DE1809547A1 - Materialien und Methoden zum Bau von Hochtemperaturausruestungen - Google Patents

Description

INTERPACE CORPORATION, LOS ANGELES, CALIP. USA.

Materialien und Methoden zum Bau von Hochtemperaturausrüstungen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf feuerfeste Bauteile und auf Methoden zu deren Herstellung und insbesondere auf eine Technik, die das Einpassen und Zusammensetzen von Brennofen, Schachtofen, Gußpfannen und ähnlichen, hohen Temperaturen ausgesetzten Ausrüstungsgegenständen erleichtern.

Unter feuerfestem LIaterial oder Verbindungen sind solche zu verstehen, die hohen Temperaturen zwischen ca. 500° C und 2400° C widerstehen, im Hinblick auf Schmelzen oder Erweichen, Widerstandsfähigkeit gegen geschmolzenes Lietall, Schlakke, Glas usw. und Widerstandsfähigkeit gegen Sprünge, Verlust der Gefügefestigkeit usw. bei Gebrauchstemperaturen in Brennofen, Schachtofen, Gußpfannen, Glühofen, Schmelzofen usw. aufweisen. Feuerbeständige Materialien werden im allgemeinen in sauere oder basische (im Hinblick auf die chemische Charakteristik) eingeteilt, siliziumhaltige, feuerbeständige Materialien werden unter die Saueren eingereiht, und jene mit einem Überschuß von Erdalkalimetalloxyden (wie z.B. Magnesium) werden basisch bezeichnet. Einige feuerfeste Materialen mit einem hohen Gehalt an Aluminiumoxyd, Chromeisenstein oder Zirkonerde werden neutral genannt.

OR/GfNAL IhISPECTED

Die Auswahl eines feuerfesten Materiales zur Verwendung in einer bestimmten Konstruktion richtet sich nach der Beschaffenheit des Metalles, der Schlacke, des Glases oder anderer Verbindungen, mit denen das feuerfeste Material in Berührung kommt und nach dem Temperaturbereich, der in der Praxis auftritto Obwohl einige Arbeiter auf diesem Gebiet verschiedene Lleinungen haben, ob stark siliziumhaltiges, neutrales oder stark aluminiumoxydhaltigea Feuerfestmaterial oder ein basisches Feuerfestmaterial zum Gebrauch in einem gegebenen Anwendungsfall am besten geeignet sind, werden alle von ihnen sicherlich zustimmen, daß die primäre Ursache für Ausfall oder kurze Lebensdauer des Feuerfestmateriales auf Fehler oder Unzulänglichkeiten zurückgeführt v/erden kann, die auf den unzulänglichen Aufbau der vorgeformten Feuerfestblöcke, Bausteine etc. und auf einer unvollkommenen Abbindung zwischen besagten feuerfesten Bauelelementen beruhen sowie auf die Unfähigkeit der Bautechniken, eine widerstandsfähige, kompressi-

ble und zu gleicher Zeit feste Bindung zwischen den besagten Bauelementen zu liefern (die in der Lage sein müssen, die linearen und dreidimensionalen Änderungen aufzunehmen, die in den Feuerfestblöcken oder Bauelementen auftreten, beim V.echsel zwischen den normalen Umgebungsteiiperaturen, die während des Baues bestehen und den hohen Temperaturen, die im Einsatz der Ausrüstung auftreten). Selbst wenn das ausgewählte feuerfeste Material erfolgreich dem korrosiven oder Iösungseffekt des geschmolzenen oder halbviskosen Metalles, Glases oder dee keramischen Materialee widersteht, die in einem Brenn- oder Schmelzofen auftreten, können die mechanischen Kräfte, die aufgrund von Wärmeausdehnung und dem Mangel

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einer genügend abdichtenden Bindung zwischen den Feuerfestelementen auftreten, katastrophale Risse und Ausbrüche verursachen, die ein vorzeitiges Abschalten und umfangreiche Ausbesserungsarbeiten erfordern.

Bisher hat sich der Stand der Technik auf die Verwendung von feuerfesten Mörteln beschränkt, mit denen es schlechthin unmöglich ist, eine einheitliche Fugendicke beizubehalten und aie der Austrocknung, Schrumpfung etc unterworfen sind; ferner auf die Verwendung von I-Ietallplatten zwischen den Blöcken in einem Jchachtofen, aber die letztere LIethode ist kostspielig, erfordert einen großen Zeitaufwand während der Konstruktion und liefert keine widerstandsfähige kompressible Fugenfüllung, die eine Bindung zwischen den feuerfesten Blökken oder Bauelementen darstellt und die Ausdehnungen aufnimmt, die normalerweise auftreten,,

Die vorliegende Erfindung sieht eine Technik vor, mit der der Bau von Brennofen, Schachtofen, Gußpfannen, bchmelztöpfen, Stopfenstangen und anderen Hochtemperaturausrüstungen wesentlich erleichtert ist und die tatsächliche Lebensdauer einer solchen Ausrüstung materiell erhöht. Allgemein gesehen verwendet diese Technik ein Gemisch, eine Dichtung oder Masse, und ist aus einem organischen, plastischen Material hergestellt, das eine Dispersion von hitzebeständigem oder feuerfestem Material enthält. Eine solche Dichtung oder Dichtmasse kann als elastomerer Streifen oder als Band ausgeführt sein, als T-Band, Winkelband oder als gelochte oder vorgeformte Dichtung (mit kreisförmiger, rechteckiger oder anderer Form),

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von gleichbleibender oder in vorgegebener Weise sich, ändernder Dicke. Sie kann eine widerstandsfähige, !compressible und elastomere Oberflächenbedeckung aus einem feuerfesten Block oder Stein darstellen. Sie kann ein preßfähiges, sprühfähiges oder halbflüssiges Gemisch darstellen, das auf metallische oder feuerfeste Oberflächen aufgebracht werden kann, die in Hochtemperaturausrüstungen dicht aneinandergefügt werden müssen oder die von den Einwirkungen durch Hitze oder durch Füllung geschützt werden müssen, oder aber es kann in Dehnfugen verwendet werden»

Die elastomeren Gemische sind vorzugsweise selbsthärtend (oder vorvulkanisiert) und können einen fein verteilten, hitzebeständigen Füllstoff als Dispersion enthalten. Der Füllstoff kann sauer, basisch oder neutral sein, abhängig von der Umgebung, in der die hitzebeständige Dichtmasse verwendet werden soll. Dieser kann Stoffe beinhalten, die billig und sehr feuerfest sind, wie z.B. Aluminiumoxyd, Zirkonerde etc. bis zu solchen (wie ZoB₀ Alkalisilikate, Borate etc.), die geringe Hitzebeständigkeit besitzen, aber die Bildung einer hitzebeständigen Bindung mit den umgebenden Bauelementen erleichtern. Wenn ein Brenn- oder Schmelzofen mit den Gemischen und Materialien gemäß der Erfindung ausgekleidet wird, erleichtern die kompressiblen, widerstandsfähigen Eigenschaften des elastomeren Gemisches die Verkleidung oder den Bau und das Erreichen eines gleichmäßigen, vorgegebenen Abstandes zwischen den Bauteilen oder Elementen. Nachdem es auf Betriebstemperatur gebracht ist, weicht das Elastomer der Wärmeausdehnung des feuerfesten Materialee aus, die organischen

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Piastikbestandteile werden verkohlt, zerstört oder abgebrannt und die verbleibenden hitzebeständigen Füllstoffkomponenten sowie der Kohlenstoff aus dem Plastik bilden eine hitzebeständige Bindung, die in ihrer Dicke der Ausdehnungscharakteristik des Feuerfestmateriales entspricht. Diese einzigartige Arbeitsweise beschränkt die Hißbildung auf ein Minimum, gleicht Spannungen in der Ofenstruktur aus und vergrößert wesentlich die Lebensdauer der Ausrüstung.

üifl das Verständnis zu erleichtern und einige Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung darzustellen, wird nun auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:

Fi^ur 1 eine perspektivische Ansicht (teilweise in ichnitt) eines erfindungsgemäßen, runden, rinjförmir ausgebildeten, koiapressiblen, elastomeren ^erbundelementes, ausgeführt zur Verwendung in aer Konstruktion von Stopfenstangen für Gußpfannen zur Handhabung geschmolzenen Letalles;

Figur 2 eine schematische Skizze, die eine Ausfuhrungsform einer Transportpfanne darstellt, in aer eine Stopfen stange unter Verwendung der Elemente gemäß Pig. 1 eingesetzt werden kann;

Figur 3 einen vertikalen maßstäblichen Schnitt durch einen Teil einer Ofenwand, die eine weitere Verwendung von vorgeformten erfindungsgemäßen Dichtelementen darstellt;

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Figur 4 einen 'Iransversalschnitt durch einen Teil eines Drehrohrofeng, wobei ein kompressiblea _s polymers, erfindungsgemäßes Element zwischen -den Ο^ε-Λ. ■ . ..an eingesetst ist,·

figur 5 einen.Schnitt durch ein vorgeformtes elastomeres Bauteil, wo in größerem Detail die modifizierte innere Struktur dargestellt ist, was eine spezifische Anwendung in Drehrohrofen, gebogenen Ofendächern etc ο darstellt;

Figur 6 eine Ansicht eines vorgeformten feuerfesten Blocks, der mit einer haftenden Oberflächenschicht aus elastomerem, kompressiblem Gemisch ^emäß der Erfindung versehen ist»

Die neuartigen Gemische, die die Eigenschaften besitzen^ die einzigartigen Arbeitsweisen in den hier beschriebenen Umgebungen zu steigern, besitzen im wesentlichen ein beliebiges elastomeres Polymer oder Copolymer zu einem widerstandsfähigen, kompressiblen und gummiartigen Zustand abzubinden oder auszuhärten, wobei dieses Elastomer eine Dispersion aus fein verteilten hitzebeständigem oder .feuerfestem Füllstoff enthält. Das Vorhandensein von modifizierenden Bestandteilen, wie z»B. Weichmachern, Härtemitteln oder Klebstoffen und von verstärkenden Bestandteilen,, wie z„B₀ metallischen"Fasern oder Geweben, ist nicht ausgeschlossen.

Es ist zu beachten, daß die organische Komponente des elastomeren Produktes eine wesentliche Aufgabe erfüllti es erleichtert die Haftung des Produktes auf den hitzebeständigen

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Blöcken und Metalloberflächen, sowohl wegen der Klebeigenschaften der organischen Komponente wie auch wegen ihrer Kompressibilität; die letzteren ermöglichen es dem Fugenmaterial, in den Vertiefungen und Poren des hitzebeständigen Blocks zu haften: es hält die anorganischen, hitzebeständigen Materialien in Dispersion und geeigneter Mischung zur Verarbeitung in der Fuge und hält die hitzebeständigen , Komponenten in ihrer lage, was ihre Anwesenheit und Reaktion zur Bildung einer bindenden schlackenbeständigen Fuge bei der Gebrauchstemperatur sicherstellte

Es muß besonders zum Ausdruck gebracht werden, daß der Ausdruck "Elastomer" solche Polymere, Copolymere und Harze beinhaltet, die elastomer gemacht werden können, unter Verwendung der verschiedenen Modifikatoren, wie z.B„ Weichmacher. Polyvinylchlorid ist beispielsweise in¹seinem unplastischen Zustand nicht als ein Elastomer zu betrachten, aber mit Weichmacher ist Polyvinylchlorid ein kompressibles gummiartiges Elastomer« Beispiele von Elastomeren, die in dieser Erfindung verwendet werden könnten sind: Polyvinylchlorid mit ^ Weichmacher, Polyvinylchlorid-Polyvinylacetat-Oopolymer mit Weichmacher, Polyacrylat und Copolymer desselben z.B. 2-Chloräthylvinyläther, Chlorsulfonpolyäthylen, Polyurethane, Polysulfide, Styrolbutadien, Butadien, Acrylnitril, Butadienacrylsäure, Acrylnitrylstyrol, Butadienelastomere oder aufgepfropfte Polymere, Butylelastomer, Chlorprenelastomer, Hitrilelastomer und Silikonelastomer.

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Die vorstehenden organischen Polymermaterialien sind nur als Beispiel genannt; jedes organische Polymer, Copolymer oder Gemische davon mit geeigneten Modifikatoren, wie z.B, Weichmachern, sind in dieser Erfindung verwendbar, vorausgesetzt, daß sie zu einem festen Produkt, das widerstandsfähig, kompressibel und gummiartig ist, aushärten können.

Wie oben bemerkt, müssen viele Polymere, die erfindungsgemäß verwendet werden können, einen Weichmacher enthalten« Beispiele von geeigneten Weichmachern sind Tricresilphosphat, Triglycoldihexoat, Dibutoxyäthylphtalat, Dibutylphtalat, Adipateund Oleate.

Beispiele für hitzebeständige Füllstoffe umfassen Substanzen und Verbindungen, die hoch feuerfest sind (mit Erweichung oder Verschmelzung zwischen etwa 1500° C und 2400° 0) oder mittlerer Feuerfestigkeit (Erweichung oder Verschmelzung zwischen etwa 1100° C und 1500° C oder pyrometrieehe Kegel 01 bis 20) oder sogar mit wenig feuerfestem Charakter (Erweichung zwischen 300° C und 1100° C). Mischungen von solchen Materialien können verwendet werden, um zu erreichen, daß die Füllstoffkomponenten des Gemisches wirksam miteinander oder mit den umgebenden (metallischen oder keramischen) Bauelementen bei der Arbeitstemperatur der Ausrüstung, in der die Gemische verwendet werden, abbinden. Füllmaterialien können Aluminium, Bauxit, Aluminiumoxyd, Mullit, Kyanit und andere Aluminiumsilikate, Diaspor, Zirkonoxyd, Aluminate und Silikate, Periclas, Chrom und andere Metallerze, Magnesit, Magnesiumsilikate, Amphibol, Serpentin, Pyrophylit, Olivin

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und andere Minerale, Metallpulver oder Metallfasern wie Kupfer, Eisen oder Oxyde davon, kaolinitische Tone, glimmerhaltige Tone, Tone vora Montmorillonittyp, Borate und Feldspate umfassen.

Wo die Arbeitstemperatüren der Ausrüstung nicht übermäßig hoch sind und große Bindungskräfte erwünscht sind, ist vorzugsweise ein Gemisch von Füllmaterialien zu verwenden, die eine verbleibende Zusammensetzung in der Fuge erzeugen, wobei die Verbindung etwa bei der Arbeitetemperatur der An-

lage abbindet, ^

Per hitzebeständige, anorganische Füllstoff, der ein unerläßliches Bestandteil dieser Erfindung ist, ist vorzugsweise von genau definierter Korngröße z.B. 150 Mesh oder feiner, um ein einheitliches glattes Produkt zu ergeben.

Vorzugsweise enthalten die kompressiblen, elastomeren Gemische dieser Erfindung so viel hitzebeständigen Füllstoff wie möglich; die obere Grenze ist der Punkt, wo das Gemisch M nicht weiter widerstandsfähig kompressibel und gummiartig isto Aufgrund vorliegender Tests kann die Menge an hitzebeständigem anorganischem Füllstoff irgendwo im Bereich zwischen 30 und 90 Gewichts-?* liegen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches. Besonders wirksame Gemische enthalten irgendwo bei 50 oder 60 bis 75 Gewichts-^ des hitzebeständigen anorganischen Füllstoffes dispergiert. Ausgehärtete elastomere Elemente gemäß der Erfindung können Härtemeßanzeigen 20 bis 80 auf einem Shore A-2 Härtetester anzeigen»

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Wie oben gesagt, ist es manchmal wünschenswert, einen anorganischen füllstoff zu verwenden, der "aus einer Miseiisag von hoch, mittel und niedrig feuerfestem Material fefi^tt.!^ die sich sämtlich miteinander verbinden^ um eine wirksame Dichtung über einen großen Temperaturbereichs, a.B. von etwa 500° 0 bis zu 2400° G,au bewirken» Es ist oft wünschenswert, einen Kunststoff mit niederer Feuerfestigkeit im hitzebeständigen Füllstoff zu besitzen, da dieses zur Bildung einer Dichtung führt. Das Verhältnis von niedrig feuerfestem Material in dem anorganischen Füllstoff kann im Bereich zwischen 0 und 2 bis 50 i» liegen»

In ähnlicher Weise ist der Anteil von mittel feuerfestem Material wünschenswert, jedoch nicht wesentlich; jedoch in manchen Fällen, wenn beispielsweise die Bauteile keinen höheren Temperaturen als 1500° C ausgesetzt sind, kann der gesamte feuerfeste anorganische Füllstoff auf einem mittel feuerfesten Material oder einem Gemisch von mittel feuerfestem und niedrig feuerfestem Material zusammengesetzt sein«, Allgemein kann jedoch gesagt werden, daß der Anteil von mittel feuerfestem Material in dem hitzebeständigen anorganischen Füllstoff im Bereich zwischen 0 und 10 bis 40 Gewichts-^ liegen kann.

Der Anteil von hoch feuerfestem Material in dem hitzebeständigen anorganischen Füllstoff gibt dem Dichtmittel seinen größten Widerstand gegen Hitze und geschmolzenem Metall. Auch hier hängt der besondere Anteil von hoch feuerfestem Material an dem hitzebeständigen anorganischen Füllstoff von

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der Temperatur ab, der die sich, ergebende Dichtung und/oder Bindung zwischen Konstruktionselementen ausgesetzt werden soll. Wie bereits gesagt, kann das mittel· feuerfeste Material ganz öder teilweise das hoch feuerfeste Material ersetzen. Allgemein kann man sagen, daß irgendwo zwischen 30 und 100 Gewichts-$ des hitzebeständigen anorganischen Mllmateriales hochfeuerfest sein können; jedoch bevorzugt man meistens einen Anteil von hoch feuerfestem Material zwischen 40 und 80 Gewichts-^, bezogen auf aas Gewicht des hitzebestähdigen anorganischen Füllstoffes.

Die ausgehärteten elastomeren Gemische gemäß dieser Erfindung können viele Formen und Gestalten annehmen, in Abhängigkeit der betreffenden Applikation und Form der Hochtemperaturbauteile für die die elastomeren Gemische angewendet werden sollen. Jede geeignete Methode kann angewendet werden, um die vorgeformten elastomeren Bauteile gemäß der Erfindung zu gestalten, inklusive Guß, Druckguß, Strahlenpressen und dgl. Aufgrund der Tatsache, daß die vorgeformten elastomeren Bauteile gemäß der Erfindung deformierbar und kompressibel sind, wenn sie Druck ausgesetzt sind, werden sie sich jeder Unregelmäßigkeit auf den Oberflächen der Hochtemperaturbauelemente anpassen, und daher ist es nicht kritisch, vorgeformte elastomere Teile zu haben, die genau der Konfiguration der Teile, denen sie zugeordnet werden, entsprechen. Weiterhin können die vorgeformten elastomeren Bauelemente nötigenfalls leicht zugeschnitten oder in anderer Weise verändert werden, um der Form der Hochtemperaturbauelemehte zu entsprechen, die verbunden oder gedichtet werden sollen,,

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Es gibt viele Verwendungen für elastomere Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Transportpfannen, wie beispielsweise in Pig. 2 bei 11 gezeigt, werden häufig für den Transport geschmolzenen Metalles von einem Ofen zu anderen Teilen einer Anlage zum Gießen u„ä_e verwendet. Diese Gußpfannen sind mit einer Bodenöffnung versehen, die normalerweise mit einer Stopfenstange verschlossen ist, wie allgemein bei 12 gezeigt, die aus einem unteren Stopfenkopf 13 mit einer daran befestigten Stahlstange H besteht, wobei die Stange durch eine Lage von Abdecksteinen 15 ragt. Gewöhnlich werden die Abdecksteine vorsichtig von Hand zusammengesetzt, unter Verwendung eines feuerfesten Mörtels in den Zwischenräumen. Dieses manuelle Zusammensetzen unter Verwendung von feuchtem Mörtel ist eine zeitraubende Arbeit und bevor die Gußpfanne vollständig ist, muß der gesamte Mörtel trocknen, manchmal mit 24 bis 36 Stunden Dauer. Sehr häufig sind die oberen und unteren Flächen der feuerfesten lochsteine entweder mit einer Einkerbung oder einer Stufe wie angezeigt versehen, um zu erreichen, daß die Reihe einigermaßen steif bleibt. -

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von runden Dichtungen, wie in Figo 1 gezeigt, angeordnet, die aus den vorher beschriebenen elastomeren Gemischen hergestellt sind; diese Dichtungen weisen einen Querschnitt entsprechend der Querschnittsfläche und,Form der lochsteine auf, zwischen denen diese benutzt werden. Es ist nur erforderlich, abwechselnd die lochsteine und Dichtungen auf die Zentralstange aufzuschieben, wobei entsprechend dem

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kompressiblen Charakter die vorgeformten elastomeren Diehtscheiben sich den Unregelmäßigkeiten auf den Oberflächen der Lochsteine einfach anpassen. Infolgedessen kann die gesamte Stopfenstange schnell zusammengesetzt werden, ohne eine Trockenperiode und ohne Schwierigkeiten, um die entsprechende Dicke der Fugen zwischen den Lochsteinen beizubehalten, wie es der Fall ist, wenn feuchter Mörtel verwendet wird. Der hitzebeständige anorganische Füllstoff in diesen elastomeren Bauteilen ist beständig gegen das geschmolzene Material, das gehandhabt werden muß und neigt dazu, die nebeneinanderliegenden Lochsteine miteinander zu verbinden, wenn die Stopfenstange und Gußpfanne in tatsächlichem Betrieb sind. Einheitlichkeit und Fugenstärke wird genau eingehalten.

Die kompressiblen elastomeren Gemische dieser Erfindung können auch in Platten vorgeformt werden und dann auf geeignete Größe geschnitten werden, um als Fugenmaterial zur Verbindung feuerfester Bauelemente oder Ofensteine 31, wie in Fig. 3 gezeigt, während der Konstruktion von Dreh- oder Brennofen Verwendung zu finden· Das kompressible elastomere vorgeformte Element 32 kann über einen oder mehrere Ofensteine in einer Lage gelegt werden und eine weitere Lage Ofensteine wird auf das kompressible elastomere vorgeformte Element geschichtet« Der durch das Gewicht der Ofensteine erzeugte Druck komprimiert und deformiert das elastomere Element, so daß es sich den Unregelmäßigkeiten in den Oberflächen der beiden oben und unten befindlichen Blöcke:, anpaßt. Kürzere vorgeformte Elemente 35 können «wischen die Blöcke gelegt werden. Wenn dann im 'ao3?sai«ft Betrieb solcher Dreh- oder Brennöfen

Hitze einwirkt, wird das organoplas tische iiaterial verdampft oder abgebrannt und der hitzebeständige anorganische Füllstoff zusammen mit dem Kohlenstoff aus den organ: ■ _*uen plastischen Stoffen formt dann eine hitzebeständige Dichtung und Bindung zwischen den Ofensteinen.

Die kompressiblen elastomeren Bauelemente gemäß der Erfindung können in Drehrohrofen Verwendung finden, wie in Figo gezeigt, wobei ein Metallfutter oder eine Metallschale 41 dazu dient, die Ofensteine 42 des Drehrohrofens in einer Ebene senkrecht zur Achse des Futters 41 zu halten. Das kompressible elastomere Element 43 kann zwischen einander gegenüberliegende Oberflächen 42 gelegt werden, wobei das elastomere Element gegen eine Oberfläche des Ofensteines gelegt und dort festgehalten wird, bis ein weiterer Block dagegengesetzt wird, oder umgekehrt, das elastomere Element kann gegen die Oberfläche des Ofensteines durch eine Art Klebstoff wie z.Bo Epoxydharz geklebt werde», um es dort in Position zu halteno Zusätzlich kann die innere Oberfläche des Metallfutters 41 des Drehrohrofens mit einer ungehärteten Mischung gemäß dieser Erfindung belegt werden und eine Bindung zwischen den Öfensteinen und dem Futter herzustellen^ Wenn die Temperatur erreicht ist, bei der der Ofen betrieben wird, wird das organische Plastikmaterial verdampfen oder verbrennen, und es wird sich eine hitzebestäiidige Dichtung und Bindung zwischen den Ofensteinen sowie zwischen dem Futter und dem Ofensteinen biläen₀

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Das vorgeformte kompressible elastomere Gemisch gemäß dieser Erfindung kann verstärkende Mittel 51, Z₀B₀ Drahtgewebe, Streckmetall, vorgeformte Metallstreifen oder ähnliches enthalten, wie in Pig. 5 gezeigt. In dieser als Beispiel gewählten Ausführung hat das vorgeformte kompressible elastomere Gemischelement ein dickes Ende 52 und ein dünnes Ende 53, wodurch es zur Verwendung in Drehrohrofen, runden Öfen o.äo geeignet ist.

Die spezifischen, vorgeformten, kompressiblen, elastomeren ^ Mischungen, die im vorhergehenden als Beispiel angeführt wurden, können, wie es im folgenden genauer ausgeführt wird, produziert werden. Die betreffenden elastomeren Produkte sind ausführlich unter tatsächlichen Gebrauchsbedingungen geprüft worden und in allen Fällen haben sich die vorgeformten kompressiblen elastomeren Gemische zufriedenstellend verhalten. Alle Prozentwerte beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben. Eine spezifische Anfangsmischung ist wie folgt:

Komponente Anteil

325 Mesh Quarz (hoch feuerfest) 42.6 <fo

200 Mesh Pyrophyllit (mittel feuerfest) 13.4 #

Trockenes Natriumsilikat (wenig feuerfest) 2.3 $

PR-5C* 41_#7 <f_a

* PR-5C ist ein Plastikmaterial, hergestellt von der Firma Poly Resins, Inc. und enthält 33-1/3 # homogene Polymerpaste aus Vinylchlorid, 33-1/3 f° Dioctylphtalat, und 33-1/3 # Butylbenzylphtalat.

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Der hitzebeständige anorganische Füllstoff wird sorgfältig in das flüssige PR-5C gemischt. Die so begildete Mischung wird in eine Aluminiumform gespritzt und geschüttelt, um die Luft zu entfernen,. Weder die Form noch die Mischung werden vorgeheizt.» Für kleinere Gegenstände, wie Z₀E. Scheiben mit 12,7 cm (5 inch) Durchmesser, wird die Mischung bei •175° C (350° F) 15 Minuten lang gehärtet. Für Scheiben mit 17,8 cm (7 inch.) Durchmesser läßt man die Mischung etwa 20 Minuten lang aushärten. Für größere Gegenstände wird die Härtezeit entsprechend verlängerte Nachdem die Mischung aus·-' A gehärtet ist, wird die Form mit Wasser abgeschreckt. Die Form wird,nachdem das ausgehärtete Material aus der Form entfernt ist, mit Aceton gereinigt.

Das entstehende ausgehärtete Produkt ist ein vorgeformtes, beständiges, elastomeres Produkt mit' der Form einer runden Dichtscheibe und Härtemeßanzeigen zwischen 45 und 5O₀

Eine weitere Serie von elastomeren Dichtseheiben wurde in genau der gleichen Weise wie angegeben erzeugt, außer daß

^m das Pyrophyllit mit rotem Glimmerton (montmorillionitartigem Ton) ersetzt wurde. Die so erzeugten elastomeren Dichtscheiben hatten die gewünschten physikalischen Eigenschaften und hatten außerdem zufriedenstellende Widerstandsfähigkeit gegen geschmolzenes Metall, wie durch einen statischen Füllhöhentest mit geschmolzenem Stahl festgestellt, wurde.

Eine weitere Reihe von vorgeformten widerstandsfähigen elastomeren Platten wurde in genau der gleichen Weise wie

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oben angegeben, erzeugt, außer daß sie durch Druckguß zwischen zwei Aluminiumplatten erzeugt wurden und daß die hitzebeständige anorganische Füllmischung durch Eisenoxyd ersetzt wurde, mit einem Gewichtsanteil von etwa 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte kompressible elastomere Produkt« Die so erzeugten elastomeren Platten haben Härtemeßanzeigen zwischen 50 und 55 und die übrigen gewünschten physikalischen Eigenschaften, sowie eine befriedigende Widerstandsfähigkeit gegen geschmolzenes Metall, wie es durch einen statischen Füllhöhentest mit geschmolzenem Stahl bestätigt wurde. ™

Eine weitere Reihe von elastomeren Platten wurde in genau der gleichen Weise wie oben angegeben, hergestellt, außer daß das Eisenoxyd durch Eisen ersetzt wurde. Die -so erzeugten Platten Waren kompressibel und widerstandsfähig und zeigten gute Widerstandsfähigkeit gegen geschmolzenes Metall, wie es durch einen statischen Füllhöhentest mit geschmolzenem Stahl bestätigt wurde.

BEISPIELE ZUR DARSTELLUNG DER AUSWIRKUNG

	DES WECHSELNDEN	PROZENTGEHALTES DES	HITZE-	Quarz	Pyro-	Natrium-	I	' Feststoffe Bemerkungen	Prodο stark
	BESTANDIGEN ANORGANISCHEN FULLMATERIALES.	(-200M)	phyl-	Sili		58,	kompressibel
		42o6	lit	kat "G1			Prodο stark
			13-4	2.3		63,	kompressibel
Probe		46.4					Zunehmende
Nr0	PR-6C*		14.5	2.5		67,	Steifigkeit
D-7470-A	41o7	49.4					Steif aber
			15«6	2.7		69<	immer noch
D-7470-B	36o6	50.8				kompressibel
			16.0	2,7
D-747O-C	32o3	909834			.3
			/0943
D-7470-D	30c 5		.4
		,7
	»5

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ι ο η η c / 7 * PR-6C ist ein Plastikmaterial, hergestellt von der Tirma Poly Resins, Inc. und enthält eine homogene Polymerpaste aus Vinylchlorid (33-1/3 Gewichtsprozent) und als Weichmacher Hexanolisobutyrat (66-2/3 Gewichtsprozent).

Die elastomeren Erzeugnisse wurden in der oben im Detail . angegebenen Methode in Form einer Dichtscheibe hergestellte Alle besaßen die gewünschten Eigenschaften, um leicht und wirksam eine kompakte hitzebeständige Dichtung zwischen Hochtemperaturelementen zu bilden»

BEISPIEItE ZUH PARSTELIUITG DER AUSWIRKUNG VON NIEDRIG FEUEREESTEM MATERIAI AUF DIE VERSCHMELZUNG ZWISCHEN KERAMISCHEN ELEMENTEN FUR HOHE TEMPERATUREN

Betr·5 Labor-

prüfung der

Pyro- Natrium Verschmelzungen

Probe Quarz phyl- SiIi- Glas- zwischen Keramik-Nr₀ PR-5C (-200M) lit kat "G" pulver elementen

D-7474-B 41o7 23»0 13»0 2«3 20.0 Größte Verschmo mit

keramischen Eiernto

D-7474-C 41o7 28„0 13»0 2.3 15*0 Weniger Versehm.

wie bei B

D-7475-D 41.7 33.0 13»0 2.3 10o0 Weniger Verschm_o

wie bei C

D-7475-C 41o7 38_o0 13.0 2_O3 5-0 Geringste Verschm,

Andere als Beispiel dienende Ausführungsformen entsprechend der Erfindung verwenden hitzebeständigen anorganischen Füllstoff mit der folgenden Zusammensetzung: 45#-55# Chromerz, 4O#-5O# Aluminiumoxyd, und von 0-5$ Natriumsilikat·, 35#»5Ο$ Zirkonerde und 65#-5O# Aluminiumoxyd; und 40#-60# Chromerz, 40Si-60# Magnesiumoxyd und 0-5$ Glaspulver. Die vorher genannten

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und als Beispiel gewählten Füllstoffmischungen können mit zwischen 35?& und 50$ eines organischen Plastikmateriales gemischt werden und dann ausgehärtet und in verschiedene Formen, wie oben angegeben, gebracht v/erden»

Zusätzlich zur Anwendung auf vorgeformte kompressible elastomere Produkte verschiedener Form, wie oben als Beispiel angegeben, bezieht sich die Erfindung auch auf ein Bauelement von fester vorgeformter feuerbeständiger keramischer Zusammensetzung, das zur Verwendung in Brennofen, Schmelzöfen, Schmelzräumen, wie im folgenden beschrieben, ^ vorgesehen ist, wobei die Oberfläche eines solchen Bauelementes 61, wie in Figo 6 gezeigt, mit einer anhaftenden widerstandsfähigen elastomeren Oberflächenlage 62 versehen isto Dieses Element kann hergestellt werden, indem man eine oder mehrere Flächen des Konstruktionselementes durch geeignete Mittel beispielsweise einem Epoxyklebharz, wie z.B₀ Epoxy oder Polysulfidharz, mit einer Platte aus gehärtetem widerstandsfähigem Elastomer belegt. Andererseits kann das Konstruktionselement in flüssiges oder viskoses organisches Jj Plastikmaterial getaucht werden, das einen einheitlich verteilten hitzebeständigen anorganischen Füllstoff enthält, u-m-e-ine haftende Haut von geeigneter Dicke zu erzeugen.

Das ..Bauelement wird dann aus der organischen Plastikflüssigkeit entfernt und, durch Wärmeeinwirkung oder nur durch die Einwirkung von Umweltsbedingungen ausgehärtet. Hitzebeständige Blöcke mit- anhaftendem ihigenmaterial können direkt an den Verbraucher verschickt werden»

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Die erfindungsgemäßen Gemische können auch direkt auf Bauelemente von Brennofen o.a. durch Spritzauftragung angewandt werden.. In diesem Fall wird das elastomere Gemisch als viskose Flüssigkeit wie z.B. plastisches Polyvinylchlorid mit einem Gehalt von 30$ "bis 90$ hitzebeständigem anorganischem Füllstoff verwendet. Das Gemisch läßt man dann aushärten oder in der Umgebung abbinden,,

Obwohl die Erfindung hier im Hinblick auf einige spezifische Anwendungen beschrieben wurde, ist es klar, daß verschiedene Modifikationen davon gemacht werden können ohne vom Umfang der Erfindung, die im folgenden beansprucht wird, abzuweichen.

Es versteht sich, daß Ausrüstung, typische Teilchengröße, Verhältnisse etco, diein den Beispielen aufgezeigt wurden, nur zur.Darstellung der Typen und Bereiche, die verwendet werden könnten, dienen, und nur zum Zwecke der Darstellung gewählt wurden und nicht als Begrenzung betrachtet werden dürfen.

Patentans prücheι

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Claims (1)

1o Verfahren zur Herstellung schnell abbindender, selbstdichtender feuerfester Keramikbauteile, dadurch gekennzeichnet, daß diese an mindestens einer überfläche eines festen vorgefertigten feuerbeständigen PCeramikbauteiles (31) so angelegt werden, daß diese einer anliegenden Oberfläche (61) eines anderen Bauteiles gegenüberliegen, ein organisches Plastikgemisch einen darin fein verteilten hitzeb.eständigen anorganischen Füllstoff enthält, und dieses Gemisch als Bindemittel, Isoliergrund und Füllstoff zwischen den anlie- ^ genden Oberflächen wirkt, wenn das genannte feuerfeste Bauelement normalen Gebrauchstemperaturen unterworfen ist.

2o Verfahren· gemäß Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß das organische Plastikmaterial thermoplastisch ist und bis 90 Gewichts-?» von fein verteiltem, hitzebeständigem, anorganischem Füllstoff enthalte ■

3 ο Verfahren gemäß Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige anorganische Füllmittel ein Ge- * misch von feuerfesten Materialien ist, die verschiedene Schmelzpunkte aufweisen und so gewählt sind, daß sie eine Isolierung bei Gebrauchstemperaturen des Bauteiles bilden.

4» Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gemisch als viskose Flüssigkeit ausgebildet ist.

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5 ο Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch als vorgefertigtes widerstandsfähiges Element vorgesehen ist.

6„ Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gemisch in Form eines widerstandsfähigen, das feuerbeständige Bauteil umschließenden Oberflächenüberzuges (62) vorgesehen ist«

7o Ein festes, vorgeformtes, feuerbeständiges Bauteil aus Keramikgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Verwendung in Brenn-, Schmelzöfen, Schmelzkammern und ähnlichem, mit einer feuerfesten elastomeren Oberflächenschicht (62) vorgesehen ist, die im wesentlichen aus einem organischen Plastikmaterial besteht, das ein darin fein verteiltes hitzebeständiges anorganisches Füllmittel enthalte

8o Bauteil aus Keramikgemisch gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieser anorganische Füllstoff ein fein verteiltes feuerfestes Material ist_o

9« Bauteil aus Keramikgemisch gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das fein verteilte feuerfeste Material ein Gemisch aus verschiedene Schmelzpunkte aufweisendem Material ist und zur Bildung einer Dichtung bei Gebrauchstemperaturen ' des Bauteiles dient.

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10* Bauteil aus Keramikgemisch gemäi3 Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Füllstoff ein Teil aus der aus Lie tall und Lletalloxyden bestehenden G-ruppe ist«

11 ο Bauteil aus Iieramikgemisch gemäß Ansprüchen 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (62) zwischen 50 bis 90 Gewichts-^ enthält,.bezogen auf das Gewicht der genannten Oberflächenschicht (62) von hitzebeständigem, anorganischem Füllstoff, der im organischen Plastikmaterial verteilt ist.

12o Bauteil aus Keramikgemisch gemäß Ansrpüchen 7 bis 11, dadurch gekannzeichnet, daß das organische Plastikmaterial thermoplastisch ist.

13o Bauteil aus Keramikgemisch gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Plastikmaterial mit Weich macher versehenes Polyvinylchlorid ist„

Η» Bauteil aus Keramikgemisch gemäß Ansprüchen 7 bis 15, ^ dadurch gekennzeichnet, das das organische Plastikmaterial darin eingeschlossene Metallbewehrungsmittel (51) aufweist.

15· Bauteil aus Keramikgemisch gemäß Ansprüchen 7 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Gemisch in seiner Art basisch ist und der hitzebeständige anorganische Füllstoff in der Oberflächenschicht (62) auch basischen Charakter aufweist.

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16. Bauteil aus Keramikgemisch gemäß den Ansprüchen 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Oberflächenschicht (62) Werte zwischen 20 und 80 an einen Härtemeßgerät anzeigt_o

17o Eine vorgeformte Ausführungsform zur Erleichterung des Einbaus von feuerfesten Bausteinen und Blöcken oder ähnlichen Hochtemperaturbauteilen in das Putter und Bau von Brenn-, Schmelzöfen, Gußpfannen u.ä„ und gleichzeitig zur Herstellung von Mitteln zur Dichtung und Verbindung solcher Teile untereinander bei erhöhten Temperaturen während des Gebrauchs solcher Bauteile, dadurch gekennzeichnet, daß ein widerstandsfähiges gehärtetes elastomeres Element (32) mit einer ebenen Form angepaßt an die Oberfläche (61) des genannten Bauteiles (31), das eingefügt und abgedichtet werden soll und eine' Dicke aufweist, die zur Dicke einer Dichtfuge die zwischen Hochtemperaturbauteilen während des Gebrauchs komprimiert werden kann, wobei dieses Element im wesentlichen aus einem organischen Plastikmaterial besteht, das einen darin fein.verteilten hitzebeständigen anorganischen Füllstoff enthalte

18o Eine vorgeformte Ausführungsform gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das gehärtete elastomere Element Werte zwischen 20 und 80 an einem Härtemeßgerät anzeigt,

19· Eine vorgeformte Ausführungsform, gemäß Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das gehärtete elastomere Element darin eingeschlossen ein Metallbewehrungsmittel

(51) aufweist. 909834/0943

20c Eine vorgeformte Ausführungsform gemäß Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von fein verteiltem hitzebeständigem, anorganischem Füllstoff, der dem organischen Plastik zugeschlagen wurde, zwischen 30 90 Gewichtsprozent liegt, bezogen auf das elastomere Elemente

21. Verfahren zur einfachen Bildung einer Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Dichtung (32, 33» 43) gegen Hitze und geschmolzenes Metall' beständig ist, zwischen einander gegenüberliegenden Flächen von mindestens zwei Hochtemperaturelementen (31) unter Bildung einer auf einer der Oberflächen (61) anliegenden vorgeformten, widerstandsfähigen lage (62), im wesentlichen bestehend aus einem organischen Polymer mit darin fein gemahlenem hitzebeständigen anorganischen Füllstoff, wobei der Anteil des anorganischen Füllstoffes etwa*30 bis 90 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des widerstandsfähigen Elementes in dem Bereich, in dem die Dichtung gebildet werden soll, beträgt, ausgebildet ist, wobei eine zweite Fläche eines weiteren Hochtemperaturelementes im Kontakt mit dem vorgeformten Widerstandselement der ersten Fläche in einem Abstand gegenübersteht, so daß das vorgeformte widerstandsfähige Element so verformt wird, daß dieses vorgeformte widerstandsfähige Element im wesentlichen mit der gesamten Dichtfläche der beiden gegenüberliegenden Oberflächen (61) in Berührung ist, und· das gesamte vorgeformte widerstandsfähige Element und die genannten Hochtemperaturelemente einer Temperatur von mehr als 500° C ausgesetzt werden, wobei das organische Polymer verdampft

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wird und eine hitzebeatändige Dichtung (32» 33, 43) aus hitzebeständigem Material gebildet wird, die den Kohlenstoff des gesamten Polymers enthalte

22. Verfahren zur Herstellung von schnell einbaufähigen selbstdichtenden hitzebeständigen Keramikbauteilen, im wesentlichen wie hierin beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Beispiele.

23ο Mn festes, vorgeformtea, feuerbeständiges Bauteil aus/ Keramikgemisch, im wesentlichen wie hierin beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,,

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