genauer darzustellen, sind die Steine so dargestellt, daß sie einander nicht berühren.

Fig. 5 zeigt Steine, die breitenmäßig abgeschrägt sind und so aneinandergepaßt sind, daß eine Krone entsteht, wobei das Material »A« des einen Steines neben dem Material »B« eines anliegenden Steines liegt.

In Fig. 7 ist ein Stein dargestellt, bei welchem das Material 16 B nicht über die ganze Länge des Steines hinweggeht, während das andere Material Π A in 18^4 hinter dem Ende des Materials 16 B vorbeiführt, wobei diese Seite als kaltes Ende des Steines gedacht ist, so daß am heißen Ende des Steines beide Materialien 17 und 165 in Erscheinung treten. Ein derartiger Stein kann wie in Fig. 2 durch Verwendung einer Trennplatte hergestellt werden, welche derart umgebogen wird, daß eine seitlich in 20 heraustretende querlaufende Berührungsfläche 19 entsteht.

Claims (4)

1. Patentanspruch ε-1. Basische, feuerfeste Steine, dadurch gekenn zeichnet, daß sie ein Teilstück aus Chrom-Magnesit neben einem anderen Teilstück aus Magnesit oder Magnesit-Chrom enthalten, welche beide zusammen geformt und gebrannt werden.
2. 2. Steine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilstücke miteinander verkeilt sind, beispielsweise durch schwalbenschwanzförmige Ausbildung der Berührungsfläche.
3. 3. Verfahren zur Herstellung basischer, feuerfester Steine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Form eine Trennplatte vertikal eingeführt wird und vor dem Preßvorgang, dem die beiden Materialien von verschiedener Zusammensetzung, die beiderseits der Platte in die Form eingefüllt werden, wieder entfernt wird.
4. 4. Verfahren zur Herstellung basischer, feuerfester Steine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennplatte auf eine abgemessene Menge der einen Materialsorte in die Form gelegt wird, auf welche dann eine abgemessene Menge der anderen Materialsorte geschüttet wird, woraufhin das Ganze zusammengepreßt wird und die Platte zwischen den beiden Materialsorten verbleibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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