DE1163723B

DE1163723B - Fireproof molded body with at least one separating surface formed in its interior

Info

Publication number: DE1163723B
Application number: DEV19189A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Robert Augustin
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1959-09-11
Filing date: 1960-08-13
Publication date: 1964-02-20
Also published as: AT214833B; DE1163723C2

Description

Feuerfester Formkörper mit wenigstens einer in seinem Inneren gebildeten Trennfläche Die feuerfeste Ausmauerung eines Hüttenofens, wie z. B. eines Herdflammofens (Siemens-Martin-Ofens), und zwar insbesondere der Decke solcher Öfen, ist thermischen, chemischen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Diese Beanspruchungen sind Ursache der früheren oder späteren Zerstörung der Ausmauerung. Die thermische Beanspruchung führt zum Abschmelzen oder Erweichen des Ausmauerungsmaterials, weiter zur Rissebildung und zu Abplatzungen, hervorgerufen durch innere Spannungen im Mauerstein, welche durch das Temperaturgefälle im Mauerwerk und Temperaturschwankungen im Ofen verursacht werden. Während bei Seitenmauern, welche im Verband gemauert sind, sich diese Spannungen zum größten Teil ausgleichen können, ist dies beim Ofengewölbe, welches meistens aus Gewölbesteinen von 300 bis 500 mm Länge ausgeführt ist, nicht der Fall, und die Spannungen und Risse bewirken letzten Endes das Abfallen oder Abblättern der Steinkopfenden, eine Erscheinung, die als »spalling« bekannt ist.Fireproof molded body with at least one formed inside it Separation area The refractory lining of a furnace, such as B. a hearth furnace (Siemens-Martin furnace), and in particular the ceiling of such furnaces, is thermal, exposed to chemical and mechanical stress. These stresses are The cause of the earlier or later destruction of the brickwork. The thermal stress leads to melting or softening of the lining material, further to the formation of cracks and to flaking, caused by internal stresses in the brick, which caused by the temperature gradient in the masonry and temperature fluctuations in the furnace will. While with side walls, which are built in a bond, these tensions can compensate for the most part, this is the case with the furnace vault, which is usually the case is made of arched stones of 300 to 500 mm in length, is not the case, and the stresses and cracks ultimately cause the Stone head ends, a phenomenon known as "spalling".

Chemisch wirken auf das feuerfeste Material das Bad (d. h. das geschmolzene Metall), Schlacken, Flugstaub, aggressive Gase usw. Unter dem Einfluß der Ofenatmosphäre treten bekanntlich bei den feuerfesten Mauersteinen in der dem Ofeninneren nächstzugekehrten Steinzone Gefügeveränderungen ein, die sich in einer starken Verdichtung und Verglasung der Steinstruktur dieser Zone offenbaren. Diese dichte Schicht wandert im Stein stetig gegen das kühlere Steinende ab. Führt schon beim gesunden Steingefüge das Temperaturgefälle bzw. Temperaturschwankungen zur Rissebildung, so ist es um so mehr der Fall bei dem verdichteten Steingefüge, denn das thermische Ausdehnungsverhalten des verdichteten und des gesunden Steinteiles ist grundverschieden. Zwischen den beiden Schichten bilden sich sehr bald Risse mit nachfolgendem Abschälen oder Abreißen der feuerseitigen Schicht. Dieser Vorgang wiederholt sich stetig, immer neue Steinpartien kommen zum Abplatzen, die feuerfeste Ausmauerung verschließt rasch.Chemically acting on the refractory material is the bath (i.e. the molten one Metal), slag, airborne dust, aggressive gases, etc. Under the influence of the furnace atmosphere As is well known, occur in the case of refractory bricks in the one closest to the furnace interior Stone zone structural changes resulting in a strong compression and glazing reveal the stone structure of this zone. This dense layer moves in the stone steadily towards the cooler end of the stone. This already leads to a healthy stone structure Temperature gradient or temperature fluctuations for crack formation, so it is more the case with the compacted stone structure than the thermal expansion behavior the compacted and the healthy stone part is fundamentally different. Between Cracks form very soon in both layers, with subsequent peeling or tearing off the fire-side layer. This process repeats itself constantly, always new stone sections come to flake off, the refractory lining closes quickly.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, das »spalling« herabzusetzen. Ein Weg, der in diesem Bestreben mit Erfolg neuerdings beschritten worden ist, zielt darauf ab, den feuerfesten Körper aus einigen wenigen, in Richtung des Temperaturgefälles verlaufenden, im Feuer sich unterschiedlich verhaltenden Teilen zusammenzusetzen. Man hat dadurch erreicht, daß die Abplatzungen, die sich in den einzelnen Teilen des so entstandenen Verbundkörpers ergeben, längs Flächen eintreten, die in verschiedenen Abständen von der Stirnseite des feuerfesten Körpers verlaufen und sich dadurch, wie man annimmt, gegenseitig stützen. Die Herstellung solcher Körper ist naturgemäß umständlicher, als dies für homogene Gebilde der Fall ist, doch rechtfertigt sich der Mehraufwand an, Herstellungsarbeit im Hinblick auf die erzielte Verbesserung der Haltbarkeit.There has been no lack of attempts to reduce "spalling". A The path that has recently been successfully trodden in this endeavor aims depend on the refractory body from a few, in the direction of the temperature gradient running parts that behave differently in the fire. This has achieved that the flaking, which is in the individual parts of the resulting composite body occur along surfaces that occur in different Distances from the face of the refractory body and thereby, are believed to be mutually supportive. The production of such bodies is natural more cumbersome than is the case for homogeneous structures, but it is justified the overhead of manufacturing work in view of the improvement achieved the durability.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, in einem feuerfesten Stein in Richtung seines Temperaturgefälles verlaufende, gut wärmeleitende Einlagen vorzusehen. Diese Einlagen bewirken, daß die innerhalb des Steines vorhandenen Spannungen, die man für die Abplatzungen verantwortlich machen kann, herabgesetzt werden. Die Herstellung solcher Steine ist umständlich.It has also been suggested in a refractory brick to provide inserts with good thermal conductivity that run in the direction of its temperature gradient. These deposits cause the tensions existing within the stone, which can be blamed for the flaking, be reduced. The production such stones is awkward.

Die Erfindung hat ebenfalls den Zweck, die Rissebildung mit nachfolgenden Abplatzungen bei den feuerfesten Ausmauerungssteinen möglichst zu verzögern und damit die Haltbarkeit der Ausmauerungen, vor allem der Gewölbe, zu verlängern. Zu diesem Zwecke geht die vorliegende Erfindung von einem feuerfesten Formkörper aus, der insbesondere aus basischem bis neutralem Material besteht und mit wenigstens einer in seinem Inneren gebildeten Trennfläche versehen ist, die durch Ausbrennen oder Verkohlen einer dünnen, verbrennlichen, vorzugsweise aus Papier, Pappe oder Kunstharz bestehenden Einlage oder durch Ausschmelzen oder Verdampfen einer Schmelz- bzw. verdampfbaren Einlage erhalten ist. Bei einem solchen Formkörper kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß mehrere solcher Trennfl-,:chen, in gegenseitigem Abstand, den Stein insgesamt senkrecht zur Richtung des Wärmegefälles durchsetzen und die Form von Hinterschneidungen ausbildenden Flächen aufweisen.The invention also has the purpose of preventing cracking with subsequent To delay chipping in the refractory brickwork and if possible thus extending the durability of the brickwork, especially the vaults. to For this purpose, the present invention is based on a refractory molded body, which consists in particular of basic to neutral material and with at least a separating surface formed in its interior is provided, which is caused by burning out or charring a thin, burnable, preferably made of paper, cardboard or Resin existing insert or by melting out or evaporation a meltable or vaporizable insert is obtained. With such a shaped body The invention is characterized in that several such dividing surfaces -,: surfaces, in mutual distance, the stone as a whole perpendicular to the direction of the heat gradient enforce and have the form of undercuts forming surfaces.

Die während des Brandprozesses erfolgte Unterteilung des Steines ist also derart beschaffen, daß die sich ergebenden Steinteile durch entsprechende Form der Unterteilungsfuge miteinander verzahnt bleiben. Die Unterteilung kann entweder über die ganze Breite des Ausmauerungssteines erfolgen oder an den Seiten und/oder in der Mitte desselben unterbrochen sein, so daß an einigen Stellen der Zusammenhang zwischen den einzelnen Teilstücken erhalten bleibt.The subdivision of the stone made during the firing process is thus designed in such a way that the resulting stone parts by appropriate shape the subdivision joint remain interlocked. The subdivision can be either take place over the entire width of the brick lining or on the sides and / or be interrupted in the middle, so that in some places the connection is retained between the individual sections.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Abschreckfestigkeitfeuerfester Formkörper dadurch zu erhöhen, daß man vorgeformte Massebrocken mit einer Umhüllung aus Papier oder beim Brennen oxydierender Metallfolie versieht und aus diesen Körpern die Feuerseite des Formkörpers bildet, wozu diese Brokken in einer Lage in die Form eingelegt werden, der verbleibende Hohlraum mit Masse gefüllt, gepreßt und der Formling gebrannt wird. Dieses ältere Verfahren läuft also darauf hinaus, lediglich die dem Feuer ausgesetzte Seite eines feuerfesten Körpers mit Feinstfugen auszustatten, und es ist dieser ältere Vorschlag somit auf Formkörper beschränkt, die eine Breitseite dem Feuer darbieten. Handelt es sich hingegen um prismatische Formkörper, die in Richtung ihrer Längsachse verschleißen, so stellt der ältere Vorschlag eher eine Begünstigung als eine Hemmung des Abplatzens vor. Gemäß diesem älteren Vorschlag verlaufen die Trennflächen zudem parallel zur Richtung des Wärmegefälles, nicht senkrecht dazu.It has already been suggested that the quench resistance of refractories To increase moldings by preformed mass chunks with a coating from paper or from oxidising metal foil and from these bodies forms the fire side of the molded body, including these chunks in one layer in the mold are inserted, the remaining cavity is filled with mass, pressed and the molding is burned. So this older process boils down to just the dem To equip the fire-exposed side of a refractory body with fine joints, and this older proposal is thus limited to moldings that have a broad side offer to the fire. If, on the other hand, it is a question of prismatic shaped bodies, which in Wear in the direction of their longitudinal axis, so the older suggestion is more of a Favoring as an inhibition of flaking. According to this older suggestion the dividing surfaces also run parallel to the direction of the heat gradient, not perpendicular to it.

Es sind ferner feuerfeste Verbundsteine bekannt, die aus einem Verschleißteil und einem damit längs einer Hinterschneidungen ausbildenden Trennfläche verpreßten Isolierteil bestehen. Der Verschleißteil ist jedoch in diesem Falle homogen ausgeführt und zeigt das dieser Ausführung entsprechende Verhalten.There are also known refractory composite bricks, which consist of a wear part and a separating surface which is thus pressed along an undercuts Insulating part exist. In this case, however, the wearing part is designed to be homogeneous and shows the behavior corresponding to this embodiment.

Schließlich ist ein feuerfestes Mauerwerk vor allem für Schachtöfen bekannt, das aus einem an den Ofenmantel anschließenden Dauerfutter und aus einem zum Ofeninneren gerichteten Verschleißfutter besteht, wobei zwischen den beiden Mauerungen eine Dehnfuge angeordnet ist, die beim Aufbau des Mauerwerks mit einem ausbrennbaren Material gefüllt werden kann. Das Dauerfutter kann dabei aus den vorhin erwähnten Verbundsteinen mit Isolierteil bestehen. Dauerfutter und Verschleißfutter bilden aber selbständige Mauerungen, bestehen aus verschiedenen Steinen, werden getrennt aufgebaut und stehen untereinander in keinem Zusammenhang.After all, fireproof masonry is primarily for shaft furnaces known from a permanent lining adjoining the furnace shell and from one there is wear lining facing the furnace interior, with between the two Masonry an expansion joint is arranged, which when building the masonry with a burn-out material can be filled. The permanent lining can be from the earlier mentioned composite stones with insulating part exist. Permanent lining and wear lining but form independent walls, consist of different stones, will built separately and are not related to each other.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Formkörpers schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine erste Ausführungsform in Stirnansicht mit einem Querschnitt, F i g. 2 nach Linie II-Il der F i g. 1, wogegen die F i g. 3 und 4 abgeänderte Ausführungsform zeigen. In sämtlichen Figuren ist 1 die Steinmasse, und 2 sind die fugenbildenden Einlagen; 3 ein Blechmantel bekannter Art, 4 ein Aufhängebehelf für den Stein. Gemäß den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 bis 3 handelt es sich um einen Keilstein, dessen eine Breit-Seite und dessen beide Schmalseiten von einem ü-fö: urigen Querschnitt besitzenden Blechmantel eingeschlossen sind, der, wie dies bekannt ist, mit dem Steinsatz mitverpreßt ist. Das Aufhängeglied 4 könnte dann, wie ebenfalls bekannt, eine aus dem Mantel herausbiegbare Blechlasche sein.In the drawing, three exemplary embodiments of the shaped body according to the invention are shown schematically. It shows F i g. 1 shows a first embodiment in an end view with a cross section, FIG. 2 according to line II-II of FIG. 1, whereas FIG. 3 and 4 show a modified embodiment. In all figures, 1 is the stone mass and 2 are the joint-forming deposits; 3 a sheet metal jacket of a known type, 4 a hanging aid for the stone. According to the embodiments of FIG. 1 to 3 is a wedge stone, one wide side and the two narrow sides of which are enclosed by a sheet metal jacket with a cross-section which, as is known, is pressed together with the stone set. The suspension member 4 could then, as is also known, be a sheet metal tab that can be bent out of the jacket.

Die ausbrennbaren oder ausschmelzenden, dünnen Einlagen 2 haben eine Form, daß Hinterschneidungen 2a entstehen. Insgesamt erstrecken sich diese Einlagen 2 senkrecht zur Richtung des Wärmeflusses oder Wärmegefälles, d. h., daß angenommen ist, daß die gezeichneten Steine mit ihrer schmaleren Stirnfläche 5 dem Feuer ausgesetzt sind. Diese Einlagen können z. B. aus gewöhnlichem stärkerem Papier, sogenanntem Kraftpapier, aus dünner Pappe, aus Aluminiumfolie oder Zink von etwa 0,05 bis 0,5 mm Dicke od. dgl. bestehen. Diese Einlagen sollen genügende Formbeständigkeit besitzen, um sie in die Preßformen unter Wahrung ihrer Form einlegen zu können. Für Einlagen aus Papier läßt sich dies durch eine Kunstharzimprägnierung erreichen.The burn-out or melt-out, thin deposits 2 have a Shape that undercuts 2a arise. Overall, these deposits extend 2 perpendicular to the direction of heat flow or heat gradient, d. that is, assumed is that the drawn stones with their narrower face 5 exposed to the fire are. These deposits can, for. B. from ordinary stronger paper, so-called Kraft paper, made of thin cardboard, made of aluminum foil or zinc from about 0.05 to 0.5 mm thickness or the like. These inserts should have sufficient dimensional stability, in order to be able to insert them into the molds while maintaining their shape. For deposits this can be achieved from paper by impregnating with synthetic resin.

Da es sich bei den dargestellten Ausführungsbeispielen um Blechmantelsteine handelt, ist ein Sinterbrennen derselben vor ihrem Einsatz in den Ofen, in dem sie als Ausmauerungssteine Verwendung finden müssen, nicht möglich. Es ist aber möglich, die Steine so weit zu erhitzen, daß die Einlagen 2 verkohlen bzw. ausschmelzen, oder, wie bei Zink, verdampfen und es dadurch bereits zur Ausbildung der Trennflächen kommt, oder aber man überläßt diese Ausbildung der beim Anheizen des Ofens auftretenden ersten Erhitzung der Steine. Es ist leicht einzusehen, daß die Ausbildung dieser Trennflächen das Auftreten gefährlicher Spannungen im Stein zumindest stark mildert, daß aber andererseits ein vorzeitiges Abfallen größerer Steinteile nicht zu befürchten ist, weil die einzelnen Teile miteinander verzahnt sind.Since the illustrated embodiments are sheet metal casing stones is a sinter-firing of them before they are put into the furnace in which they are must be used as masonry stones, not possible. But it is possible to heat the stones so far that the deposits 2 char or melt out, or, as in the case of zinc, evaporate and this already leads to the formation of the interfaces comes, or this training is left to the one that occurs when the furnace is heated up first heating the stones. It is easy to see the formation of this Interfaces at least greatly reduce the occurrence of dangerous stresses in the stone, on the other hand, there is no need to fear that larger pieces of stone will fall off prematurely is because the individual parts are interlocked with one another.

Nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 durchsetzen die verbrennlichen, verdampfbaren oder schmelzbaren Einlagen 2' den Stein nicht zur Gänze in seiner Querrichtung, sondern nur teilweise. Die gebildeten Feinstfugen werden demnach zunächst nicht den ganzen Stein durchsetzen, und es hat sich gezeigt, daß auch auf diese Weise eine Herabsetzung der im Stein auftretenden Spannungen möglich und eine Verlängerung der Lebensdauer des Steines erzielbar ist.According to the embodiment of FIG. 4, the combustible, vaporizable or fusible inlays 2 ' do not penetrate the stone entirely in its transverse direction, but only partially. The fine joints formed will therefore initially not penetrate the entire stone, and it has been shown that in this way, too, it is possible to reduce the stresses occurring in the stone and to extend the life of the stone.

Das Einlegen der später die Trennflächen ausbildenden Streifen geschieht zweckmäßig in der Weise, daß man in die Form Ausgangsmasse einbringt und in diese die vorgeformten und zweckmäßig formhaltenden Einlagen einsteckt. Da beim Pressen eine Stauchung der Einlagen erfolgt, ist es vorteilhaft, statt ebenflächig begrenzten Einlagen solche mit senkrecht zur Preßrichtung verlaufenden Wellen zu verwenden. Derartige Einlagen werden beim Preßvorgang ziehharmonikaartig zusammengedrückt.The strips that will later form the parting surfaces are inserted expediently in such a way that one introduces starting material into the mold and into this inserting the pre-formed and appropriately shape-retaining inserts. There while pressing a compression of the deposits takes place, it is advantageous instead of planar boundaries Deposits to use those with waves running perpendicular to the pressing direction. Such deposits are compressed like an accordion during the pressing process.

Die Erfindung ist auf alle bekannten Steinmassen anwendbar, wie solche gegenwärtig zur Herstellung insbesondere von Formkörpern basischer bis neutraler Natur dienen, insbesondere also auf Magnesiamassen mit oder ohne Chromerzzusätzen.The invention is applicable to all known stone masses, such as such currently for the production in particular of moldings from basic to neutral Serve nature, especially on magnesia masses with or without chromium ore additives.

Wie schon weiter oben erwähnt, bildet sich durch chemische Einflüsse in dem Ausmauerungsstein feuerseitig eine dichte glasige Schicht, welche stetig gegen das kühlere Steinende abwandert. Durch die nach dem Ausbrennen oder Ausschmelzen der Einlagen entstehenden Fugen wird die dichte Schicht in ihrer Wanderung unterbrochen bzw. aufgehalten. Da sie überdies keinen direkten Zusammenhang mit dem rückwärtigen gesunden Steingefüge hat, sondern mit diesem durch die Verzahnung nur lose verbunden ist, ist sie in ihrem thermischen Ausdehnungsverhalten gegenüber dem gesunden Stein nicht behindert und ist daher die Ursache für die Bildung von Rissen beseitigt. Diese dichte Schicht bildet zeitweise sogar einen Schutz für den gesunden Steinteil. Selbstverständlich wird die dichte Schicht durch Abschmelzen und andere Ursachen schließlich auch zerstört, aber dies erfolgt mit einer bedeutenden Verzögerung, wodurch eine bessere Haltbarkeit der Ausmauerung erreicht wird. Es ist auch leicht einzusehen, daß der vorliegende Stein Temperaturschwankungen des Mauerwerkes viel besser vertragen wird, als dies für die bekannten homogenen Steine der Fall ist.As already mentioned above, forms through chemical influences in the brick lining on the fire side a dense glassy layer, which is continuous migrates towards the cooler stone end. By after burning out or melting out of deposits resulting joints will be the dense layer in their Hike interrupted or stopped. Moreover, since they have no direct connection with the healthy stone structure at the back, but with this through the interlocking is only loosely connected, it is opposite in its thermal expansion behavior does not hinder the healthy stone and is therefore the cause of the formation of Removed cracks. This dense layer even forms a protection for the healthy stone part. It goes without saying that the dense layer is melted away and other causes eventually also destroyed, but this is done with a significant one Delay, whereby a better durability of the brick lining is achieved. It It is also easy to see that the stone in question will vary in temperature Masonry is tolerated much better than is the case with the well-known homogeneous stones the case is.

Claims

Claims: 1. Refractory molded body, in particular made of basic to neutral material, with at least one interface formed in its interior, by burning out or charring a thin, burnable, preferably off Paper, cardboard or synthetic resin, or by melting or evaporation a meltable or vaporizable insert is obtained, characterized in that that several such dividing surfaces, at a mutual distance, make up the stone as a whole enforce perpendicular to the direction of the heat gradient and the shape of undercuts have forming surfaces.

2. Refractory molded body according to claim 1, characterized characterized in that the parting surfaces do not extend through the entire shaped body.

3. Refractory molded body according to claim 1 or 2, characterized in that this has a known outer sheet metal jacket.

4. Method of manufacture of refractory molded bodies according to claims 1 to 3, characterized in that in the mold filled with refractory starting material some perpendicular to the direction the thermal gradient running deposits, each in the form of an undercut have forming surface, are used, so that the mold space through this Deposits is divided into several subspaces, whereupon the molded body in known Pressed and, if necessary, fired after removal from the mold will.

5. The method according to claim 4, characterized in that deposits are used which have waves running perpendicular to the pressing direction.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the deposits are soaked or coated with a suitable agent in order to ensure good adhesion of the starting material to the deposits. Considered publications: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1111658, 1056036.