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Feuerfeste Zustellung für Herde metallurgischer und anderer Öfen In
der deutschen Patentschrift 423 715
ist eine feuerfeste Zustellung für -Herde
metallurgischer und anderer. Ofen beschrieben, deren Formgebung in der Weise erfolgt,
daß man in den Ofen als Schablone einen Körper einsetzt, der dem Herde die Form
gibt und bei, der ersten Schmelze mit eingeschnolzen wird. Unter diese Schablone
und seitlich um sie wird ein körniger feuerfester Stoff ohne Zusatz eines Befeuchtungsmittels
oder eines Mittels, das die Masse besonders verarbeitbar macht, also unmittelbar
in trockenem Zustande, eingeschaufelt. Damit die feuerfeste Zustellung eine ausreichende
mechanische Festigkeit erhält, muß sie beim ersten Anheizen des Ofens gefrittet
oder gesintert werden.
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Die Auswahl des feuerfesten Stoffes für den Ofenberd richtet sich
in erster Linie nach dem zu erschmelzenden Material. Der feuerfeste Stoff darf mit
den Bestandteilen der Schmelze nicht reagieren; ferner soll er bei den Gebrauchstemperaturen
raumbeständig sein, d. h. er darf weder schwinden noch wachsen. Als dritte besonders
wichtige Eigenschaft ist die Beständigkeit gegen plötzlichen Temperaturwechsel zu
nennen, auf die das Ofenbaumaterial besonders beim Neubeschicken des Ofens und bei
schnellem Anheizen des Ofens beansprucht wird.
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Wegen seines chemischen Charakters ist Quarzsand ein vielfach angewendeter
Rohstoff für die Herde von Schmelzöfen für Kupfer, Messing, Nickel, Konstantan,
NickeIin und andere Metalle und Legierungen. Quarzsand besitzt jedoch auch einige
Eigenschaften physikalischer Art, die für die Verwendung als Herdzustellung schädlich
sind. So liegt sein Sinterungspunkt so hoch, daß er für die Verwendung in Nickel-,
Kupfer- und anderen Schmelzöfen für Metalle mit niedriger Schmelztemperatur Zusätze
von Sinterungsmitteln erhalten muß. Ferner besitzt Quarz bei 575'C eine polymorphe
Umwandlung, die mit einer Volumenänderung von rund Y o[o verbunden ist.
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Eine andere unangenehme Eigenschaft des Quarzes ist sein Wachsen bei
höheren Temperaturen. Das Wachsen ist begründet durch die Umwandlung von Quarz bei
Temperaturen, die praktisch oberhalb 1400' C liegen, in Cristobalit und beträgt
rund r¢ %. Der Cristobalit besitzt außerdem bei 23o° C, wie Quarz bei 575° C, eine
polymorphe 1-Imwandlung,
die mit einer Volumenänderung von rund
2 % verbunden ist. Alle diese Volumenänderungen bewirken Störungen durch Bildung
von Rissen und Sprüngen.
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Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, bei Zustellungen nach
Patent 423 715
Silikatquarzite vom Typus der Zementquarzite an Stelle von
Quarz zu verwenden. Diese Zementquarzite bestehen im Gegensatz zu den typischen
oder Felsquarziten aus Quarzkörnern, die in ein kiesellges Bindemittel eingebettet
sind; sie enthalten etwa ein Drittel feinstes Kieselsäurematerial. Die von Natur
aus vorhandenen Verunreinigungenr,. Fee 0g, A120.- usw., sind im Quarzit fein verteilt.
Gegenüber der- Quarzen, dem Quarzsand und den Feldquarziten besitzen die Zementquarzite
den großen technischen Vorteil, daß sie sich- schon beim -einmaligen Brennen auf
etwa 1450'C vollkommen umwandeln, d. h. den Höchstwert des Wachsens erreichen, während
dieser Höchstwert bei den vorgenannten Mineralien bei elfmäligem Brennen auf 1450'C
noch nicht erreicht ist. Infolge der Verunreinigungen. tritt bei den. Zementquarziten
beim Brennen auf 1450'C eine weitgehende Sinterung auf, hervorgerufen durch Schmelzen
intermediär gebildeter Verbindungen, die dem gebrannten Zementquarzit eine für die
Verwendung als Ofenzustellung zum Schmelzen von Kupfer, Nickel, Messing, Konstantan,
Nickelin usw. ausreichende Festigkeit gibt. Die Anwesenheit der feiest verteilten
Schmelzmittel befördert auch die Bildung von Tridymit im Quarzit, d. h. derjenigen
Modifikation der Kieselsäure, die zwischen goo und I Soo° C wirklich stabil ist.
Deswegen ist Tridymit in diesem Temperaturbereich raumbeständig und von allen Kieselsäuremodifikationen
am beständigsten gegen den Angriff von geschmolzenen Metallen und Schlacken. Vorwiegend
tridymithaltige Massen sind in allen Temperaturbereichen unempfindlich gegen schnellen
Temperaturwechsel, da die bei iio bis II5°C auftretende polymorphe Umwandlung des
Tridymits mit einer nur sehr kleinen Volumenänderung verbunden ist.
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Wenn :auch Quarzsand, wie in der Patentschrift 423 715 angegeben,
bei Zusatz von Glaspulver und Borsäure bei Temperaturen von etwa I450° zusammengefrittet
werden kann, so haftet der Verwendung von. Quarzsand stets der Nachteil an, daß
diese Zusammenfrittung nur eine oberflächliche ist, weil das Frittungsmittel künstlich
nicht so fein verteilt werden kann, wie es bei den Verunreinigungen im Zementquarzit
der Fall ist, ferner daß aus den oben angegebenen Gründen die quarzhaltige Zustellung
erst nach längerem Erhitzen raumbeständig wird.