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Herstellung von Formstücken aus hochfeuerfestem Material Als feuerfestes
Material wird in Industrieöfen am häufigsten Schamotte verwendet, deren Feuerfestigkeit
man durch Beimengung reiner Tonerde, evtl. in Form von künstlichem oder natürlichem
Korund, zu steigern versucht hat. In der Tat wurden auf diesem Wege günstige Resultate
erzielt, und man kommt bis zu Tonerdegehalten von 85 bis 9o °/0. Bei Temperaturen,
die über 160o° hinausgehen, reicht jedoch die Feuerfestigkeit der Schamotte nicht
aus; man verwendet dann Silikasteine, die etwa bei 174o bis i760 ° abzuschmelzen
beginnen, für noch höhere Temperaturen Magnesitsteine, die aber den Nachteil haben,
sehr empfindlich gegen Temperaturwechsel zu sein und zum Springen zu neigen. Man
ist daher seit geraumer Zeit auf der Suche nach einem widerstandsfähigeren Steinmaterial.
Karborundsteine; deren Feuerfestigkeit befriedigen würde, sind nur in reduzierender
Atmosphäre haltbar. Zirkonsteine sind zur Zeit ihres hohen Preises wegen noch nicht
verwendbar. Bei Kalksteinen würde die Feuerfestigkeit befriedigen, die Standfestigkeit
jedoch nicht, und namentlich zerfällt Kalk bei Temperaturen unter Zoo bis
300' unter dem Einfluß des Wasserdampfes und der Kohlensäure der Luft.
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Die eingangs erwähnten hochtonerdehaltigen Schamottesteine zeigen
nun, wenn man sie bis an die Grenze ihrer Feuerfestigkeit beansprucht häufig ein
eigenartiges Verhalten, namentlich wenn sie anspritzenden Schlackentropfen ausgesetzt
sind: Die kieselsäurereicheren Anteile, deren Schmelzpunkt niedriger liegt und deren
Angreifbarkeit durch Schlacken größer ist, schmelzen aus dem Stein heraus, und es
bleibt ein poröses Gerüst der tonerdereichsten Anteile stehen.
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Aus theoretischen Erwägungen und aus der Beträchtung der Schmelzpunktskurven
von Tonerde-Kieselsäure-Gemischen ist es bekannt, daß der höchste Schmelzpunkt dieser
Reihe bei =oo 0/0 Tonerdegehalt liegt; die Herstellung solcher Steine und Formstücke
mit einem über 95°/0 liegenden Tonerdegehalt ist jedoch bisher noch nicht gelungen;
bei zoo0/0 Tonerde würde ein Schmelzpunkt von 195o bis 2ooo ° zu erwarten sein,
so daß man solche Steine bis etwa i8oo ° in Industrieöfen würde beanspruchen können.
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Eingehende Versuche haben nun Wege gewiesen, wie man auch Massen mit
95 bis 9811/0 Tonerdegehalt zu Formstücken verarbeiten kann. Als Basis verwendet
man in an sich bekannter Weise eine möglichst reine Tonerde in möglichst dichter
Form, also beispielsweise natürlichen Korund oder künstlich geschmolzene Tonerde,
wie solche als Schleifmaterial vielfältig verwendet- wird und die nach dem Herstellungsverfahren
95 bis 980/0 Tonerdegehalt aufweist. Es hat sich nun gezeigt, daß der gekörnte künstliche
oder natürliche Koründ bereits bei Temperaturen von r2oo bis 1500' eine gewisse
Sinterfähigkeit besitzt, so daß es zur Herstellung von Steinen und Formstücken bereits
genügt; natürlichen oder künstlichen Korund ohne ein artfremdes Bindemittel in eine
Hohlform lose einzufüllen oder einzustampfen und ihn in dieser
Hohlform
nachher auf Temperaturen von z3öo bis 1500' zu erhitzen, ui#- .xlä-ch Abkühlung
einen festgesinterten Stein zu erhalten; der nach Entfernung aus der Form '-ohne
weiteres verwendet werden kann. Als Beispiel seien folgende beiden Herstellungsmethoden
angeführt: Die Form wird gebildet aus einem verhältnis= mäßig dünnen Eisenblech,
in dessen Inneres das Korund in geeigneter Körnung enthaltende Gemisch eingefüllt
wird, während man die Außenseite mit irgendeinem beliebigen feuerfesten und wärmeisolierenden
:Material umgibt. Der Eisenblechförm wird an beiden Enden Strom genügender Stärke
zugeführt oder evtl. induktiv in dem Eisenblech erzeugt, so daß die Eisenblechform
eine Temperatur von i3öo bis 1400' erreicht. Nachdem diese Temperatur einige Zeit
eingewirkt hat, ist das körnige, in die Form eingefüllte Material zu einem festen
Formstück versintert.
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Eine ändere :Herstellungsmöglichkeit besteht darin, daß man den Korund
beispielsweise in eine Pappform einfüllt und diese Pappform in Kohlegrieß einsetzt;
der in bekannter Weise durch Stromdurchleiten erhitzt wird. Auch auf diese Weise
erhält man gutgesinterte Formstücke.
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Erforderlichenfalls: kann der Sinterprozeß erleichtert und: die Dichte
des fertigen Steines erhöht werden, indem man den Körundsand in die Formen einstampft
oder preßt.
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Die so erhaltenen Steine besitzen neben einer befriedigenden Festigkeit
die Eigenschaft, gegen Temperaturwechsel sehr unempfindlich zu 'sein; sie fällen
scharfkantig und formschön aus und besitzen bis zu den höchsten Gebrauchstemperaturen
eine fast verschwindende Nachschwindung, die sich im allgemeinen zwischen i und
2,5 °/o bewegt. Der Sinterprozeß läßt sich weiter in der Weise erleichtern; däß
man als Ausgangsmaterial nicht nur gekörnten, geschmolzenen Korund verwendet, sondern
diesem 5 bis 2o °/a calcinierte Tonerde beimischt. Diese Masse läßt sich ebenfalls
verarbeiten, indem man sie trocken einfüllt und sintert.
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Es sei noch erwähnt, daß sich solche Steine mit über 95"/, Tonerdegehalt
Metallen gegenüber vollkommen neutral verhalten und gegen Schlackenangriff saurer
wie basischer Art verhältnismäßig sehr widerstandsfähig sind.
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In der vorstehenden Beschreibung ist der Einfachheit halber nur. von
Steinen und Formstücken gesprochen; selbstverständlich lassen sich die angegebenen
Herstellungsverfahren sinngemäß auch auf komplizierte Formstücke; wie Rohre und
Tiegel, anwenden: