DE2557242C2

DE2557242C2 - Wannenstein

Info

Publication number: DE2557242C2
Application number: DE2557242A
Authority: DE
Inventors: Paul Boggum; Klaus Dipl.-Ing. Schulte
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1980-11-13
Also published as: FR2335457A1; GB1571297A; BE849427A; US4130391A; DE2557242B1; IT1069555B

Description

Die Erfindung betrifft einen Wannenstein für die Wände von Glaswannenöfen mit einer dem Glasbad zugewandten Innenfläche, einer gegenüberliegenden Außenfläche, einem, gegebenenfalls zur Außenfläche hin abgestuften, Kopfteil, einem Fußteil, und gegebenenfalls einer von der Innenfläche zur Außenfläche reichenden Durchbrechung zur Einführung einer Elektrode.

Bei Glaswannenöfen werden die Wände des Wannenbeckens mit großformatigen Steinblöcken aus hochwertigem keramischem feuerfestem Material mit hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber Glasschmelze unter Anordnung von möglichst wenigen und dicht schließenden Fugen zwischen den Blöcken zugestellt.

Die Blöcke sind quaderförmig und haben üblicherweise Abmessungen zwischen 1200 χ 500 χ 300 mm bis 500 χ 400 χ 200 mm. Kleinere Abmessungen werden nicht mehr ah Wannenblöcke bezeichnet und finden im allgemeinen wegen der sich bildenden erhöhten Fugenanzahl keine Verwendung.

Während der Laufzeit der Wannenofenanlage werden die Steine des Wannenbeckens durch die flüssige Glasschmelze angegriffen.

Die Korrosion der Steinblöcke durch die Glasschmelze hängt vom feuerfesten keramischen Material, den mineralogischen und physikalischen Eigenschaften der Steine, der Temperatur, den besonderen Bedingungen in Höhe der Badlinie und dem Temperaturabfall durch die Wand nach außen ab. Die stärkste Korrosion tritt an den Stellen mit den höchsten Temperaturen und hohen Glasströmungen auf. Dies ist bei obenflammbeheizten Wannenbecken der Bereich in Höhe der Badlinie bzw. am Kopfteil der Steine und bei elektrisch beheizten Anlagen der Bereich um die Austrittsstelle der Elektrode in der Wand.

Um die Korrosion durch die Glasschmelze an der Badlinie oder im Bereich der Elektroden zu vermindern und dadurch das Verschleißprofil auszugleichen und die Standzeit schmelzgegossener Wannensteine zu erhöhen, wird gemäß Glastechn. Ber., Oktober 1972, Seiten 453 bis 460, an den Stellen der stärksten Korrosion, insbesondere bei bereits stärker fortgeschrittener Korrosion, eine äußere Luftkühlung vorgesehen. Weiterhin ist es daraus bekannt, an den Stellen der Wannensteine, die einer geringeren Korrosion unterliegen, eine Isolierung aus gebrannten Steinen aus einer ebenen Schicht feuerfesten Verschleißmaterials in der Qualität eines Wannensteins selbst mit 38% Al₂O₃ und einer ebenen Isolierlage aus einer Schamotteleichtsteinqualität nach dem Planschleifen in engem Kontakt mit den Wannensteinen durch Ankleben von feuerfestem Filz oder Einbringen einer Zirkonmasse vorzusehen.

Infolge der an die Wannensteine gestellten hohen Anforderungen werden sie als Kompaktkörper hoher Dichte auf der Grundlage tonerde-, kieselsaure- und zirkoniumoxidhaltiger Rohstoffe nach folgenden Verfahren hergestellt: Schmelzguß, Gießen einer keramisehen Suspension und keramisches Brennen, Pressen oder Stampfen einer keramischen Kornmischung und keramisches Brennen, Derartige Wannensteine sind einmal sehr aufwendig und kostspielig in der Herstellung. Andererseits werden große Steinteife im Bereich geringer Korrosion wenig genutzt Durch die Verwendung von Wannensteinen üblicher Wandstärke und der zusätzlichen Notwendigkeit der Herstellung und Zustellung von Isoliersteinen wird der Aufbau der Wände von Glaswannenöfen sehr arbeitsintensiv ohne Gewähr für einen engen und gleichmäßigen Kontakt zwischen Wannen- oder Isoliersteinen und ohne irgendeinen Vorteil hinsichtlich einer besseren Ausnutzung des hochwertigen Materials der Wannensteine im Bereich geringer Korrosion.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Verminderung und besseren Ausnutzung des hochwertigen korrosionsbeständigen keramischen Materials des Wannensteins der eingangs genannten Art bei zumindest gleichbleibender Standzeit.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Die innere, mittlere und äußere Schicht können auch als Korrosionsschicht, Zwischen- oder Sicherheitsschicht und Isolierschicht bezeichnet werden, i.i der Regel soll bei fortgeschrittener Korrosion des Wannensteins die Glasschmelze im Wannenbecken nicht direkt mit der Zwischenschicht in Kontakt treten.

Der Wannenstein nach der Erfindung ermöglicht eine erhöhte Ausnutzung der hochwertigen feuerfesten Materialien und eine verbilligte Herstellung. Es ist außerdem wesentlich und überraschend, daß der schichtförmige Aufbau mit insgesamt nicht größerer Wandstärke üblicher Wannensteine praktisch zu keiner Verminderung der Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit des Steins gegenüber den Anforderungen im Betrieb führt. Durch die gegebenenfalls hinzutretende, von der Innenfläche zur Außenfläche reichende, im Fußteil liegende Schicht im Bereich geringeren korrosiven Angriffs wird eine gleichmäßigere Abnutzung und weitere wirtschaftliche Herstellung des Wannensteins ermöglicht.

Die weitere Ausgestaltung des Wanntnsteins nach der Erfindung sieht vor, daß die innere Steinschicht vom Kopfteil zum Fußteil in Stufen abnimmt und gegebenenfalls der Stein in Höhe einer Stufe geteilt ist. Vorzugsweise kann ferner die innere Steinschicht vom Kopfteil zum Fußteil keilförmig abnehmen, die mittlere Steinschicht eine gleichmäßige Tiefe besitzen und die äußere Steinschicht vom Kopfteil zum Fußteil keilförmig zunehmen. Mit diesen Maßnahmen wird eine Anpassung an die erhöhte Korrosion durch die Glasschmelze und ein erhöhter Tempcraturabfall im Kopfteil erreicht, was sich vorteilhaft zugunsten der Haltbarkeit und der gle'cb^äßigen Abnutzung des Steins auswirkt.

Mit der vorgesehenen Teilung des Steins in Höhe einer Stufe der vom Kopfteil zum Fußteil in Stufen abnehmenden inneren Schicht kann eine Vereinfachung des Aufbaus des Steins und der Zustellung der Wände erreicht werden.

Vorzugsweise soll die innere Steinschicht, ausgehend von der Durchbrechung, in Richtung Kopf- und Fußteil und gegebenenfalls allseitig keilförmig abnehmen. Es ist ferner möglich, daß die mittlere Steinschicht eine gleichmäßige Tiefe aufweist, an der Durchbrechung bis zur Außenfläche reicht, und die äußere Steinschicht ausgehend von der Durchbrechung, in Richtung Kopf- und Fußteil und gegebenenfalls allseitig keilförmig zunimmt Auch beim Stein dieser Art kann die vorteilhafte Anpassung an den Bereich erhöhter Korrosion durch die Glasschmelze erreicht werden.

Um eine gegen Glasschmelze korrosionsfeste Steinschicht zu erhalten, ist vorgesehen, daß jeweils die innere und gegebenenfalls die mittlere Steinschicht des Wannensteins gebrannt sind. Die innere Steinschicht besteht vorteilhaft aus einem isostatisch gepreßten oder gegossenen, anschließend gebrannten oder schmelzgegossenen Formkörper aus einem Material auf der Grundlage von Tonerde, Kieselsäure, Zirkoniumoxid und eventuell Chromoxid. Die äußere Isolierschicht und gegebenenfalls die mittlere Schicht können aus feuerfester chemisch oder hydraulisch abgebundener Masse bestehen.

Zur Erzielung der festen Verbindung der Steinschichten untereinander sind diese gegebenenfalls miteinander verbunden durch eine dünne Schicht feuerfester, chemisch oder hydraulisch gebundener Masse auf der Grundlage von im wesentlichen AI2O3, ZrO₂, SiO₂ im geringen Maße, gegebenenfalls Cr₂O₃ als geringem Zusatz, und Phosphorsäure als Bindemittel.

Die zur Verbindung der Steinschichten verwandte feuerfeste, chemisch oder hydraulisch abbindende Masse führt nach der in bekannter Weise herbeigeführten Erhärtung zu einer Festigkeit des Steinblocks, die seine Handhabung gewährleistet. Die Masse ist derart auszuwählen, daß sie eine dichte Versinterung im Bereich von 150O⁰C erreicht und eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Glasschmelze besitzt. Eventuell können der Masse geringe Anteile von Sinterzusätzen bekannter Art wie feuerfester Ton oder Glasmehl zugesetzt werden.

Es kann eine Masse mit kittartiger Konsistenz verwendet werden aus feinteiliger Tonerde und Zirkon mit einem geringen Anteil von feuerfestem Ton und einem Bindemittel, wie Phosphorsäure, Monoaluminiumphosphiit, Chromsäure (CrO₃), Natriumwasserglas. Nach dem Auftrag der Masse und der Verbindung der Steinschichten ist eine Trocknung bzw. Aushärtung bei Temperaturen im Bereich 80 bis 120⁰C erforderlich.

Durch die Ausbildung der äußeren und eventuell auch mittleren Schicht als nicht keramisch gebrannte Masse wird die Herstellung der Wannensteine vereinfacht, und die entsprechenden Schichten können ohne den Auftrag einer besonderen Masse in dünner Schicht verbunden werden.

Die gegeneinander gekehrten Flächen der zu verbindenden Steinschichten sollen eben sein, und ihre Beschaffenheit kann rauh, leicht profiliert oder auch geschliffen sein. Die Fuge zwischen den Steinschichten, die durch eine dünne Schicht feuerfester Masse ausgefüllt ist, soll eine Breite in der Größenordnung von 1 mm nicht überschreiten. Der Wannenstein kann in der inneren und mittleren Steinschicht und infolge einer unteren Schicht parallel zum Badspiegel verlaufende Fugen aufweisen, die mit der Glasschmelze in Berührung kommen. Bei derartigen Fugen in der inneren und mittleren Steinschicht müssen die die Fugen begrenzenden Steinflächen und im Bedarfsfall die Flächen infolge der unteren Schicht geschliffen sein, um

die mit der dünnen Schicht feuerfester Masse ausgefüllte Fuge möglichst eng 2;u halten. Die seitlichen Begrenzungsflächen des Wannensteins müssen in üblicher Weise verschliffen stein, um die Zustellung der Glaswanne mit möglichst engen Fugen zu gewährleisten.

Es können ferner jeweils 2 Steinschichten, vorzugsweise die innere und mittlere Steinschicht, formschlüssig miteinander verbunden werden. Zur Verbindung der Schichten können schwalbenschwanzförmige Ausbildungen der Flächen und auch andere äquivalente Mittel wie z. B. der Einsatz von keramischen Dübeln vorgesehen werden.

Die Erfindung wird im folgenden durch Beispiele

den Wannenstein im Schnitt, der senkrecht zur Innenfläche des Blocks und zur Badlinie der Glasschmelze verläuft. Es zeigt

F i g. 1 einen Wannenstein mit stufenförmiger innerer Schicht,

Fig.2 einen Wannenstein mit keilförmiger innerer Schicht und mittlerer Schicht gleichmäßiger Tiefe und

Fig.3 einen Wannenstein mit Durchbrechung für eine Elektrode.

Der Wannenstein nach der Erfindung mit der dem Glasbad zugewandten Innenfläche 1, der Außenfläche 2, dem Kopfteil 3, dem Fußteil 4 und der im Kopfteil an der Außenfläche liegenden Abstufung 5 besitzt eine gegenüber Glasschmelze hoch korrosionsfeste innere Schicht 6, eine weniger korrosionsfeste mittlere Schicht 7 und eine äußere Isolierschicht 8. Der Stein kann mit einer von der Innenfläche 1 zur Außenfläche 2 im Fußteil 4 liegenden Schicht ausgestattet sein.

Nach F i g. 1 nimmt die innere Steinschicht 6 vom

ίο Kopfteil 3 zum Fußteil 4 in einer Stufe ab, und der Stein ist in Höhe der Stufe geteilt. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Wannensteins gemäß Fig.2 ist die innere Schicht 6 keilförmig mit ihrer größten Tiefe im Kopfteil 3, die mittlere Schicht 7 von gleichmäßiger

!5 Tiefe sowie die äußere Schicht keilförmig und von geringer Tiefe im Kopfteil. Die innere Schicht 6 muß im Kopf teil 3 mindestens stets bis zur Abstufung 5 reichen.

Der Wannenstein mit der Durchbrechung für eine

Elektrode nach F i g. 3 besitzt eine von der Durchbrechung 10 in Richtung Kopf- und Fußteil 3, 4 keilförmig abnehmende innere Schicht 6, eine bis zur Außenfläche 2 reichende mittlere Schicht 7 gleichmäßiger Tiefe und eine keilförmige, in Richtung Kopf- und Fußteil zunehmende Isolierschicht 8.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wannenstein für die Wände von Glaswannenöfen mit einer dem Glasbad zugewandten Innenfläehe, einer gegenüberliegenden Außenfläche, einem, gegebenenfalls zur Außenfläche hin abgestuften Kopfteil, einem Fußteil, und gegebenenfalls einer von der Innenfläche zur Außenfläche reichenden Durchbrechung zur Einführung einer Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß von der Innenfläche (1) zur Außenfläche (2) aufeinanderfolgend eine gegenüber Glasschmelze korrosionsfeste innere, mindestens bis zu der gegebenenfalls vorhandenen Abstufung (5) reichende, vom Kopfteil (3) zum Fußtei! (4) bzw. ausgehend von der Durchbrechung (10) in Richtung Kopf- und Fußteil (3, 4) abnehmende Schicht (6), eine weniger korrosionsfeste mittlere Schicht (7) und eine äußere Isolierschicht (8) vorgesehen sind, wobei zwischen den Schichten (6,7,8) eine feste Verbindung besteht.

2. Wannenstein nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von der Innenfläche (1) zur Außenfläche (2) reichende, im Fußteil (4) liegende fest verbundene Schicht aus weniger korrosionsfestem Material.

3. Wannenstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (6) vom Kopfteil (3) zum Fußteil (4) in Stufen abnimmt und gegebenenfalls der Stein in Höhe einer Stufe geteilt ist.

4. Wannenstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (6) vom Kopfteil (3) zum Fußteil (4) keilförmig abnimmt.

5. Wannenstein nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (7) eine gleichmäßige Tiefe aufweist.

6. Wannenstein nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (8) vom Kopfteil (3) zum I-ußteil (4) des Steins keilförmig zunimmt.

7. Wannenstein nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (6). ausgehend von der Durchbrechung (10) in Richtung Kopf- und Fußteil (3,4) allseitig keilförmig abnimmt.

8. Wannenstein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (7) eine gleichmäßige Tiefe aufweist, an der Durchbrechung (10) bis zur Außenfläche (2) reicht, und die äußere Schicht (8), ausgehend von der Durchbrechung, in Richtung Kopf- und Fußteil (3,4) allseitig keilförmig zunimmt.

9. Wannenstein nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (6) und gegebenenfalls die mittlere Schicht (7) gebrannt sind.

10. Wannenstein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (6) aus einem isostatisch gepreßten oder gegossenen, anschließend gebrannten oder schmelzgegossenen Formkörper aus einem gebrannten Material auf der Grundlage von Tonerde, Kieselsäure, Zirkoniumoxid und eventuell Chromoxid besteht.

11. Wannenstein nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (8) und gegebenenfalls die mittlere Schicht (7) aus feuerfester, chemisch oder hydraulisch gebundener Masse besteht.

12. Wannenstein nach den vorhergehenden

Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (6, 7, 8) durch eine dünne Schicht feuerfester, chemisch oder hydraulisch gebundener Masse auf der Grundlage von im wesentlichen AI2O3, ZrO2, S1O2 in geringerem Maße, gegebenenfalls Cr2Ü3 als geringem Zusatz, und Phosphorsäure als Bindemittel miteinander verbunden sind.

13. Wannenstein nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei der Schichten (6, 7, 8), vorzugsweise die innere und mittlere Schicht (6, 7), formschlüssig miteinander verbunden sind.