DE3201531A1 - Burnt magnesia brick and magnesia-chrome brick with joint layer and a process for the manufacture thereof - Google Patents
Burnt magnesia brick and magnesia-chrome brick with joint layer and a process for the manufacture thereofInfo
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Description
- 3 - 07.01.1982- 3 - 07.01.1982
KXR/Sa/Mi. PA 3130KXR / Sat / Wed. PA 3130
DIDIER-WERKE A.G. Lessingstrasse 16 - 18
6200 WiesbadenDIDIER-WERKE AG Lessingstrasse 16-18
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"Gebrannter Magnesia- und Magnesiachromstein mit Fugenschicht und Verfahren zu seiner HerstelLung""Burnt magnesia and magnesia chrome stone with Joint layer and process for its manufacture "
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.The invention relates to a fired magnesia and magnesia chrome brick with joint layer and the method of its manufacture for the lining of refractory masonry in particular in cement rotary kilns.
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.With the lining of refractory masonry made of burnt magnesia and magnesia chrome bricks, the reduction occurs high thermomechanical stresses in operation for the Compensation of the stone expansion has to be taken care of. To compensate for the expansion, special joint building materials such as fireproof are used Mortar, asbestos sheets, various types of steel sheets and cardboard are used. The production of the masonry with these joint building materials is on the one hand cumbersome and time-consuming in the Application, dangerous to health and, on the other hand, not technically sufficiently effective.
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 MörtelplatteAccording to DE-PS 908 466, a basic refractory brick with a firmly adhering mortar layer is known, which in the case of the unfired Stone is formed with the material of the stone mixture in a joint pressing process and in the case of the fired Stone in the form of a plate-shaped element on the already fired Stone must be applied (claims 1, 8, 9 and page 2, lines 96-111). The fired stone is beneficial in that Application, but it requires a lot of effort and a large number of steps to produce the in particular for the expansion compensation of the masonry provided mortar plate
und zur nachfolgenden Herstellung des Steines, bestehend aus Steinkörper und Mörtelplatte.and for the subsequent production of the stone, consisting of Stone body and mortar slab.
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.The object of the invention is in the stone of the introduction to see mentioned type, which should be suitable for absorbing the thermal expansion of the masonry without the previous disadvantages. The solution to the problem is that the joint layer Material on the basis of alumina silicate consists and with the Stone is connected by sintering. In a further embodiment it is provided that the joint layer is opposite to the stone lower modulus of deformation and a thickness of about 1 - 2 mm Has.
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.With the stone according to the invention is in an advantageous manner reliable handling and a stable furnace masonry with sufficient predetermined expansion compensation connected. From the determination of the tension against the change in length during the compression test the deformation modulus is obtained. The low deformation modulus the joint layer is clear when determining on the stone with joint layer compared to the stone without joint layer detectable.
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 The method according to the invention provides that from a ceramic Mixture containing fibers and organic binders a fiber mat is formed, this is dried to a residue of moisture and with the mixture for the stone as a support for the stone is pressed together, dried and fired. A mixture of 100 parts by weight of ceramic is advantageous Fibers, 2 to 5 parts by weight len refractory clay or Run out of betonite, organic binder and water. The formation of the fiber mat can in a known manner by suctioning the Liquid the aqueous mixture can be made through a sieve according to the vacuum forming process. The fiber mat should dried to a residual moisture content of 0.5 - 3 percent by weight will. When the stone mixture is pressed with the fiber mat, the latter is reduced to around 10 - 20% of its original value
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.Strength decreased. With the compression pressure usual for the shaping of coarse ceramic, non-plastic refractory mixtures the fiber mat already receives the strength roughly corresponding to the joint layer and an increase in strength due to resilience practically does not occur following the pressing operation.
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.The fire of the stone provided with the joint layer at preferably 1400 - 1750 C leads to a stone that is uniformly firm and to absorb the stone expansion during operation is equipped with a suitable joint layer.
Der Stein nach der Erfindung und das Verfahren zu seiner Herstellung werden durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert .The stone according to the invention and the method for its manufacture are explained in more detail by the following examples.
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·For the fiber mat commercially available ceramic fibers with 47 wt .-% and 95 wt .-% Al are., 0, is used, which can be used for example up to temperatures of 1300 or 17QO 0 C, and the fiber mixture at intermediate maximum temperatures. The diameter of the fibers is 2-5 pm and the length 2-5 cm. Bentonite is a well-known fine-grain refractory aggregate and, for use at higher temperatures, a mixture of refractory clay and alumina with an Al ? 0, added to SiO_ ratio corresponding to the mullite. According to the examples, potato starch is used as the organic binding agent. The mixture with the components is obtained in such a way that first the ceramic fiber is dispersed in water in a stirrer and then the fine-grain aggregate and the organic binder are added and mixed for about 20 minutes. The mixture is poured onto a screen mesh in an amount of 100 or 200 l / m 2 screen area and formed into a fiber mat with around 50% by weight of moisture using the vacuum forming process. AFTER drying at 150 C / 8 hours, there is a fiber mat with about 0.8% by weight of residual moisture and a mat
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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. thickness of about 10 or 20 mm. Further information on the fiber mat can be found in Table 1 with Examples 1-3.
Keramische Faser, 47 Gew.-% Al-O,
keramische Faser, 95 Gew.-% AIpQ,
Bentoni tCeramic fiber, 47% by weight Al-O,
ceramic fiber, 95% by weight AIpQ,
Bentoni t
Ton-Tonerde GemischClay-alumina mixture
70 Gew.-% Al2O3 70 wt% Al 2 O 3
KatoffelstärkePotato starch
Wasser LiterWater liter
Rohdichte (trockene Matte g/cmDensity (dry mat 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.The mixture for the magnesia chrome brick consists in the usual way of the graded refractory grain size of magnesia sinter and chrome ore and the solution of sulphite waste liquor as a binder, the proportion of the refractory grain size below 0.1 mm being about 30% by weight. A seawater magnesia with 98% by weight of MgO and about 1% by weight of CrO and SiO-, an iron-rich magnesia sinter with about 90% by weight of MgO, 3% by weight of CaO, 1% by weight of SiOp is used , 7 wt .-% Fe-iO, and also a coarse-grained chrome ore with 37 wt .-% Cr ? 0 3 , 5 % SiOp and a chrome ore concentrate with 46 wt .-% Cr-O ,, 1 wt .-% SiOp. the
Ie 2 can be found.
1 Gew.-% SiOp. Die weiteren Angaben der Mischungen sind der Tabel·1% by weight SiOp. Further details of the mixtures are given in the table
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-The weight-dosed mixture of the magnesia chrome brick is placed in the mold with the cut-to-size fiber mat (20 mm thick) placed over it, pressed to form a stone body. When it comes to the dosage the mixture of the magnesia chrome brick must be based on Stone bodies with the same volume but without the added fiber mat, the initial weight can be changed in a known manner. the Stones provided with a joint layer up to 2 mm thick by pressing are dried and fired in a tunnel kiln. The burned
ten Steine haben eine fest haftende poröse versinterte Fugenschicht von bis 2 mm Stärke. In der Tabelle 2 sind die Beispieleth stones have a firmly adhering porous sintered joint layer up to 2 mm thick. In Table 2 are the examples
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 Beispiele10 - 13 listed, the different stone bodies with different Joint layers and applied different firing temperatures demonstrate. While according to the example 10 and 12 a densely sintered, brittle and partly as a solid plate from the actual Stone body peeling joint layer was obtained, the application of the appropriate led to the firing temperature of the Stein's coordinated composition of the fiber mat of the examples
11 und 13 zu einer fest am Stein haftenden porösen nachgiebigen Fugenschi cht.11 and 13 to form a porous, resilient joint layer firmly adhering to the stone.
Beispiel IJ IJ VZ 13 Example IJ IJ VZ 13
Magnesiachromstein Mischung 1 χ χ
Magnesiachromstein Mischung 2
Seewassermagnesia Gew.-%Magnesia chrome stone mixture 1 χ χ Magnesia chrome stone mixture 2
Seawater magnesia wt%
eisenreicher Magnesiasinteriron-rich magnesia sinter
Gew.-%Wt%
grobkörniges Chromerz Gew.-%coarse-grained chrome ore% by weight
Chromerzkonzentrat Gew.-% 20 20Chrome ore concentrate% by weight 20 20
Fasermatte nach Tabelle 1Fiber mat according to table 1
Bei spiel 1 χExample 1 χ
2 xx2 xx
Brenntemperatur Stein CFiring temperature stone C
Rohdichte Stein ohne Fugenschicht Raw density stone without a joint layer
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 DruckeinrichtungThe suitability of the joint layer to compensate for the expansion in the kiln masonry in the case of the stone according to Examples 11 and 13, a compression test on cylindrical test specimens is proven. Respectively two test cylinders with 50 mm diameter and 12.5 mm in the middle Pierced holes are placed on top of each other, so that they are at least touch over a grout layer, and in a printing device
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.the tension against the Change in length determined. Compared to test specimens without an activated joint layer, test specimens with the joint layer According to the invention, initially an approximately 10-fold higher change in length was found, e.g. at a compressive stress of 10 N / mm Values in the range of 800 to 10000yum were achieved. In this behavior shows the low modulus of deformation of the joint layer compared to the actual stone body. Above the compressive stress of e.g. 10 N / mm occurs with increasing compression of the joint layer corresponding to the termination of the compensation the stress through the joint layer the known stress-strain behavior of the basic fired stone body. If the pressure continues to rise, the Enter fracture of the stone.
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.In the figure 1 is the result of two pressure tests on cylindrical Specimens reproduced, with test specimens in the first case without and in the second case test specimen with the activated joint layer was used according to the registration.
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