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Verfahren zur Herstellung dichter, feuerfester Stoffe aus Ton, Idlagnesit,
Dolomit, Tonerde o. dgl. oder Gemischen dieser Stoffe Die Rohstoffe, aus denen die
feuerfesten und hochfeuerfesten Erzeugnisse hergestellt werden, müssen meistens
einem vorbereitenden Brennprozeß unterworfen werden. So wird beispielsweise der
Ton oder Kaolin vorher zu Schamotte gebrannt, die auf die erforderliche Korngröße
zerkleinert, mit einem geeigneten Bindeton angemacht, verformt und nach dem Trocknen
zu Schamottewaren aller Art gebrannt wird. Magnesit wird vorher zu Sintermagnesit,
Dolomit zu Sinterdolomit vorgebrannt. Daraus werden unter hohem Druck Magnesit-
bzw. Dolomitsteine geformt und dann fertig gebrannt.
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Ouarz wird bisher selten vorher gebrannt; man verwendet zur Herstellung
der Silikasteine meistens den Findlings- oder Tertiärquarzit. Bei dem Vorbrennen
dieser Rohstoffe vollziehen sich in ihrem inneren Aufbau wichtige Veränderungen,
die sowohl für die Fabrikation als auch für die spätere betriebsmäßige Beanspruchung
von größter Wichtigkeit sind.
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So verliert beispielsweise der feuerfeste Ton A1203 2 Si02 2 H20 bei
etwa 53o° sein Konstitutionswasser und wird unter :Mitwirkung der in ihm enthaltenen
Flußmittel zu einer mehr oder weniger dichten Schamotte Al, 03 2 Si
0,
umgewandelt. Noch einschneidender sind die Veränderungen beim Brennen von
Sintermagnesit oder Dolomit, deren Karbonate als Rohstoffe zur Verwendung kommen.
Durch das Austreiben des Kristallwassers und der Kohlensäure bleiben trotz der erheblichen
Volumenverminderung und trotz der bis zum Eintritt der Sinterung getriebenen Erhitzung
erhebliche Porenräume zurück. Diese feinporige Beschaffenheit des Sintermagnesits
ist die Ursache der geringen Standfestigkeit der Magnesitsteine, die mehrere =oo
° unter der beginnenden Schmelztemperatur keine Druckbelastung auszuhalten vermögen.
Man weiß, daß die Hochwertigkeit der feuerfesten Erzeugnisse durch ein bis zu hohen
Temperaturen durchgeführtes Sinterbrennen oder sogar durch ein bis zum Schmelzen
getriebenes Erhitzen der Rohstoffe gesteigert werden kann, weil die Porenräume dadurch
nahezu zum Verschwinden gebracht werden können. Aus wirtschaftlichen Gründen können
die Kosten für den Brennstoffaufwand, .den solche -Brennprozesse bedingen, nicht
getragen werden.
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Man hat auch versucht, eine dichte Schamotte zu erzielen, indem man
den Rohton trocknete, sehr fein mahlte und dann unter hohem Druck zu Ziegeln preßte
und diese bei hohen Temperaturen zu Schamotte brannte.
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Bei der Durchführung der bekannten Druckerweichungsversuche hat man
die Beobachtung gemacht, daß ein bis zum Erweichungsbeginn erhitzter und dabei belasteter
Probekörper nach erfolgter Abkühlung bei einem wiederholten Druckerweichungsversuch
erst bei höherer Temperatur zu erweichen beginnt.
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Weiterhin besteht ein Verfahren, bei dem der Formling in einer hochfeuerfesten
Form eingeschlossen, gebrannt und dabei einer Druckbelastung unterworfen und so
verdichtet werden soll. Dieses Verfahren erfordert für jeden Formling
beim
Brennen eine hoch feuerfeste Form, die den Preßdruck aushalten und dabei von außen
beheizt werden muß. Ein solches Verfahren ist wirtschaftlich undurchführbar.
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Diese und ähnliche Bestrebungen sind darauf gerichtet, die Verdichtung
der Rohstoffe dadurch zu fördern, daß die das Sintern herbeiführenden Bestandteile
in möglichst innige Berührung gebracht werden, entweder durch Verdichten vor dem
Brennen oder durch ein bis zum Schmelzen getriebenes Erhitzen. In der Durchführung
haben sich die Verfahren als zu teuer erwiesen. Auch ein amerikanisches Patent schlägt
das Formen von Endprodukten (Porzellanware) vor, indem ein Erhitzen derselben mit
gleichzeitigem Pressen und Formen stattfinden soll.
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Nach dem vorliegenden neuen Verfahren sollen die Rohstoffe bis zur
Sinterung, wie bisher üblich, erhitzt und dann, also im Zustand der Erweichung,
mittels Druck in Walzwerken in überaus einfacher und billiger Weise weitgehend verdichtet
werden.
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Das neue Verfahren soll beschrieben werden, wie es zur Erzeugung von
Hochwertschamotte oder von Sintermagnesit zur Durchführung gelangt.
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Der Schollenton bzw. der Stück magnesit wird zerkleinert und auf annähernd
gleiche Stückgröße (Nußgröße) dann im Drehrohrofen bis zur üblichen Sinterung gebracht.
In diesem erweichten Zustand verläßt das gesinterte Rohgut den Drehrohrofen und
fällt in ein unmittelbar unter dem Auslaufende befindliches enggestelltes kräftiges
Walzwerk.
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Walzen üben bekanntlich einen kurzen, aber ganz gewaltigen Druck auf
das Walzgut aus, der z. B. beim Walzen von Eisen und Stahl 500, ja sogar iooo kg
für jeden Millimeter Breite beträgt.
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Demnach kann bei dem neuen Verfahren durch zweckentsprechende Anordnung,
Formgebung, Geschwindigkeit und Druck der Walzen das gesinterte, zwischen den Walzen
befindliche Rohgut einer verdichtenden Preßwirkung (die auf iooo kg/cm2 und darüber
gesteigert werden kann) unterworfen werden.
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Zwischen den Walzen wird das Sinterrohgut inPlättchenform übergeführt,
das, damit weitgehend und in allen Teilen vollkommen, namentlich dann verdichtet
ist, wenn man es mehrere unmittelbar untereinander angeordnete Walzenpaare durchlaufen
läßt.
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Wie aus den Untersuchungen Sahnangs über das Brennen unter Druck (Mitt.
a. d. Silika-Abteilung d. Institutes f. Eisenhüttenkunde a. d. techn. Hochschule
Aachen) hervorgeht, werden durch das Zusammenpressen der Moleküle günstige Bildungsbedingungen
(bei der Schamotte für die Mullitnadeln) geschaffen, so daß der Vorgang als eine
Zwangskristallisation bei niedrigeren Temperaturen aufzufassen ist.
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Wird z. B. dem Ton zur Erhöhung des Tonerdegehaltes und zu vollkommener
Mullitbildung Tonerde beigemischt, so vollzieht sich die Bildung großer Mullitkristalle
unter der hohen Druckwirkung in günstigster Weise.
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Die so gewonnene Plättchenschamotte kann nun, auf die erforderliche
Korngröße zerkleinert, mit möglichst wenig Bindeton zu Steinen und anderen Erzeugnissen
verformt und dann gebrannt werden.
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Auch beim Brennen des Magnesits werden die oben erwähnten, durch das
Austreiben der Kohlensäure bedingten zahllosen Porenräume durch das neue Verfahren
zum Verschwinden gebracht, so dä,ß die aus solchem Sintermagnesit hergestellten
Erzeugnisse bei sehr hohen Temperaturen ausreichende Standfestigkeit besitzen.
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Das gesinterte und zusammengepreßte Rohgut kann je nach Erfordern
einer weiteren Erhitzung unterworfen werden, oder es kann rasch gekühlt, also glasig
zum Erkalten gebracht werden. Werden dem Rohgut gewisse Stoffe zugemischt und dann
die Mischung dem Brenn-und Sinterungsprozeß unterworfen, so ergibt das erfindungsgemäße
Walzen und Verdichten des heißen Sintergutes ein in seiner Güte gesteigertes Rohprodukt.