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Verfahren zur Herstellung feuerfester Steine.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Steine, wie Schamottesteine od. dgl., insbesondere für Industrieöfen, von denen verlangt wird, dass sie eine besonders grosse mechanische Festigkeit (Druck-und Biegefestigkeit) besitzen.
Es ist an sich bekannt, keramische Massen, z. B. Schamottewaren, mit kurzen, einander nicht berührenden stabförmigen Metall-oder Eiseneinlagen zu versehen, die in einer oder mehreren Schichten in die Masse eingebettet sind, um die Festigkeit zu erhöhen. Durchwegs hat man es bisher für richtig gehalten, eine Verzunderung der Einlagen beim Brennen zu hintertreiben, weil man glaubte, dass infolge der Verzunderung technisch brauchbare Körper mit den gewünschten Eigenschaften nicht zu erzielen seien. Man hat deshalb die Einlagen beispielsweise nicht aus Eisen, sondern aus nicht oder wenig oxydierbaren Metallen gemacht oder man hat in reduzierender Atmosphäre gebrannt.
In einem besonderen Falle, wo es sieh um die Herstellung von keramischen Gegenständen handelt, die als Baumaterial im Hochbau in Plattenform an Stelle von Holz Verwendung finden sollen, wurde gleichfalls in reduzierender
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dem Bindemittel als 5 : 1 gewählt ist. Dabei sollen Mager-und Bindemittel zu verhältnismässig grosser Feinheit gemahlen werden. Nach allen bekannten Verfahren ist es jedoch nicht möglich : feuerfeste Steine mit Eiseneinlagen herzustellen, die hohe mechanische Festigkeitseigenschaften besitzen, da ein Springen und Reissen des Steines bereits beim Trocknen oder beim Brennen und erst recht später beim Gebrauch im Feuer nicht zu vermeiden war.
Mit dem neuen Verfahren gelingt es erstmalig, einen derart festen Zusammenhalt zwischen Eiseneinlagen und Steinmaterial zu schaffen, dass Sprünge und Risse beim Trocknen und beim Brennen des Steines sowie später beim Gebrauch in wechselnd hohen Temperaturen nicht mehr auftreten. Dies gelingt durch ein ganz bestimmtes Mischungsverhältnis zwischen Bindeund Magermittel und durch eine ganz bestimmte Körnung des letzteren. Das Verhältnis des Magermittels zu dem Bindeton beträgt etwa 9 : 1 und die Körnung des Magermittels ist etwa der bekannten Fullerkurve angelehnt ; z. B. kann folgende Körnung verwendet werden :
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<tb>
<tb> über <SEP> 4 <SEP> mm <SEP> = <SEP> 5%,
<tb> zwischen <SEP> 3 <SEP> und <SEP> 4.., <SEP> = <SEP> 12%.
<tb>
.. <SEP> 2, <SEP> 3..-12%.
<tb> .. <SEP> 1,. <SEP> 2.. <SEP> 10%,
<tb> .. <SEP> l <SEP> =30%.
<tb> unter <SEP> ..-31%.
<tb>
Infolge dieser beiden Massnahmen besitzt die Masse eine derartige Porosität, dass beim Brennen eine Verzunderung der Aussenhaut der in bekannter Weise aus kurzen einander nicht berührenden, in mehreren Schichten eingebetteten Stäben bestehenden Eiseneinlagen und ein Verschlacken derselben mit der Masse mit Hilfe des Zunders eintritt, wobei infolge der Porosität des Versatzes die Einlagen während der Oxydation den notwendigen Spielraum erhalten, so dass ein Springen und Reissen des Steines weder beim Trocknen und beim Brennen noch später beim Gebrauch im Feuer eintritt.
Die Wahl des Mischungverhältnisses von Magermittel zum Bindemittel sowie der Körnigkeit des Versatzes ist also so getroffen, dass bewusst eine teilweise Verzunderung der Eiseneinlagen beim Brennen herbeigeführt wird, derart, dass ein absolut fester Zusammenhalt zwischen Versatz und Eiseneinlagen erzielt wird. Die Verzunderung der Oberfläche der Eiseneinlagen (ein Eisenkern muss bestehen bleiben) lässt Verschlackungszonen
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entstehen, die jedoch nicht so gross sind, dass sie sich gegenseitig berühren oder überschneiden oder ineinanderlaufen. Aus diesem Grunde müssen die Eiseneinlagen gegeneinander und nebeneinander in einem entsprechenden Abstand eingelegt werden.
Bei dem gewählten Mischungsverhältnis und Versatz erreicht die Verschlackungszone und damit die Bindung der Eiseneinlagen mit der Schamotte ein Optimum, so dass die so hergestellten Steine bisher nicht gekannte Höchstwerte hinsichtlich der mechanischen Festigkeitsziffern besitzen. Um ein Beispiel für das neue Verfahren zu geben, sei gesagt, dass bei der Herstellung eines Rinnenschiebersteines für einen Siemens-Martinofen von etwa 620 mm Länge, 450 min Breite und 110 min Dicke zunächst in einer offenen Form eine Bodenlage von etwa 35 mm Dicke fest-
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die den Stein beschliessende Masselage von ungefähr 35 mm aufgestampft wird.
In der Zeichnung sind zwei andere Ausführungsbeispiele derartiger Steine dargestellt.
Fig.] und 2 zeigen einen Schieberstein für die Abstrichrinne eines Martinofens, u. zw. Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I, während die Fig. 3 und 4 einen Rauchgaskanalschieberstein darstellen, u. zw.
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III.
Die Eisenarmierung der Steine besteht in beiden Fällen aus drei Lagen 1, 2 und J, von denen jede aus einzelnen kurzen Rundeisenstäben 4 besteht. Die Einlagestücke einer Lage sind gegeneinander versetzt angeordnet und mit Abständen voneinander eingebettet. Die Einlagen zweier benachbarter Schichten verlaufen hier etwa senkrecht zueinander.
Bei dem Schieberstein für die Abstichrinne bedeuten 5 gebogene Einlagestücke zur Verstärkung der durch den Stein gehenden Aufhängelöcher 6 und bei dem Rauehgaskanalsehieberstein bedeutet 7 eine mit der Aufhängeöse 8 versehene, aus dem Stein ragende Einlage. In einem solchen Falle werden die aus dem Stein herausragenden Aufhängeeisen mit den Ösen gegen Verzunderung beim Brennen durch Umkleidung mit Schamottemasse geschützt.
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Process for making refractory bricks.
The subject matter of the invention is a method for producing refractory bricks, such as fireclay bricks or the like, in particular for industrial furnaces, which are required to have a particularly high mechanical strength (compressive and flexural strength).
It is known per se, ceramic masses, for. B. fireclay goods to be provided with short, non-touching rod-shaped metal or iron inserts, which are embedded in one or more layers in the mass in order to increase the strength. Until now, it has consistently been considered correct to prevent scaling of the deposits during firing, because it was believed that, as a result of the scaling, technically usable bodies with the desired properties could not be achieved. For this reason, the inserts were not made of iron, for example, but of non-oxidizable or poorly oxidizable metals or they were burned in a reducing atmosphere.
In a special case, where it concerns the production of ceramic objects, which are to be used as building material in building construction in plate form instead of wood, was also used in reducing
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the binder is selected as 5: 1. Lean and binding agents should be ground to a relatively high fineness. However, according to all known methods it is not possible: to manufacture refractory bricks with iron inlays that have high mechanical strength properties, since cracking and cracking of the bricks during drying or burning and even more so later during use in the fire could not be avoided.
With the new process, it is possible for the first time to create such a firm bond between the iron inlays and stone material that cracks and cracks no longer occur when the stone is dried and fired or later when it is used at alternately high temperatures. This is achieved through a very specific mix ratio between binding agent and lean agent and a specific grain size of the latter. The ratio of the lean agent to the binding clay is about 9: 1 and the grain size of the lean agent is based roughly on the well-known Fuller curve; z. B. the following grain size can be used:
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<tb>
<tb> via <SEP> 4 <SEP> mm <SEP> = <SEP> 5%,
<tb> between <SEP> 3 <SEP> and <SEP> 4 .., <SEP> = <SEP> 12%.
<tb>
.. <SEP> 2, <SEP> 3 ..- 12%.
<tb> .. <SEP> 1 ,. <SEP> 2 .. <SEP> 10%,
<tb> .. <SEP> l <SEP> = 30%.
<tb> under <SEP> ..- 31%.
<tb>
As a result of these two measures, the porosity of the mass is such that when it is fired, the outer skin of the iron inlays, which are made up of short non-touching rods embedded in several layers, and slagging of the same with the mass with the aid of the scale occurs Due to the porosity of the offset, the deposits are given the necessary leeway during the oxidation, so that the stone does not crack or crack during drying and burning or later when it is used in the fire.
The choice of the mixing ratio of lean agent to binding agent and the granularity of the backfill is made in such a way that a partial scaling of the iron deposits is deliberately brought about during firing, in such a way that an absolutely solid cohesion between the backing and iron deposits is achieved. The scaling of the surface of the iron deposits (an iron core must remain) leaves slagging zones
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arise that are not so large that they touch or overlap or run into one another. For this reason, the iron inserts must be placed against each other and next to each other at a corresponding distance.
With the selected mixing ratio and offset, the slagging zone and thus the bond between the iron inlays and the chamotte reach an optimum, so that the stones produced in this way have previously unknown maximum values in terms of mechanical strength values. To give an example of the new process, it should be said that when manufacturing a slide valve block for a Siemens Martin furnace that is about 620 mm long, 450 min wide and 110 min thick, a bottom layer about 35 mm thick is first fixed in an open mold -
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the layer of mass of about 35 mm closing the stone is rammed on.
Two other exemplary embodiments of such stones are shown in the drawing.
Fig.] And 2 show a slide valve for the gutter of a Martin oven, u. between FIG. 1 a section along the line I-I, while FIGS. 3 and 4 represent a flue gas duct slide valve, u. between
3 shows a section along the line III-III.
The iron reinforcement of the stones consists in both cases of three layers 1, 2 and J, each of which consists of individual short round iron bars 4. The inlay pieces of a layer are offset from one another and embedded at a distance from one another. The deposits of two adjacent layers run approximately perpendicular to one another here.
In the case of the slide block for the tapping channel, 5 means curved insert pieces to reinforce the suspension holes 6 going through the stone, and in the case of the Rauehgaskanalsehieberstein, 7 means an insert which is provided with the suspension eye 8 and protrudes from the stone. In such a case, the hanging irons protruding from the stone with the eyelets are protected against scaling during firing by covering them with fireclay.