DE583125C

DE583125C - Cast, refractory structure for Siemens-Martin and other industrial furnaces

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Publication number: DE583125C
Application number: DES95656D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-12-19
Filing date: 1929-12-19
Publication date: 1933-08-29

Description

Gegossener, feuerfester Baukörper für Siemens-Martin- und andere Industrieöfen Gegenstand der Erfindung ist ein besonderer gegossener, feuerfester Baukörper. 'Für den Aufbau von feuerfestem Mauerwerk verwendet man bisher im allgemeinen in Formen gepreßte Steine mit den Grundmaßen 230 X 115 X65 mm (engl. Normalstein) oder 25o X i2o X 65 mm (deutscher Normalstein). Diese Steinformen genügen allen an sie gestellten Anforderungen bezüglich der Herstellung eines wirksamen Bauverbandes, wenn sie allseitig glatt sind und mit jeder Seite, die sie besitzen, eingebunden werden können. Werden nun Steine in an sich bekannter Weise aus flüssigem, feuerfestem Stoff in entsprechende Formen gegossen, so weist die jeweilige Eingußfläche des Steines Lunker oder Buckel oder sonstige Unebenheiten auf, die diese Fläche zur Benutzung als Lagerfläche oder Stoßfläche ungeeignet machen. Man muß daher, um von derart gestalteten Steinen einen einwandfreien Verband herstellen zu können, jeweils verschiedene Flächen als Eingußflächen wählen, z. B. einmal die Kopffläche, das andere Mal eine schmale Seitenfläche bzw. eine große Seitenfläche. Ein solches Verfahren bedingt die Anwendung von drei Gußformen für ein und dasselbe Steinformat und damit umständliche und teure Lagerhaltung von Formen und Steinen.Cast, refractory structure for Siemens-Martin and other industrial furnaces The subject matter of the invention is a special cast, fire-proof structure. For the construction of fireproof masonry, bricks pressed into molds with the basic dimensions 230 X 115 X65 mm (English normal stone) or 25o X i2o X 65 mm (German normal stone) have generally been used. These stone forms meet all the requirements placed on them with regard to the production of an effective building association if they are smooth on all sides and can be integrated with every side they have. If stones are poured into appropriate molds from liquid, refractory material in a manner known per se, the respective pouring surface of the stone has voids or bumps or other unevenness that make this surface unsuitable for use as a storage surface or abutment surface. One must therefore, in order to be able to produce a flawless association of stones designed in this way, each choose different surfaces as pouring surfaces, z. B. once the top surface, the other time a narrow side surface or a large side surface. Such a method requires the use of three molds for one and the same stone format and thus cumbersome and expensive storage of forms and stones.

Abgesehen davon besitzen gegossene feuerfeste Steine normalen Steinformats in starkem Maße innere Spannungen, die schnell zur Rissebildung und Absprengungen führen. Insbesondere ist dies der Fall bei Steinen aus feuerfesten Massen mit sehr hohem Schmelzpunkt, z. B. bei gegossenen, aus Oxyden des Magnesiums, Chroms, Siliziums und Aluminiums gebildeten feuerfesten Steinen, deren Verwendung zum Bau von Schmelzöfen bereits vorgeschlagen ist.Apart from that, cast refractory bricks have normal brick formats to a large extent internal tensions, which quickly lead to cracking and splitting off to lead. In particular, this is the case with bricks made of refractory masses with very high melting point, e.g. B. with cast, made of oxides of magnesium, chromium, silicon and aluminum-formed refractory bricks, their use in the construction of smelting furnaces is already proposed.

Zur Beseitigung der genannten Nachteile ist der aus dem Schmelzfluß gegossene, vorzugsweise aus Oxyden des Magnesiums, Chroms, Siliziums und Aluminiums gebildete Baukörper mit planparallelen Begrenzungsflächen, der für die Errichtung von Siemens-Martin-Öfen und anderen Industriefeuerungsanlagen Verwendung finden soll, erfindungsgemäß derart gestaltet, daß er wenigstens -zwei Paar planparallele Begrenzungsflächen besitzt, deren Abstand einander gleich ist, und daß seine Länge mindestens die Hälfte, aber nicht mehr als das Doppelte des Abstandes der planparallelen Begrenzungsflächen beträgt, so daß ein durch die Körpermitte gelegter Querschnitt ein Quadrat oder einen Rhombus ergibt, dessen kleinere Innenwinkel wenigstens 35' betragen.To eliminate the disadvantages mentioned, the structure, which is cast from the melt flow and is preferably formed from oxides of magnesium, chromium, silicon and aluminum with plane-parallel boundary surfaces, which is to be used for the construction of Siemens-Martin furnaces and other industrial combustion systems, is designed according to the invention in such a way, that it has at least two pairs of plane-parallel boundary surfaces, the distance between which is the same, and that its length is at least half, but not more than twice the distance between the plane-parallel boundary surfaces, so that a cross-section through the center of the body is a square or a rhombus results, whose smaller interior angles are at least 35 ' .

Die- Körpergestaltung nach dem kubischen System ist an sich bekannt. Erfindungsgemäß findet diese Art der Körpergestaltung in Verbindung mit dem Vergießen feuerfester Schmelzmassen Anwendung, wodurch eine größere Gleichmäßigkeit des Abkühlungsvorganges, eine Homogenisierung der Struktur der Steinmasse, Ebenmäßigkeit der Außenflächen, also Wert- Steigerung des feuerfesten Baukörpers erzielt wird. . .The body design according to the cubic system is known per se. According to the invention, this type of body design takes place in connection with potting refractory melting masses application, whereby a greater uniformity of the cooling process, a homogenization of the structure of the stone mass, evenness of the outer surfaces, so value Increase in the fireproof structure is achieved. . .

Die Steine gemäß der Erfindung lassen sich allen Erfordernissen in der Bautechnik entsprechend verwenden. Sie haben stets zwei glatte Lagerflächen, zwei glatte Stoßflächen, eine glatte Fläche, die je nach Zweck des Mauerwerkes zum Ofeninnern oder zum Ofenäußeren gekehrt gelegt werden kann.The stones according to the invention can be used in all requirements Use according to the construction technique. You always have two smooth storage surfaces, two smooth abutting surfaces, one smooth surface that, depending on the purpose of the masonry, for Can be placed inside or outside of the oven.

Der Abstand der planparallelen Flächenpaare kann den bisher gebräuchlichen Wandstärken, wie z. B. 23o bzw. 350 mm, entsprechend gewählt werden, so daß dieSteinstärke unmittelbar der Stärke der aufzurichtenden Mauer entspricht.The distance between the plane-parallel pairs of surfaces can match the wall thicknesses commonly used up to now, such as. B. 23o or 350 mm, be selected accordingly, so that the stone thickness corresponds directly to the thickness of the wall to be erected.

Das kubische System hat auch noch den Vorteil, daß man für die Widerlager von schrägen Gewölben, sofern solche unter einer Neigung von 45' angeordnet werden, stets denselben Widerlagerstein verwenden kann, weil die Diagonale der quadratischen Steinquerschnitte bekanntlich unter 45' liegt. Der dem kubischen System angehörende Widerlagerstein ist nicht nur für schräge Gewölbe, sondern auch für gerade Gewölbe mit verwertbar. Dies trifft besonders dann zu, wenn die Gewölbe so gespannt werden, daß ihre Spannweite gleich dem Radius des Gewölbes ist. In solchem Falle kann man einerseits mit einem schrägen Gewölbestein und dazu passendem schrägen Würfelstein, andererseits mit einem geraden Gewölbestein und dazu passendem geraden Würfelstein und mit ein und demselben Widerlagerstein für beide Gewölbearten sämtliche Gewölbe herstellen, die in der Feuerungsbautechnik vorkommen. Der Widerlagerstein, der in der Breite gleich der Würfelkante gewählt wird, kann infolge dieser Maßnahme z. B. auch als abgeschrägter Türpfeilerstein gewählt werden, da er in die Schichthöhe hineinp'aßt. Er eignet sich auch zur Herstellung von scheitrechten Gewölben.The cubic system also has the advantage that one is used for the abutments of sloping vaults, provided that they are arranged at an incline of 45 ', can always use the same abutment stone because the diagonal of the square Stone cross-sections are known to be less than 45 '. The one belonging to the cubic system Abutment stone is not only for sloping vaults, but also for straight vaults with usable. This is especially true when the vaults are so stretched that that their span is equal to the radius of the vault. In such a case one can on the one hand with an inclined vault stone and a matching inclined cube stone, on the other hand with a straight vaulted stone and a matching straight cube stone and with one and the same abutment stone for both types of vaults all vaults manufacture that occur in combustion technology. The abutment stone in the width is chosen equal to the edge of the cube, as a result of this measure, for. B. can also be selected as a beveled door pillar stone, as it is in the layer height fits in. It is also suitable for making vertical vaults.

Auf der beiliegenden Zeichnung sind einige der Steinformen gemäß der Erfindung abgebildet: Fig. x bis 3 zeigen einfache Steine, Fig.4 bis 6 Gewölbesteine und Gewölbezwischensteine, Fig. g einen Widerlagerstein, Fig. io und ii eine Gewölbebauart in Vorderansicht und dem Schnitt nach Linie a-a, Fig. i2 eine schräge Kanalbauart, Fig. 13 diese im Schnitt.Some of the stone shapes according to the invention are shown in the accompanying drawing: Fig. X to 3 show simple stones, Fig. 4 to 6 vault stones and intermediate vault stones, Fig. G an abutment stone, Fig. 10 and ii a vault construction in front view and the section according to Line aa, FIG. 12 shows an inclined duct design, FIG. 13 shows this in section.

In den Fig. i und 2 sind a die jeweils gleich langen Kanten. Stets sind zwei Paar planparallele Begrenzungsflächen vorhanden, die sich gemäß Fig. i unter einem Winkel von go ° und gemäß Fig. 2 unter einem Winkel von 45' bzw. 135' schneiden. t ist der gleiche Abstand der planparallelen Seitenflächen, s die Länge der Körper, die die Hälfte bis das Doppelte des Wertes t betragen kann. Für die Würfelsteine, 1/2-Würfel, %-Würfel, x 1/2 Würfel, Doppelwürfel, wählt man zweckmäßig die Würfelkanten 23o mm lang.In FIGS. I and 2, a are the edges of the same length in each case. Always there are two pairs of plane-parallel boundary surfaces, which are shown in FIG at an angle of go ° and according to FIG. 2 at an angle of 45 'or 135' cut. t is the same distance between the plane-parallel side surfaces, s the length the body, which can be half to twice the value of t. For the Dice stones, 1/2 dice,% dice, x 1/2 dice, double dice, you choose appropriately the edges of the cube are 23o mm long.

In, Fig. 3 ist eine Platte wiedergegeben, bei welcher die Begrenzungsflächen eine Kantenlänge von 350 mm aufweisen, während die Dicke 230 mm, also z. B. der Würfelkantenlänge eines Steines nach Fig. i entspricht.In, Fig. 3 shows a plate in which the boundary surfaces have an edge length of 350 mm, while the thickness is 230 mm, so z. B. corresponds to the cube edge length of a stone according to Fig. I.

Bezü;lich der angegebenen Maße bzw.Größenverhältnisse sei bemerkt, daß die Steine selbstverständlich' um ein geringes von den erwähnten mathematischen Verhältniswerten abweichen können. Die Steine können beispielsweise 5 nun länger oder kürzer gehalten werden, was .gegebenenfalls zum Ausgleich der zu berücksichtigenden Fugen erforderlich ist.Regarding the specified dimensions or proportions, it should be noted that that the stones, of course, are slightly different from the mathematical ones mentioned Ratio values can differ. For example, the stones can now be 5 longer or be kept shorter, what if necessary to compensate for the to be taken into account Grouting is required.

Der Gewölbestein nach Fig. 4 und 5 besitzt, wie aus Fig. 5 ersichtlich, sich nähernde Begrenzungsflächen, welche Rhomben mit dem gleichen Seitenabstand t und mit Innenwinkeln von 45 bzw. 135' darstellen (s. Fig. 4). Die Neigung der sich nähernden Begrenzungsflächen soll zweckmäßig einen ganzzahligen Bruchteil von 6o° betragen.The vault stone according to FIGS. 4 and 5 has, as can be seen from FIG. 5, approaching boundary surfaces, which rhombuses with the same side distance t and represent with interior angles of 45 and 135 '(see Fig. 4). The slope of the approaching boundary surfaces should expediently be an integer fraction of 6o °.

Fig. 6 zeigt einen Gewölbezwischenstein, der dem Gewölbestein im Querschnitt angepaßt ist. Der Querschnitt entspricht vollkommen der Fig. 4, während die Kanten c, d, e gleich lang sind, da die rhombischen Begrenzungsflächen planparallel liegen.Fig. 6 shows a vault intermediate stone, which the vault stone in cross section is adapted. The cross section corresponds completely to FIG. 4, while the edges c, d, e are of equal length, since the rhombic boundary surfaces are plane-parallel.

Fig. 7 und 8 stellen Gewölbesteine nach Art der durch Fig.4 und 5 wiedergegebenen dar, wobei die Spitzen abgeschrägt sind. Die Abschrägung ist derart vorgenommen, daß durch die entstehenden neuen Begrenzungsflächen, die in parallelen Ebenen liegen, jeweils eine Fläche eines parallelen Flächenpaares senkrecht geschnitten wird, die Kanten da also mit den Flächen f rechte Winkel bilden. Dabei ist der die Spitze abschneidende Schnitt zweckmäßig so zu legen, daß die Kanten z des rechtwinklig geschnittenen Flächenpaares f mit dem sich nähernden Flächenpaar die Länge der längsten Kante P der Fläche i des Widerlagersteines (Fig. g) besitzen.7 and 8 represent vaulted stones of the type shown in FIGS. 4 and 5 shown, with the tips beveled. The bevel is such made that by the resulting new boundary surfaces in parallel Planes lie, one face of a parallel pair of faces cut perpendicularly in each case so the edges form right angles with the surfaces f. This is the one Pointed cutting cut expediently to be laid so that the edges z of the square intersected pair of surfaces f with the approaching pair of surfaces is the length of the longest Edge P of the surface i of the abutment block (Fig. G).

Fig. g zeigt den Widerlagerstein von der Seite gesehen, und zwar stellt dieser, was zweckmäßig ist, einen abgeschrägten Würfel dar. Die Schnittfläche ist durch eine Würfelkante derart gelegt, daß sie mit der gegenüberliegenden Fläche einen Neigungswinkel von 3o bzw. 15o° aufweist.Fig. G shows the abutment stone seen from the side, namely represents this, which is useful, is a beveled cube. The cut surface is placed by a cube edge in such a way that it is with the opposite face has an angle of inclination of 3o or 15o °.

In Fig. io und ii sind 7a Gewölbesteine nach Fig. 7 und 8, m Widerlagersteine nach Fig. g und l Würfelsteine nach Fig. i.In Fig. Io and ii, 7a are arch stones according to FIGS. 7 and 8, m abutment stones according to Fig. g and l cubes according to Fig. i.

Mit Hilfe der Baukörper ist nach Fig. i2 ein im Winkel von 6o° aufsteigender Schacht erbaut.With the help of the structure, according to FIG Well built.

Fig. 13 zeigt diesen Schacht im Schnitt nach Linie B-B. Die Wölbungen o können aus Gewölbesteinen bzw. Gewölbesteinen und schrägen Parallelsteinen oder Würfelsteinen, ferner aber auch aus Widerlagersteinen bzw. W iderlagersteinen und Würfelsteinen gebaut werden.Fig. 13 shows this shaft in section along line B-B. The bulges o Can be made of arched stones or arched stones and sloping Parallel stones or cube stones, but also from abutment stones or abutment stones and cubes are built.

Da bei den Gewölbesteinen der Neigungswinkel der sich nähernden Flächen einem ganzzahligen Bruchteil von 6o' entspricht, läßt sich stets mit Hilfe dieser Steine eine genau dem Bogen von 6o' entsprechende Wölbung schaffen und damit eine vollkommene Auflage der Wölbung auf die Widerlagersteine. Man kann trotzdem dem Gewölbe jede beliebige Weite geben, indem man zwischen die einzelnen Gewölbesteine Steine nach Fig. 6 anordnet.As in the case of the vaulted stones, the angle of inclination of the approaching surfaces corresponds to an integer fraction of 6o ', can always be determined with the help of this Stones create a curvature that corresponds exactly to the arc of 6o 'and thus a perfect support of the arch on the abutment stones. You can still do that Give vaults any width by placing between the individual vault stones 6 arranges stones according to FIG.

Erfindungsgemäß benutzt man für die Herstellung der neuen Baukörper Massen, welche praktisch aus den Oxyden des Magnesiums, Chroms, Siliziums und Aluminiums bestehen und die derart zueinander abgestimmt sind, daß der Zusammensetzung nach die Kieselsäure durch Tonerde bzw. Tonerde und Chromoxyd, die Magnesia durch Chromoxyd bzw. Chromoxyd und Tonerde nach einfach molekularem Verhältnis abgesättigt ist und daß gegebenenfalls Magnesia oder Chromoxyd im Überschuß vorhanden ist. Solche Schmelzen, die aus die genannten Oxyde enthaltenden Rohstoffen unter Umständen unter reduzierender Schmelzbehandlung zwecks Entfernung des Eisens erzeugt werden, neigen beim Erkalten in ganz besonderem Maße zur Lunkerbildung und zum Auftreten von Rissen und inneren Spannungen, während sie andererseits sich durch besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe, hohe Feuerfestigkeit und Standfestigkeit bei höheren Temperaturen sowie Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnen. Die volle Auswertung der letzterwähnten vorzüglichen feuerfesten Eigenschaften dieser Massen ist erst durch die Erfindung möglich, weil durch die Wahl der besonderen Körpergestaltung für die zu vergießenden Schmelzen zwangsläufig eine Regelung des Abkühlungsvorganges eintritt, welche dem Auftreten der Bildung von Lunkern und dem Auftreten von inneren Spannungen entgegenwirkt.According to the invention one uses for the production of the new building structure Masses, which practically consist of the oxides of magnesium, chromium, silicon and aluminum exist and which are coordinated with one another in such a way that the composition according to the silicic acid by clay or clay and chromium oxide, the magnesia by chromium oxide or chromium oxide and alumina is saturated according to a simple molecular ratio and that optionally magnesia or chromium oxide is present in excess. Such melts the raw materials containing the oxides mentioned may under certain circumstances be reduced Melt treatment produced for the purpose of removing the iron tend to cool down especially to the formation of cavities and the appearance of cracks and internal ones Tensions, while on the other hand they are characterized by particularly high resistance against chemical attacks, high fire resistance and stability at higher temperatures as well as thermal shock resistance. The full evaluation of the last mentioned excellent refractory properties of these masses is only due to the invention possible because of the choice of the particular body shape for those to be shed Melting inevitably occurs a regulation of the cooling process, which the Counteracts the occurrence of voids and internal tension.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cast from the melt flow, preferably from Oxides of magnesium, chromium, silicon and aluminum formed, more refractory Structure with plane-parallel boundary surfaces for the construction of Siemens-Martin ovens and other industrial firing systems, characterized in that it is at least has two pairs of plane-parallel boundary surfaces whose distance (t) is equal to one another is, and that its length (s) is at least half but not more than double of the distance (t), so that a cross-section through the middle of the body results in a square or a rhombus whose smaller interior angles are at least 45 °. z. Building structure according to claim i, characterized in that it is cube-shaped Has. 3. Structure according to claim i, characterized in that it is in use as an abutment stone has the shape of a cut cube, the cut surface of which (i) (Fig. 9) with the opposite side an angle of inclination of 3o or i5o ° and that it has rhombic side surfaces when used as a vaulted stone, which are under one. Incline angles of 6o 'or an integral fraction thereof. 4. Arch stone according to claim 3, characterized in that with respect to the rhombic Side faces the tips of the stone are cut off in such a way that the thereby resulting new boundary surfaces (1a) (Fig. 7) lie plane-parallel and each a plane-parallel pair of surfaces (f) intersect perpendicularly, and that the edges (z) of the Face pair (f) with the approaching face pair the length of the longest edges (p) of the surface (i) of the abutment block (Fig. 9). 5. Structure according to claim i to 4, characterized in that it contains the oxides of magnesium, chromium, silicon and aluminum so matched to one another that the composition according to the silicic acid by clay or clay and chromium oxide, the magnesia by chromium oxide or chromium oxide and alumina is saturated according to a simple molecular ratio and that chromium oxide or magnesia may be present in excess.