DE594297C - Verfahren zur Herstellung von Steinen und Formlingen aus hochfeuerfesten Metalloxyden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Steinen und Formlingen aus hochfeuerfesten Metalloxyden

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DE594297C
DE594297C DEF75298D DEF0075298D DE594297C DE 594297 C DE594297 C DE 594297C DE F75298 D DEF75298 D DE F75298D DE F0075298 D DEF0075298 D DE F0075298D DE 594297 C DE594297 C DE 594297C
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FRIEDRICH KLEIN DIPL ING
KARL BECHTEL DR
Feldmuehle AG
Feldmuehle Papier und Zellstoffwerke AG
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FRIEDRICH KLEIN DIPL ING
KARL BECHTEL DR
Feldmuehle AG
Feldmuehle Papier und Zellstoffwerke AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/54Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from molten material, e.g. slag refractory ceramic materials

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Steinen und Formlingen aus hochfeuerfesten Metalloxyden Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung-von hochwertigen Steinen und Formlingen aus feuerfesten Metalloxyden, z. B. Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd oder aus Gemischen dieser Oxyde. Der Zweck der Erfindung besteht hauptsächlich darin, Erzeugnisse aus den genannten Metalloxyden herzustellen, die neben einer hervorragenden Feuerfestigkeit auch eine besondere Temperaturwdchselbeständigkeit -und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosionen aufweisen.
  • Man hat bereits zur Herstellung feuerfester Steine aus dem obengenannten Material vorgeschlagen, -das geschmolzene und gekörnte Ausgangsmaterial mit niedriger schmelzenden Bindemitteln zusammen zu verformen und die erhaltenen Steine dann einem Brennprozeß zu unterwerfen. Auf diese Weise entstehen Erzeugnisse mit verminderter Feuerfestigkeit; die den obengenannten Zweck nicht erfüllen, weil die Druckfestigkeit beim Erreichen des Erweichungspunktes des Bindemittels vollständig verlorengeht. Die Nachteile der Erzeugnisse derartiger Verfahren sind bekannt, und man hat sich deshalb bemüht, Steine auch ohne den Zusatz von Bindemitteln herzustellen. Man hat also vorgeschlagen, die Masse in feuerflüssigem Zustand in Formen zu gießen; der Guß soll entweder aus Kippöfen in feststehende Formen erfolgen, oder es sollen die- Formen in die Schmelze eingetaucht und dadurch gefüllt vderden. Es hat sich nun gezeigt, daß mit dem einfachen Vorschlage, das Material in Formen zu gießen, noch keine technische Regel zur Herstellung brauchbarer Steine gegeben ist; insbesondere ist das bisher durch Formguß hergestellte Material nicht temperaturwechselbeständig; auch sonst bietet das Verfahren bedeutende Schwierigkeiten. In der bisherigen Praxis wurden dementsprechend aus den genannten Metalloxyden wirklich brauchbare Steine nicht durch Formguß hergestellt.. Die bisherigen Unzulänglichkeiten des ormgusses lassen sich am besten dadurch kennzeichnen,- däß diejenigen Erzeugnisse die größte Verbreitung gefunden haben, bei denen der Formguß irgendwie vermieden wird. Beispielsweise sind diejenigen Formgebungsverfahren in den Vordergrund getreten, bei denen das nicht kristalline Rohprodukt, etwa die calcinierte Tonerde, im plastischen Zustande verformt, getrocknet und gegebenenfalls bearbeitet wird und nach diesen Vorbereitungsmaßnahmen einem Sintervorgang unterworfen wird. Man hat auch vorgeschlagen, geschmolzene und gekörnte, also kristallinische Metalloxyde in Formen einer Sinterung zu unterwerfen. Alle diese Arbeitsverfahren sind infolge der verschiedenen Arbeitsgänge umständlich und teuer. Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen möglichst einfachen Weg zur Herstellung hochwertiger, feuerfester Erzeugnisse aufzuzeigen.
  • Es wurde gefunden, daß die Schwierigkeiten beim Formguß hochfeuerfesten Materials weniger in dem eigentlichen Gießprozeß liegen, sondern hauptsächlich in der Art und Weise, wie die Erstarrung vor sich geht. Diese Tatsache ist schon bei früheren Vorschlägen von Gießverfahren teilweise berücksichtigt worden. Man hat beispielsweise vorgeschlagen, die Masse mit Schöpfformen aus -der feuerflüssigen Schmelze herauszuheben und den Inhalt der Form nach dem Füllvorgang nochmals durch einen elektrischen Lichtbogen auf die Schmelztemperatur zu erhitzen, so daß dann eine gleichmäßige Erstarrung möglich ist. Dieses Verfahren ist selbstverständlich nur mit Formen durchführbar, welche selbst eine noch höhere Feuerfestib keit aufweisen als das Erzeugnis, also z. B. mit Graphitformen. Das Verfahren ist ebenso langwierig wie kostspielig, denn die Graphitformen unterliegen insbesondere beim Stromdurchgang einem Abbrand, der eine häufigere Verwendung ausschließt. Wendet man die eben genannte Maßnahme nicht an, sondern gießt, wie es im allgemeinen vorgeschlagen wird, die geschmolzene Masse in eine bereitstehende Form, so spielt sich folgender Erstarrungsprozeß ab. Die zuerst mit der Form in Berührung kommende Schmelze wird stark abgeschreckt, und das Material erhält eine blasige Struktur, ist spröde, von geringer . Festigkeit und gegen Temperaturwechsel unbeständig. Eine bessere Ausführungsform= stellt schon das Schöpfen der Masse-mit Formen atis einem geschmolzenen Vorrat dar, da bei diesem Verfahren wenigstens die Form allseitig gleichmäßig beim Eintauchen in das Bad angewärmt wird. Aber auch hierbei treten, -wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, die eben geschilderten Nachteile, wenn auch in verminderter Form, auf. In diesem Fall, beispielsweise bei eisernen Formen, geht die Erstarrung in der Weise vor sich, daß beim Einstürzen der geschmolzenen Masse in die Form sich oberflächlich eine dichte, nur i bis 2 rnm dicke, emailleartige Oberflächenschicht bildet, auf diese folgt eine stark blasige und poröse Schicht und dann im Innern ein gleichmäßig dichter Kern. Diese ungleichmäßige Beschaffenheit wird hervorgerufen durch die zu starke Abschreckung der geschmolzenen Metalloxyde an den Wänden der Formen. Es ist klar, daß Steine von einer solchen Beschaffenheit keine hohe mechanische Festigkeit und keine Temperaturwechselbeständigkeit besitzen wegen der verschiedenen physikalischen Eigenschaften der einzelnen Schichten. Die Empfindlichkeit gegen Temperaturwechsel ist so stark, daß schon beim ersten Erkalten des Formlings oft Risse und Brüche auftreten, die die Verwendung ausschließen. Man hat daher auch schon den Vorschlag gemacht, Formstücke in der Weise herzustellen, daß man nur die äußerste Schicht, also die Erstarrungskruste, verwendet. .Man hat zu diesem Zweck Formen von großer Masse, insbesondere auch Eisenformen, vorgeschlagen, die eine möglichst dicke Schicht bei der erlten Erstarrung bilden; der übrige Forminhalt wird nach Bildung dieser Schicht ausgegossen. Selbstverständlich eignet sich dieses Verfahren nur zur Herstellung ziemlich dünnwandiger Formstücke, also etwa von Röhren und Tiegeln. Zur Erzielung größerer Wandstärken wird in der Beschreibung des betreffenden Verfahrens ein mehrmaliges Eintauchen der gleichen Form empfohlen, so daß das Formstück schließlich aus einer Reihe nacheinander hergestellter Schichten besteht. . Mit der Zahl der einzelnen Schichten nimmt selbstverständlich die Temperaturwechselbeständigkeit ab, während die Ungenauigkeit in der Wandstärke und die Kosten der Herstellung zunehmen.
  • Das vorliegende Verfahren beseitigt die genannten Übelstände. Es dient zur Herstellung von temperaturwechselbeständigen Formstücken aus hochfeuerfesten Metalloxyden unter Verwendung einfacher und billiger Metallformen und gestattet die Erzeugung völlig beliebiger Stücke in der einfachsten Weise. Das Verfahren besteht darin, daß die Erstarrung des Forminhalts so geleitet wird, daß keine sprungartige Grenze bezüglich der Porosität und der Kristallstruktur parallel zur Oberfläche des Formlings erkennbar wird. Zu diesem Zweck erhält die Metallform eine geringe Wärmekapazität, also eine relativ dünne Wandstärke, die sich im einzelnen nach dem Inhalt und der Oberfläche der Form richtet. Infolge der geringen Wärmekapazität der Form ist die Abschreckung nur gering, und da die Wärmekapazität des Formlings gegenüber derjenigen der Form sehr groß ist, kann die Erstarrung des Formlings gleichmäßig und ruhig von außen nach innen fortschreiten. Man kann diesen Effekt durch. das Anwärmen der Formen noch unterstützen. Bei großen Formlingen kann hierauf verzichtet werden, hingegen bei kleinen Formlingen ist die Anwärmung erforderlich, da man bei diesen aus Festigkeitsgründen eine gewisse Dicke der Formwände nicht unterschreiten darf. Es hat sich somit gezeigt, daß mit dem vorliegenden Verfahren und den angegebenen Mitteln die Erzeugung von Formsteinen möglich ist, bei denen die Struktur von außen nach innen ohne sprunghafte Änderung, sondern mit stetiger Gleichmäßigkeit verläuft. Dementsprechend werden Erzeugnisse erhalten, die eine besonders hohe Temperaturwechselbeständigkeit besitzen. Es hat sich weiter gezeigt, daß sich diese auch durch eine besonders hohe Korrosionsfestigkeit auszeichnen, wenn sie im Betriebe* mit irgendwelchen korrodierenden Schmelzflüssigkeiten in Verbindung kommen.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in'einzelnen durch die folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert: Beispiel -I-In diesem Beispiel handelt es sich um die .TIerstellung von Steinen, die zur Auskleidung von Gefäßen dienen sollen, in denen feuerflüssige Glasschmelzen erschmolzen, aufbewahrt oder verarbeitet werden. Das Format der Steine ist 400 X 400 X Zoo mm. Als Material für die Herstellung der Steine wird im Elektroofen ein Korund erschmolzen, dessen Tonerdegehalt etwa 99,5 °/o beträgt. Nachdem der. Schmelzvorgang als solcher beendet ist, wird der Stromdurchgang noch für eine kurze Zeit, etwa io Minuten, aufrechterhalten, um eine völlig gleichmäßige Schmelze zu erhalten, deren Temperatur ungefähr ioo bis 2oo° über dem Erstarrungspunkt liegt. Zur Herstellung - eines Steines wird eine oben offene Form aus Gußeisen verwendet, deren Wandstärke i5 mm beträgt, wie in der beiliegenden Abb. i und 2 angegeben ist. Das Gewicht dieser Form beträgt 62 kg. Die Form wird auf etwa 300° vorge*ärmt und dann in die flüssige Schmelze versenkt. Nach dem Versenken tritt eine Beunruhigung des Schmelzbades insbesondere durch Gasblasen ein, die sich von der Form lösen. Die Form bleibt so lange versenkt, bis die Schmelze sich beruhigt hat, was nach etwa io bis 2o Sekunden eintritt. Dann wird die Form mit ihrem Inhalt aus der Schmelze herausgehoben und einige Minuten aufrecht gehalten. Der Formling erstarrt in dieser- Zeit an seinen Oberflächen so weit, daß beim Umkippen der Form keine Schmelze mehr aus dem Innern heraustreten kann. Die Form läßt sich nach dem Umkippen- ohne weiteres von dem Stein abheben, der dann einer zweckmäßigen Abkühlung unterworfen wird, also so aufbewahrt wird, daß die Temperaturverminderung in der als zweckmäßig erkannten Weise geleitet werden kann. Das Gewicht des Steines beträgt 821:g. Der Stein besitzt eine emailleartige glatte Oberfläche und ist in seinem Innern gleichmäßig porös. Beispiel II Zur Herstellung von Steinen in normalem Ziegelformat 25o X 125 X 65 mm wird gemäß der Erfindung eine Form benutzt, wie sie in Abb.3 und Abb.4 dargestellt ist. Die Wandstärke der Form beträgt io mm. Die Form ist durch einen Deckel abgedeckt, um allseitig glatte Oberflächen zu erhalten. (In Beispiel I waren allseitig glatte Flüchen infolge des besonderen Verwendungszweckes nicht erforderlich.) Der bei dem jetzigen Beispiel notwendige Deckel enthält die Öffnung d zum Einlaufen der Schmelze und b zum Austritt der in der Form eingeschlossenen Luft. Die Form wurde nach kurzem Vorwärmen in der Schmelze so tief eingetaucht, daß die Einlauföffnung a von der Schmelze bedeckt war. Nach dem Herausheben der gefüllten Form aus der Schmelze konnte der mit Keilen festgehaltene Deckel sofort entfernt und der Stein aus der! Form herausgeholt und zweckmäßig abgekühlt werden.
  • Beispiel III In Abb. 5 und 6 ist eine Form zur Herstellung von Rohren aus hochfeuerfesten Metalloxyden veranschaulicht. Die Wandungen der Form sind 12 mm stark. Als Kern für die lichte Öffnung des herzustellenden Rohres ist ein dünnwandiges Metallrohr r, beispielsweise ein Rohr aus Eisen oder aus einer geeigneten Legierung, in den Boden der Form eingelassen. Die Form wird in der gleichen Weise wie bei den vorhergehenden Beispielen durch Eintauchen in die Schmelze gefüllt und darauf aus dem Schmelzbade herausgehoben. Nach dein Herausheben der Form erstarrt die Schmelze zunächst an den Wandungen des verhältnismäßig kalten Metallrohrkernes. Im weiteren Verlauf der Abkühlung wird das dünnwandige Kernrohr durch die Wärme des Formlings zum Schmelzen gebracht, und das geschmolzene Metall kann sich in der im Boden der Form vorgesehenen Vertiefung ansammeln. Hierdurch erhält der Formling die Möglichkeit, sich bei der weiteren Abkühlung ohne Bruchgefahr zusammenziehen zu können. Die äußere Form ist, wie aus den Abbildungen ersichtlich ist, zweiteilig; der Formling kann also durch Aufklappen der Form entfernt und im Anschluß daran in zweckentsprechender Weise abgekühlt werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von temperaturwechselbeständigen und korrosionsfesten Steinen und Formlingen aus hochfeuerfesten Metalloxyden, z. B. aus Alutninitttnolyd, Magnesiumoxyd oder Gemischen davon, unter Verwendung von Metallformen, mit denen die fetterfliissi,e Schmelze aus dein erschmolzenen Vorrat geschöpft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Formen im Verhältnis zum Inhalt und zur Oberfläche des Formlings so gering bemessen wird, daß das Erstarren des Forminhalts infolge der geringen Wärmekapazität der Form stetig vorn Rande nach innen zu erfolgt, ohne daß im Formling eine sprungartige Grenze bezüglich der Porosität und der Kristallstruktur parallel zur Oberfläche des Formlings erkennbar wird.
DEF75298D 1933-03-21 1933-03-21 Verfahren zur Herstellung von Steinen und Formlingen aus hochfeuerfesten Metalloxyden Expired DE594297C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1053386B (de) * 1955-03-23 1959-03-19 Kalenborn Dr Schmelzbasaltwerk Verfahren zur Herstellung von grossen dickwandigen Gussstuecken aus geschmolzenen Silikaten oder Gesteinen
DE1241749B (de) * 1963-09-26 1967-06-01 Corhart Refractories Co Feuerfeste, AlO und MgO enthaltende Schmelzgussmassen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1053386B (de) * 1955-03-23 1959-03-19 Kalenborn Dr Schmelzbasaltwerk Verfahren zur Herstellung von grossen dickwandigen Gussstuecken aus geschmolzenen Silikaten oder Gesteinen
DE1241749B (de) * 1963-09-26 1967-06-01 Corhart Refractories Co Feuerfeste, AlO und MgO enthaltende Schmelzgussmassen

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