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Feuerfester Stein zum Aufbau der Auskleidung von Industrieöfen
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Aufbau der Auskleidung von Industrieöfen, soweit diese Auskleidung aus Formkörpern besteht, die durch Zwischenlagen aus Blech, Pappe, Asbest oder ähnlichem Material getrennt werden sollen. Industrieöfen der hier in Frage kommenden Art sind Brennöfen, namentlich Rotieröfen der Zementindustrie, aber auch Öfen zur Durchführung metallurgischer Prozesse, ferner Glühund sonstige Wärmöfen. Für die feuerfesten Formkörper kommen sämtliche in diesem Zusammenhang gebräuchlichen Materialien, namentlich Magnesit, Chromit oder Mischungen dieser Stoffe, ferner Dolomit und andere basische und neutrale Massen, aber auch tonerdehaltige Materialien, z. B. Schamotte, in Betracht.
Blechzwischenlagen der vorhin genannten Art haben, wenn in Verbindung mit basischen, d. h. aus Magnesia bestehenden oder Magnesia in nennenswerten Anteilen enthaltenden Produkten verwendet, den Zweck, aneinandergrenzende Steine im Feuer (unter Bildung von Magnesiumferrit) innig zu verkitten sowie gewisse dehnungsausgleichende Funktionen zu erfüllen, An Stelle solcher Bleche können auch Drahtnetzoder Streckmetallauflagen Verwendung finden, wie es auch bekannt ist, in diesem Zusammenhang an Stelle von Eisen andere Metalle zu verwenden, Pappeeinlagen dienen hingegen dem Zweck, Dehnungen der feuerfesten Formkörper, denen sie im Zuge der ersten Ofenreise unterworfen sind, dadurch zu ermöglichen, dass diese Einlagen ausbrennen. Asbestauflagen können den gleichen Zwecken dienen, da sie bei höheren Temperaturen plastisch nachgeben bzw. herausschmelzen.
Sie können aber auch verwendet werden, um eine Wärmeisolierung zu schaffen, wobei dann die Auflagen an der dem Feuer abgekehrten Seite der Auskleidung, also z. B. zwischen der letzteren und dem Eisenmantel des Rotierofens vorzusehen sind.
Es sind ferner Mörtelauflagen in Form von festhaftenden, trockenen Schichten bekannt, die mit dem Stein verkittet sind und die in der Ofenwärme die Bindung von aneinanderstossenden Steinen bewirken.
Um die Verlegungsarbeit zu vereinfachen, ist es wünschenswert, die Auflagen mit den Steinen noch vor deren Vermauerung fest zu verbinden, um dadurch zu handhabungsfähigen Formeinheiten zu gelangen. Dazu können die üblichen Klebstoffe, z. B. auf Kunststoffbasis, verwendet werden. Das Aufbringen dieser Stoffe erfordert jedoch einen zusätzlichen schwierigen Arbeitsgang. Die Klebstoffe haben ausserdem den Nachteil, dass sie eine gewisse Zeit zum Abbinden benötigen, was die Produktion hemmt. Bei Verwendung eines verhältnismässig rasch abbindenden Klebemittels besteht wiederum der Übelstand, dass jeweils nur eine geringe Menge desselben gebrauchsfertig vorbereitet werden kann.
Zur Anbringung von Blechauflagen kann man auch Bitumen verwenden, das heiss auf den Stein aufgetragen wird und die angedrückte Blechauflage einigermassen hält.
All diese Klebemittel haben jedoch die unangenehme Eigenschaft, schon bei verhältnismässig niedriger Temperatur, d. h. schon unter 1000C zu erweichen, wobei die Klebewirkung verloren geht. Nun ist es aber bei den Verbrauchern der feuerfesten Steine im Sinne einer rationellen Betriebsführung vielfach üblich, die Steine in unmittelbarer Nähe der Öfen zu lagern, für die sie bestimmt sind, damit sie bei der Erneuerung der feuerfesten Ausmauerung sofort zur Hand sind und die Zeit des Betriebsstillstandes möglichst kurz gehalten werden kann. So werden z. B. bei Zementdrehöfen die zur Erneuerung der Auskleidung bestimmen Steine vielfach unter den Öfen gelagert.
Dabei werden die Steine auf Temperaturen über 100 C erwärmt und bei der Verwendung der gebräuchlichen Klebemittel kann es zum Abfallen der angeklebten Auflagen kommen.
Es ist auch bekanntgeworden, Blechauflagen mittels niedrigschmelzender Fritten an den Steinkörper
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anzukitten, doch ist es dann erforderlich, den Stein auf höhere Temperatur zu bringen, damit die Fritte wirksam wird..
In ist die Herstellungziemlichumständlichundmitder Anlagerung von und deren Rückständen und Reaktionsprodukten am Formkörper verbunden, die den Feuerfesteigenschaften des Produktes abträglich sind. Im letztgenannten Fall muss ausserdem ein zusätzlicher Erhitzungsvorgang in
Kauf genommen werden. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich, wenn eine nichtmetallische Auflage auf dem feuerfesten Formkörper fixiert werden soll. Die Bindemittel, welche für die Befestigung von Metall- auflagen geeignet sind, eignen sich für die Befestigung von beispielsweise aus Pappe bestehenden Aufla- gen weniger. Pappe wäre auch gegenüber der zum Niederschmelzen einer Fritte erforderlichen Tempera- tur nicht beständig, d. h. Blech und Pappe müssten in zwei gesonderten Arbeitsgängen aufgebracht werden.
Poröse Auflagen, beispielsweise aus Asbest bestehend, verlangen Fixierungsmittel, die ebenfalls spezifi- schen Anforderungen entsprechen müssen.
Die Erfindung weist nun einen Weg, um auf einem feuerfesten Stein aus einem nichtmetallischen
Werkstoff bestehende Auflagen verschiedenster Art mit einem einheitlich brauchbaren, flüssig aufzubrin- genden Bindemittel zu fixieren, das ausserdem in gleicher Weise zur Fixierung von metallischen Auflagen brauchbar ist. Erfindungsgemäss werden solche Auflagen durch eine in flüssigem oder halbflüssigem Zustand in an sich bekannter Weise über den Rand der Auflage und die an diesen anschliessende Steinoberfläche aufgespritzte und dort erstarrte, aus einer Metallschmelze entstandene Verbindungsschicht am Steinkörper fixiert, wozu diese Verbindungsschicht den Rand der nichtmetallischen Auflage mindestens über Teile seiner Länge abdeckt. Auf diese Weise ist es auch möglich, eine Blechauflage, die die aus nichtmetalli- schem, z.
B. verbrennbarem Material bestehende Auflage überdeckt, am Steinkörper zu fixieren, wozu die vorhin genannte Verbindungsschicht, am Rand der Blechauflage beginnend, die Stirnkante der nicht- metallischen Auflage überdeckend, bis zur Steinoberfläche reicht.
Die Erfindung ist nicht an eine bestimmte Steinform gebunden und daher soll der Ausdruck "feuer- fester Stein" jeden beliebigen feuerfesten Formkörper umfassen, vom einfachen Normalziegel oder vom
Keilstein für Drehöfen bis zu komplizierter gestalteten Formkörpern. Der Erfindungsgedanke ist auch un- abhängig von der Steingrösse und kann auch bei grossformatigen Steinen oder Blöcken Anwendung finden.
Der Erfindungsgegenstand ist sowohl auf gebrannte als auch auf ungebrannte, chemisch gebundene oder teergebundene oder auch auf schmelzgegossene Formkörper jeglicher Zusammensetzung anwendbar ; seine praktische Bedeutung tritt jedoch hauptsächlich in Anwendung auf basische gebrannte Formkörper in Er- scheinung.
Der Umstand, dass es möglich ist, durch eine Metallschmelze nichtmetallische Auflagen auf einem
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zw.Verbindung ergibt, ist in mehrfacher Hinsicht überraschend, besonders wenn es sich um Auflagen aus brennbarem Material, vorzugsweise also Pappe, handelt. Zunächst ist bemerkenswert, dass Auflagen der letztgenannten Art durch die aufprallenden geschmolzenen Metallpartikel nicht beschädigt werden, insbesondere nicht verbrennen oder verkohlen, u. zw. auch dann nicht, wenn das Spritzmetall einen relativ hohen Schmelzpunkt aufweist.
Ferner ist bemerkenswert, dass eine durch Metallspritzen entstandene Verbindungsschicht auf einer Unterlage aus brennbarem organischem Material, als welches man Pappe anzusehen hat, oder auf einer zwar unbrennbaren aber ziemlich porösen Unterlage, wie sie durch Asbest vorgestellt ist, überhaupt genügend fest haftet, um als Verbindungsschicht wirken zu können, die den bei der Handhabung, dem Transport und der Zubringung der feuerfesten Körper an die Verbrauchsstelle auftretenden Beanspruchungen standhält.
Es ist gefunden worden, dass alle einer Zerstäubung in geschmolzenem Zustand zugänglichen Metalle die Fähigkeit entwickeln, an so unterschiedlichen Stoffen, wie einem feuerfesten Körper, einem mehr oder wenigen glatten Deckblech und einer mehr oder weniger porösen und unter Umständen brennbaren Einlage oder Auflage in zufriedenstellendem Ausmass zu haften. Eswird sich allerdings empfehlen, an die zu verspritzenden Metalle die Bedingung zu knüpfen, dass sie mit den vorhandenen feuerfesten Stoffen nicht in schädlicher Weise, etwa unter Bildung niedrigschmelzender Verbindungen, reagieren. Auch Fragen der Wirtschaftlichkeit werden bei der Auswahl der Metalle zu berücksichtigen sein. In dieser Hinsicht bieten sich vor allem Aluminium, Zink und auch Stahl als geeignete Materialien an, wobei besonders Aluminium in Betracht kommt, da es mit Magnesia feuerfeste Spinelle bildet.
Die Metalle können in bekannter Weise nach dem Flamm-oder dem Lichtbogenspritzverfahren versprüht werden.
In der schematischen Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt : Fig. l in perspektivischer Ansicht einen Keilstein zur Ausmauerung von Drehöfen, wogegen die Fig. 2 und 3 Schnitte durch dc. n Kantenbereich einer erfindungsgemässen Auflagebefestigung an einem feuerfesten Form-
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körper veranschaulichen.
Fig. 1 zeigt einen beispielsweise in gebrannter Form vorliegenden Steinkörper 1, der an einer seiner Keilflächen 2 mit einer Eisenblechauflage 3 und an einer seiner Stirnflächen 4 mit einer Pappeauflage 5 versehen werden soll. Mit 6 sind die bereits mehrfach genannten, durch Aufspritzen einer Metallschmelze erhaltenen Verbindungsschichten bezeichnet, die, wie ersichtlich, nicht die ganze Kantenlänge überdecken müssen, und zweckmässig an oder nahe den Ecken der Auflagen angeordnet sind.
Eine Ausgestaltung dieser Idee zeigt die Fig. 2, in der angenommen ist, dass zwischen dem Steinkör- per 1 und der Blechauflage 3 eine Pappeeinlage 5 angeordnet ist. Auflage 3 und Einlage 5werden von der metallischen Verbindungsschicht 6 am Steinkörper fixiert. Die sinngemäss gleiche Anordnung der Fig. 3 sieht eine Staffelung der Ränder der Teile 3 und 5 mit Bezug auf die abzudeckende Fläche des Formkörpers 1 vor, wodurch die metallische Verbindungsschicht 6 sowohl die Einlage 5 als auch die Auflage 3 über einen grossen Randbereich berührt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Feuerfester Stein zum Aufbau der Auskleidung von Industrieöfen mit wenigstens einer äusseren Auflage aus nichtmetallischem Material, dadurch gekennzeichnet, dass diese Auflage durch eine in flüs- sigem oder halb flüssigem Zustand in an sich bekannter Weise über ihren Rand und die an diesen anschlie- ssende Steinoberfläche aufgespritzte und dort erstarrte, aus einer Metallschmelze entstandene Verbindungsschicht am Steinkörper fixiert ist, wozu diese Verbindungsschicht den Rand der nichtmetallischen Auflage mindestens über Teile seiner Länge abdeckt.