DE3201531A1

DE3201531A1 - "gebrannter magnesia- und magnesiachromstein mit fugenschicht und verfahren zu seiner herstellung"

Info

Publication number: DE3201531A1
Application number: DE19823201531
Authority: DE
Inventors: Axel Dr. 6200 Wiesbaden Eschner; Manfred Dipl.-Ing. 6204 Taunusstein Künnecke; Nat. Morteza Dr. 6200 Breckenheim Nazirizadeh
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1983-07-28
Also published as: ES518619A0; FR2519971A1; ES8308525A1

Description

- 3 - 07.01.1982

KXR/Sa/Mi. PA 3130

DIDIER-WERKE A.G. Lessingstrasse 16 - 18
6200 Wiesbaden

"Gebrannter Magnesia- und Magnesiachromstein mit Fugenschicht und Verfahren zu seiner HerstelLung"

Die Erfindung betrifft einen gebrannten Magnesia- und Magnesiachromstein mit Fugenschicht und das Verfahren zu seiner Herstellung für die Zustellung von feuerfestem Mauerwerk insbesondere bei Zementdrehrohröfen.

Bei der Zustellung von feuerfestem Mauerwerk aus gebrannten Magnesia- und Magnesiachromsteinen ist zur Verminderung auftretender hoher thermomechanischer Spannungen im Betrieb für die Kompensation der Steindehnung Sorge zu tragen. Zur Kompensation der Dehnung werden besondere Fugenbaustoffe, wie feuerfester Mörtel, Asbestplatten, verschiedene Arten von Stahlblechen und Pappe verwendet. Die Herstellung des Mauerwerks mit diesen Fugenbaustoffen ist einerseits aber umständlich, zeitaufwendig in der Anwendung, gesundheitsgefährlich und andererseits technisch nicht ausreichend wirksam.

Nach der DE-PS 908 466 ist ein basischer feuerfester Stein mit einer fest haftenden MörteiIschicht bekannt, die im Fall des ungebrannten Steins mit dem Material der Steinmischung in einem gemeinsamen Pressvorgang geformt wird und im Fall des gebrannten Steins in Form eines plattenförmigen Elements auf den bereits gebrannten Stein aufgebracht werden muß (Anspruch 1, 8, 9 und Seite 2, Z. 96 - 111). Der gebrannte Stein ist zwar vorteilhaft in der Anwendung, es bedarf aber eines hohen Aufwandes und einer Vielzahl von Arbeitsschritten zur Herstellung der insbesondere für die Dehnungskompensation des Mauerwerks vorgesehenen Mörtelplatte

und zur nachfolgenden Herstellung des Steines, bestehend aus Steinkörper und Mörtelplatte.

Die Aufgabe nach der Erfindung ist in dem Stein der eingangs genannten Art zu sehen, der zur Aufnahme der Wärmedehnung des Mauerwerks ohne die bisherigen Nachteile geeignet sein soll. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Fugenschicht aus Material auf der Basis von Tonerdesilikat besteht und mit dem Stein durch Sinterung verbunden ist. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Fugenschicht einen gegenüber dem Stein geringeren Verformungsmodul und eine Stärke von etwa 1 - 2 mm hat.

Mit dem Stein nach der Erfindung ist in vorteilhafter Weise eine verläßliche Handhabung und ein stabiles Ofenmauerwerk mit ausreichend vorgegebener Dehnungskompensation verbunden. Aus der Bestimmung der Spannung gegen die Längenänderung beim Druckversuch wird der Verformungsmodul erhalten. Der geringe VerformungsmoduL der Fugenschicht ist bei der Bestimmung am Stein mit Fugenschicht gegenüber dem Stein ohne Fugenschicht deutlich feststellbar.

Das Verfahren nach der Erfindung sieht vor, daß aus einer keramische Fasern und organischejBindemitteI enthaltenden Mischung eine Fasermatte geformt, diese bis auf einen Rest von Feuchtigkeit getrocknet und mit der Mischung für den Stein als Auflage für den Stein zusammen verpresst, getrocknet und gebrannt wird. Vorteilhaft wird von einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen keramische Fasern, 2 bis 5 Gewichtstei len feuerfestem Ton oder Betonit, organischem Binder und Wasser ausgegangen. Die Formung der Fasermatte kann in bekannter Weise durch Absaugen der Flüssigkeit der wässrigen Mischung durch ein Sieb nach dem Vakuumformerfahren vorgenommen werden. Die Fasermatte sollte bis auf eine Restfeuchte von 0,5 - 3 Gewichtsprozent getrocknet werden. Bei der Verpressung der Steinmischung mit der Fasermatte wird letztere etwa auf 10 - 20 % ihrer ursprünglichen

Stärke vermindert. Bei dem für die Formgebung von grobkeramischen unplastischen feuerfesten Mischungen üblichen Pressdruck erhält die Fasermatte bereits die der Fugenschicht etwa entsprechende Stärke und eine Zunahme der Stärke durch Nachfedern im Anschluss an dem Vorgang des Pressens tritt praktisch nicht ein.

Der Brand des mit der Fugenschicht versehenen Steins bei vorzugsweise 1400 - 1750 C führt zu einem Stein, der mit einer gleichmäßigen festen und zur Aufnahme der Steindehnung im Betrieb geeigneten Fugenschicht ausgestattet ist.

Der Stein nach der Erfindung und das Verfahren zu seiner Herstellung werden durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert .

Für die Fasermatte werden handelsübliche keramische Fasern mit 47 Gew.-% und mit 95 Gew.-% Al.,0, verwendet, die etwa bis zu Temperaturen von 1300 bzw. 17QO⁰C und als Fasermischung bei dazwischen liegenden maximalen Temperaturen einsetzbar sind. Der Durchmesser der Fasern liegt bei 2-5 pm und die Länge bei 2-5 cm. Als bekannter feinkörniger feuerfester Zuschlag wird Bentonit und für den Einsatz bei den höheren Temperaturen eine Mischung von feuerfestem Ton und Tonerde mit einem Al_?0, zu SiO_-Verhä Itnis entsprechend dem Mullit zugefügt. Als organisches Bindesmittel dient nach den Beispielen Kartoffelstärke. Die Mischung mit den Komponenten wird in der Weise erhalten, daß in einem Rührwerk zunächst die keramische Faser in Wasser dispergiert und danach der feinkörnige Zuschlag und das organische Bindemittel zugesetzt wird und etwa 20 Minuten gemischt wird. Die Mischung wird auf ein Siebgewebe in einer Menge von 100 oder 200 l/m Siebfläche gegossen und nach dem Vakuumformverfahren zu einer Fasermatte mit rund 50 Gew.-% Feuchtigkeit geformt. NAch der Trocknung bei 150 C/8 Stunden liegt eine Fasermatte mit etwa 0,8 Gew.-% Restfeuchtigkeit und einer Matten·

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dicke von etwa 10 bzw. 20 mm vor. Weitere Angaben zur Fasermatte sind der TabeLLe 1 mit den Beispielen 1 - 3 zu entnehmen.

Tabelle 1 Beispiel

kg	10	5	10
kg		5
kg	0.5		0.5
kg		0.5	0.5
kg	0.5	0,5	500
	500	500	0,16
	0,22	0,19

Keramische Faser, 47 Gew.-% Al-O,
keramische Faser, 95 Gew.-% AIpQ,
Bentoni t

Ton-Tonerde Gemisch

70 Gew.-% Al₂O₃

Katoffelstärke

Wasser Liter

Rohdichte (trockene Matte g/cm

Die Mischung für den Magnesiachromstein besteht in üblicher Weise aus der abgestuften feuerfesten Körnung von Magnesiasinter und Chromerz und der Lösung von Sulfitablauge als Bindemittel, wobei der Anteil der feuerfesten Körnung unter 0,1 mm etwa 30 Gew.-% beträgt. Verwendet werden eine Seewassermagnesia mit 98 Gew.-% MgO und jeweils etwa 1 Gew.-% CrO und SiO-,, ein eisenreicher Magnesiasinter mit etwa 90 Gew.-% MgO, 3 Gew.-% CaO, 1 Gew.-% SiOp, 7 Gew.-% Fe-jO, und ferner ein grobkörniges Chromerz mit 37 Gew.-% Cr_?0₃, 5 % SiOp und ein Chromerzkonzentrat mit 46 Gew.-% Cr-O,, 1 Gew.-% SiOp. Die
Ie 2 zu entnehmen.

1 Gew.-% SiOp. Die weiteren Angaben der Mischungen sind der Tabel·

In der Pressform wird die gewichtsmäßig dosierte Mischung des Magnesiachromsteins mit der darüber gelegten zugeschnittenen Fasermatte (20 mm Stärke) zu einem Steinkörper verpresst. Bei der Dosierung der Mischung des Magnesiachromsteins muß ausgehend vom Steinkörper mit gleichem Volumen doch ohne die zugesetzte Fasermatte die Einwaage in bekannter Weise geändert werden. Die durch Pressen mit einer bis 2 mm dicken Fugenschicht versehenen Steine werden getrocknet und im Tunnelofen gebrannt. Die gebrann-

ten Steine haben eine fest haftende poröse versinterte Fugenschicht von bis 2 mm Stärke. In der Tabelle 2 sind die Beispiele

10 - 13 aufgeführt, die verschiedene Steinkörper mit verschiedenen Fugenschichten und angewendeten verschiedenen Brenntemperaturen zeigen. Während nach dem Beispiel 10 und 12 eine dicht versinterte, spröde und sich zum Teil als feste Platte vom eigentlichen Steinkörper ablösende Fugenschicht erhalten wurde, führte die Anwendung der zweckmäßig auf die Brenntemperatur des Steins abgestimmte Zusammensetzung der Fasermatte der Beispiele

11 und 13 zu einer fest am Stein haftenden porösen nachgiebigen Fugenschi cht.

Tabelle 2

Beispiel IJ IJ VZ 13

Magnesiachromstein Mischung 1 χ χ Magnesiachromstein Mischung 2
Seewassermagnesia Gew.-%

eisenreicher Magnesiasinter

Gew.-%

grobkörniges Chromerz Gew.-%

Chromerzkonzentrat Gew.-% 20 20

Fasermatte nach Tabelle 1

Bei spiel 1 χ

2 xx

Brenntemperatur Stein C

Rohdichte Stein ohne Fugenschicht

Die Eignung der Fugenschicht zur Kompensation der Dehnung im Ofenmauerwerk beim Stein nach den Beispielen 11 und 13 wird durch einen Druckversuch an zylindrischen Prüfkörpern belegt. Jeweils zwei Prüfzylinder mit 50 mm Durchmesser und 12,5 mm mittlerer Durchbohrung werden aufeinandergesetzt, so daß sie sich zumindest über eine Fugenschicht berühren, und in einer Druckeinrichtung

	90	X	X
	10	80	80
90
10

	1500	1750	X
1500	2,95	3,00	1750
2,95		3,00

wird an den eingespannten Prüfkörpern die Spannung gegen die Längenänderung bestimmt. Gegenüber Prüfkörpern ohne eingeschaltete Fugenschicht wird bei Prüfkörpern mit der Fugenschicht nach der Erfindung zunächst eine etwa 10-fache höhere Längenänderung gefunden, die z.B. bei einer Druckspannung von 10 N/mm Werte im Bereich von 800 bis lOOOyum erreicht. In diesem Verhalten zeigt sich der geringe Verformungsmodul der Fugenschicht gegenüber dem eigentlichen Steinkörper. Oberhalb der Druckspannung von z.B. 10 N/mm tritt mit zunehmender Zusammendrückung der Fugenschicht entsprechend der Beendigung der Kompensation der Spannung durch die Fugenschicht das bekannte Spannungs-DehnungsverhaLten des basischen gebrannten Steinkörpers auf. Bei weiter steigendem Druck würde dann im Druckversuch der Bruch des Steins eintreten.

In der Figur 1 ist das Ergebnis von zwei Druckversuchen an zylindrischen Prüfkörpern wiedergegeben, wobei im ersten Fall Prüfkörper ohne und im zweiten Fall Prüfkörper mit der eingeschalteten Fugenschicht nach der Anmeldung eingesetzt wurde.

Claims

07.01.1982 KXR/Sa/Mi. PA 3130 DIDIER—WERKE A.G. Lessingstrasse 16 - 18 6200 Wiesbaden "Gebrannter Magnesia- und Magnesiachromstein mit Fugenschicht und Verfahren zu seiner Herste L Lung" Patentansprüche

1.. Gebrannter Magnesia- und Magnesiachromstein mit Fugenschicht für die Zustellung von feuerfestem Mauerwerk insbesondere bei bei Zementdrehrohröfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenschicht aus Material auf der Basis von Tonerdesilikat besteht und mit dem Stein durch Sinterung verbunden ist.

2. Gebrannter Magnesia- und Magnesiachromstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenschicht einen gegenüber dem Stein geringeren VerformungsmoduL und eine Stärke von etwa 1 bis 2 mm hat.

3. Verfahren zur Herstellung der Fugenschicht nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer keramische Faser und organisches Bindemittel enthaltenden Mischung eine Fasermatte geformt, diese bis auf einen Rest von Feuchtigkeit getrocknet und mit der Mischung für den Stein als Auf-Lage für den Stein zusammen verpresst, getrocknet und gebrannt wird.

4. Verfahren zur Herstellung der Fasermatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen keramische Fasern, 2 bis 5 Gewichtsteilen feuerfesten Ton oder Betonit, organischem Binder und Wasser ausgegangen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet_/ daß die Fasermatte bis auf eine Restfeuchte von 0,5 bis 3 Gew.-% get rocknet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte beim Verpressen etwa auf 10 - 20 % ihrer ursprünglichen Stärke zusammengepresst wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stein bei 1400 bis 1750 C gebrannt wird.