DE3826940A1

DE3826940A1 - Vorrichtung und verfahren zum ausformen von feuerfestprodukten

Info

Publication number: DE3826940A1
Application number: DE19883826940
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Struzik; Hans Dieter Dipl Ing Hofmann; Dirk Stein
Original assignee: Plibrico Co GmbH
Current assignee: Plibrico Co GmbH
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1990-02-15

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Vorrichtung und ein neues Verfahren zum Ausformen von Feuerfestprodukten.

Feuerfeste Erzeugnisse werden auf verschiedenen Gebieten der Industrie verwendet. Beispielsweise dienen solche Erzeugnisse zur Hitze - bzw. feuerfesten Auskleidung von Metallwänden bzw. metallischen Oberflächen, insbesondere zur Auskleidung metallurgischer Schmelzöfen. Feuerfeste Steine finden Anwendung in metallurgischen Gefäßen, Öfen und in Metallschmelzen, um Gase oder feinverteilte Feststoffe in eine Flüssigkeit einzuführen. Hierzu zählen unter anderem Düsensteine für Böden von Konvertern. Solche Düsensteine sind mit inneren Kanälen ausgestattet, durch welche die Gase oder feinverteilten Feststoffe in die Flüssigkeit strömen. Häufig sind die Steine aber auch als sogenannte Randspülsteine ausgestaltet. Das heißt, auf der Oberfläche der feuerfesten Steine sind zusätzliche Strukturen angebracht.

Zur Herstellung der genannten Randspülsteine werden heute aus Metall oder Holz bestehende Formen eingesetzt. Diese Formen enthalten auf ihren Formflächen die entsprechenden Strukturelemente, die fest mit der Form verbunden sein können oder je nach Bedarf eingesetzt werden. Beispielsweise können durch den Einsatz von Metallstreifen senkrecht verlaufende Ausbuchtungen in dem Mantel von kreiskegelstumpfförmigen Spülsteinen erzeugt werden. Diese Techniken haben den Nachteil, daß sich feine Strukturen oder sogenannten hintergriffige Strukturen nicht erzeugen lassen. Insbesondere besteht bei der Entschalung stets die Gefahr, daß zu feine Strukturelemente in dem Feuerfestmaterial zerstört werden. Abgesehen davon ist das Entschalen bei aus Stahl und Holz bestehenden Formen mit Schwierigkeiten verbunden. Hinzu kommt, daß diese Materialien sehr teuer sind.

Die vorliegende Erfindung hat sich daer die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Ausformen von Feuerfestprodukten zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus einer Form aus formstabilen Materialien mit einer derartigen Weichheit und/oder Sprödigkeit besteht, daß das geformte Feuerfestmaterial nach dem Ausformen ohne Beschädigung entschalbar ist.

Als Materialien werden vorzugsweise Polymerschaumstoffe, Gips, Glas, Papier oder Pappe eingesetzt. Unter den Polymerschaumstoffen sind insbesondere hochdichte Polystyrole zu nennen, welche eine Körnung von 0,5 bis 3 mm, vorzugsweise 2 mm aufweisen. Die genannten Materialien können im Gegensatz zu den bisher nach dem Stand der Technik verwendeten Stoffen (Stahl, Holz, Gießharze, Kunststoffe, wie RCH 1000) von dem ausgeformten Feuerfestmaterial entfernt werden, ohne daß die auf der Oberfläche erzeugten Feinststrukturen zerstört werden. Sollten sich nach dem Entschalen noch Reste des formstabilen Materials in den Strukturen des geformten Feuerfeststeins befinden, können diese durch die anschließende Wärmebehandlung oder durch Ausbürsten entfernt werden. Besonders gut lassen sich Polystyrolreste entfernen. Mit Holz und Stahl war es insbesondere nicht möglich, hintergriffige Flächenstrukturen auf dem Feuerfestmaterial zu erzeugen. Ebenso lassen sich mit dem erfindungsgemäß verwendeten Materialien besonders leicht Spiral-, Schwalbenschwanz- und Kreuzstrukturen ausgestalten.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Herstellung von geformten Feuerfestprodukten wird zunächst aus einem formstabilen Material eine Form hergestellt, die die gewünschten Strukturelemente für die Herstellung der Oberfläche des Feuerfestmaterials enthält. Hierfür werden die obengenannten Materialien mit ausreichender Weichheit oder Sprödigkeit verwendet. Die gewünschten Strukturelemente lassen sich beispielsweise durch Formgießen herstellen, indem auf eine entsprechende Matrix das flüssige formstabile Material aufgegossen wird. Nach dem Erhärten wird die fertige Form, an deren Formfläche sich die entsprechenden Negative für die gewünschten Strukturen für die Oberfläche des Feuerfestproduktes befinden, von der Matrix abgenommen. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung von Polystyrolschaumstofformen. Hierfür wird gewöhnlich eine aus Aluminium gefertigte Matrix verwendet, über die das flüssige Polystyrol gegossen wird.

In die fertig gestellte Form kann nunmehr das Feuerfestmaterial eingegeben werden. Gewünschtenfalls wird es vor dem Abbinden bzw. Härten verdichtet. Dies kann beispielsweise durch Rütteln, Stampfen, Vibrieren oder Pressen erfolgen. Der Verdichtungsschritt ist bei selbstfließenden Materialien jedoch entbehrlich.

Nach dem Abbinden bzw. Erhärten wird das Feuerfestmaterial entschalt. Hierbei ist es wichtig, daß die Form ohne Beschädigung der Oberflächenstruktur des Feuerfestmaterials entfernt wird. Das kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Form vor dem Einbringen des Feuerfestmaterials eingefettet wird, so daß das geformte Feuerfestmaterial ohne Beschädigung aus der Form genommen werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geschieht das Entschalen jedoch unter Zerstörung der Form. Hierfür ist es wichtig, Materialien mit einer entsprechenden Weichheit und/oder Sprödigkeit einzusetzen. Aus diesem Grunde eignet sich erfindungsgemäß ganz besonders Polystyrolschaumstoff, beispielsweise in seinen handelsüblichen Formen, die unter dem Namen Styrofoam® und Styropor® vertrieben werden. Dieses Material vereinigt in sich eine Vielzahl von Vorteilen. Vor allem ist es preiswert, so daß bei großen Stückzahlen das erfindungsgemäße Verfahren erheblich wirtschaftlicher arbeitet, als die nach dem bisherigen Stand der Technik bekannten. Hinzu kommt, daß das Polystyrol als Schaumstoff sich leicht zerstören läßt und von dem Feuerfestmaterial leicht entfernbar ist, ohne daß die Strukturen der geformten Oberfläche des Feuerfestmaterials zerstört werden. Aufgrund seiner Weichheit eignet sich außerdem Polystyrolschaumstoff ganz besonders zur Herstellung hintergriffiger Strukturen.

Daher können unter Zuhilfenahme von Polystyrolformen besonders wirtschaftlich Randspülsteine für Metallschmelzen hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil ein, daß das verbrauchte Styropor wieder aufgearbeitet werden kann und als Rohstoff für die Herstellung von Polystyrolschaumstofferzeugnissen dient.

Für die Herstellung des feuerfesten Endprodukts wird das entschalte Feuerfestmaterial einer Temperaturbehandlung unterworfen. Die Art dieser Behandlung hängt von den jeweiligen Bedingungen und Anforderungen des Verfahrens sowie den Anwendungsgebieten und der Art des Feuerfestmaterials ab (sogenanntes Tempern). Ebenso ist aber bei bestimmten Materialien, die bei Raumtemperatur abbinden und genügend Festigkeit zum Entschalen aufweisen, es möglich, ohne Temperaturbehandlung auszukommen.

Claims

1. Vorrichtung zum Ausformen von Feuerfestprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Form aus formstabilen Materialien mit einer derartigen Weichheit und/oder Sprödigkeit besteht, daß nach dem Ausformen das geformte Feuerfestmaterial ohne Beschädigung entschalbar ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die formstabilen Materialien Polymerschaumstoffe, Gips, Glas, Papier oder Pappe sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschaumstoffe aus hochdichtem Polystyrol bestehen.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polystyrole eine Körnung von 0,5 bis 3 mm, vorzugsweise 2 mm aufweisen.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfläche als Negativ für die Herstellung hintergriffiger Strukturen auf der Oberfläche des geformten Feuerfestmaterials ausgestaltet ist.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfläche als Negativ für die Erzeugung von Spiral-, Schwalbenschwanz- und Kreuzstrukturen auf der Oberfläche des Feuerfestmaterials ausgestaltet ist.

7. Verfahren zur Herstellung von geformten Feuerfestprodukten,

a) aus formstabilen Materialien ausreichender Weichheit und Sprödigkeit eine Form mit dem Negativ für die gewünschten Strukturelemente hergestellt wird,
b) in diese Form das Feuerfestmaterial eingegeben wird,
c) das Feuerfestmaterial abbindet bzw. erhärtet,
d) entschalt wird und
e) ggf. einer Temperaturbehandlung unterworfen wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus Polymerschaumstoffen, Gips, Glas, Papier oder Pappe hergestellt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus hochdichtem Polystyrolschaumstoff hergestellt wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus Styrolen mit einer Körnung von 0,5 bis 3 mm, vorzugsweise 2 mm hergestellt wird.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Negative für die gewünschten Strukturelemente durch Formgießen hergestellt werden.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Formgießen Negative für hintergriffige Strukturen hergestellt werden.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfestmaterial vor dem Abbinden bzw. Härten verdichtet wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichten durch Rütteln, Stampfen, Vibrieren oder Pressen erfolgt.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eingeben des Feuerfestmaterials die Form eingefettet wird, so daß das geformte Feuerfestmaterial ohne Beschädigung der Form entschalt werden kann.

16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfestmaterial unter Zerstörung der Form entschalt wird.

17. Randspülstein hergestellt nach den Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche hintergriffige Strukturen enthält.

18. Randspülstein hergestellt nach den Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche spiral-, schwalbenschwanz- und kreuzförmige Strukturen enthält.

19. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Randspülsteinen für Metallschmelzen.