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Verfahren zur Herstellung gegossener feuerfester Gegenstände Die Erfindung
bezieht sich auf gegossene, feuerfeste Gegenstände, die durch Schmelzen von feuerfesten
Materialien, Vergießen des geschmolzenen Produktes in Formen von passender Gestalt
und Größe und darauffolgendes langsames Abkühlen des Formlings hergestellt werden.
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Besondere Schwierigkeiten bei der Herstellung derartiger feuerfester
Blöcke verursacht die Rißbildung infolge Sehwindens des Materials bei der Abkühlung.
Dieses Schwinden ergibt sich aus der Entstehung von Kristallen von größerer Dichte
als die geschmolzene Flüssigkeit und auch aus der gewöhnlichen Zusammenziehung bei
der Abkühlung. Wenn ein Block durch ein derartiges Verfahren hergestellt wird, kühlen
die Ränder des Bodens des Blockes schneller ab als die Mitte des Bodens. Wenn daher
die Mitte des Bodens erstarrt, so verursacht die dann auftretende Sehwindung Spannungen,
wodurch leicht Risse auftreten können, die sich in Längs-und Querrichtung von der
'litte aus nach den Rändern des Bodens hin und auch nach innen im rechten Winkel
zur Oberfläche erstrecken.
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In dem Falle, in dem das gegossene, feuerfeste Material eine dem Mullft
(3A403, z SiO.) ähnliche Zusammensetzung hat, wird die Rißbildung dadurch verschlimmert,
daß das Material dazu neigt, in langen, parallel zueinander und senkrecht zur Außenfläche
liegenden Mullitkristallen zu kristallisieren, da nämlich Risse sich leichter in
Ebenen zwischen den Kristallen als in Ebenen ausbilden, die die Kristalle durchsetzen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Bildung von Rissen in gegossenen,
feuerfesten Blöcken von solcher Zusammensetzung dadurch zu verhindern, daß zu dem
geschmolzenen Material kleinkörnige Bestandteile aus ungeschmolzenem Material gleicher
Art in der Größe von Weizenkörnern oder auch erhitzter Sand hinzugefügt wurden,
um die herum eine verschiedenartige Anordnung von Kristallen gebildet wird, um diese
natürlichen Spaltungsebenen zu zerstören. Wenn auch dieses Verfahren eine allzu
leichte Rißbildung erschwert, so beeinflußt es doch nicht die Spannungen, die infolge
der durch Kühlung entstandenen Sehwindung auftreten und die die eigentliche Ursache
der Rißbildung sind.
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Die vorliegende. Erfindung bezweckt in erster Linie die Vermeidung
von Rissen bei gegossenen, feuerfesten Blöcken von beliebiger Zusammensetzung, die
durch die ungleichmäßig verlaufende Abkühlung der Ränder und der '-litte entstehen.
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Die Erfindung besteht darin, daß in die Form neben geschmolzenem,
feuerfestem Material auch feste Stücke aus feuerfestem Material, die hier vorzugsweise
mit Bruch bezeichnet werden, zugeführt werden, wobei die Stücke eine solche Größe
uiicl spezifisches Gewicht haben, daß sie sich ain Boden absetzen
und
den unteren Teil des Blockes in derselben Zeit abkühlen, irr der auch die Ränder
erkalten.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Fig. i ist ein Längsschnitt durch eine Form, die zur Aufnahme von geschmolzenem,
feuerfestem Material vorbereitet ist.
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Fig. 2 zeigt eine Mulde mit Bruchstücken fertig zum Einbringen in
den Block.
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F ig. 3 ist ein Längsschnitt durch die Form, nachdem das geschmolzene,
feuerfeste Material und der Bruch eingegossen worden sind.
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Fig.4 ist eine perspektive Ansicht von unten eines gegossenen, feuerfesten
Blockes, dem Bruch nicht hinzugefügt worden ist und der am Boden Risse zeigt, wie
sie in diesem Falle häufig auftreten.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen kann die Form io von beliebiger
Konstruktion und aus beliebigem Material hergestellt sein, jedoch hat sich herausgestellt,
daß Platten i i, die aus mit Leinöl gebundenem Sand hergestellt und getrocknet worden
sind, für diesen Zweck am brauchbarsten sind. Die einzelnen Platten werden auf irgendeine
passende Weise miteinander verbunden, z. 73. durch Benutzung von Masse o. dgl.,
und können zwecks Herstellung des gewünschten Gegenstandes von jeder beliebigen
bevorzugten Größe und Gestalt sein. Im vorliegenden Falle ist die Form io dazu vorbereitet,
einen feuerfesten Block, so wie er zum Auskleiden von Glasschmelzbehältern benutzt
wird, herzustellen.
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Ein Formkasten 12 von passender Gestalt und Größe ist mit Lagen von
wärmeisolierenden Ziegeln 13 versehen, auf die die Form io aufgesetzt ist. Wenn
erwünscht, kann eine Platte 1i' von ähnlicher Konstruktion wie die Platte i i, die
den Boden der Form bildet, zwischen der letzteren und der oberen Lage von Ziegeln
13 eingelegt werden. Nachdem die Form in den Formkasten eingesetzt ist, werden zwischen
die Seiten der Form und die Seiten des Formkastens wärmeisolierende Ziegel 14 eingesetzt,
und die Räume zwischen den Ziegeln 14 werden mit geeignetem wärmeisolierendem Material
15, z. B. mit dem im Handel unter der geschützten Bezeichnung Silocel erhältlichen
Pulver, ausgefüllt. Der obere Teil der Form 1o besteht aus einer Deckplatte 16,
die in der Mitte mit einer Öffnung 17 versehen ist, durch die das geschmolzene,
feuerfeste Material eingegossen wird. Eine ähnlich durchbohrte Platte 18 wird auf
die Deckplatte 16 aufgelegt, wobei die beiden Öffnungen zur Deckung kommen, ünd
ein Eingußtrichter icg, in den (las flüssige, feuerfeste Material zusammen mit (lein
Bruch eingegossen wird, wird auf der Platte 18 befestigt. Der Zwischenraum zwischen
dem Gußtrichter und den Wänden des Formkastens wird dann mit Isolationsmaterial
15 ausgefüllt, und dann ist die Form fertig zur Aufnahme des Gusses.
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Es ist wesentlich, daß die feuerfesten Stücke in der Weise zugeführt
werden, daß jedes Stück vollkommen von dem flüssigen Material umgeben ist, so daß
keine Löcher infolge eingeschlossener Luft entstehen können. Bei dem Verfahren gemäß
der Erfindung werden daher die Bruchstücke 2o, die der Form zugeführt werden, in
eine Mulde 21 derart eingelegt, daß sie aus dieser, immer nur eins zur selben Zeit,
entnommen werden können; darauf wird, wenn nach einigen Sekunden das Eingießen der
Flüssigkeit in die Form begonnen hat und wenn die Flüssigkeit etwa 5 bis 6 cm hoch
über dem Boden steht, die Mulde hinreichend hochgekippt, so daß die Bruchstücke
in die Form gleiten, während der Guß des Blockes vollendet wird. Die Bruchstücke,
die verhältnismäßig groß sind und eine größere Dichte haben als das geschmolzene
feuerfeste Material, sinken auf den Boden der Form, wo sie durch die Wirkung des
geschmolzenen Stromes über den Boden der Form verstreut werden, so daß sie etwa
eine Schicht 22 bilden, die gewöhnlich in der Mitte etwas dicker ist als an den
Seiten, wie es in Fig.3 dargestellt ist. Jedes Stück ist von den nächsten Stücken
durch das Material ge= trennt, das darum erstarrt, und dient als ein Zentrum zum
Lokalisieren der Kühlung. Durch die große Anzahl solcher über dem Boden verteilter
Zentren wird die Kühlung der Blockmitte wesentlich beschleunigt, so daß sich die
Größe der Kühlung etwa derjenigen der Ränder nähert und auf diese Weise die Spannungen
vermeidet, die die Bodenrisse verursachen. Da außerdem die Spannungen infolge Schwindens
durch Kühlung nicht nur auf eine Zone begrenzt werden, sondern eine Anzahl solcher
Zonen vorhanden sind, nämlich eine um jedes der verschiedenen Kühlzentren, so folgt
daraus, daß die Spannung in jeder einzelnen viel geringer ist als in dem Fall einer
einzigen Zone zwischen den Rändern und der Blockmitte, und die Bildung von Rissen,
so wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, wird verhindert.
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Die Bruchstücke werden vorzugsweise während des Gießens des Blockes
eingebracht, jedoch können auch zufriedenstellende Ergeb- i nisse erhalten werden,
wenn sie auf einmal in den Blockhineingebracht werden, nachdem er gegossen worden
ist und bevor die Kruste, die sich auf der Oberfläche des Eingusses bildet, zu hart
geworden ist. Die auf diese i Weise eingeführten Stücke sinken durch die ruhige
Flüssigkeit herunter und bilden einen
kegelförmigen Haufen in der
Mitte des Bodens. Hierdurch wird die Kühlwirkung auf die Mitte beschränkt, und ein
geringerer Betrag an Bruch ist erforderlich, um ein Reißen zu verhindern, als wenn
der Bruch während des Vergießens des flüssigen, feuerfesten 'Materials eingebracht
wird.
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Es ist vorteilhaft, als feste, feuerfesteStücke Stücke aus gegossenem,
feuerfestem Bruch zu benutzen, d. h. Abfallmaterial in Form von zerbrochenen Blöcken
und Eingußstücken aus vorangegangenen Güssen von derselben Zusammensetzung und Wärmeausdehnung;
jedoch kann auch an Stelle des Bruches elektrisch geschmolzenes, feuerfestes Material
von verschiedener Zusammensetzung benutzt werden, und der Ausdruck Bruch soll sich
sowohl auf gegossenen, feuerfesten Bruch als auch auf jedes geeignete elektrisch
geschmolzene, feuerfeste Material beziehen. Es ist wesentlich, daß die Bruchstücke
verhältnismäßig groß sind, erstens, damit sie, immer nur eins zur selben Zeit, zugeführt
werden können in der Weise, daß jedes mit einer Schicht von gekühlter Flüssigkeit
umgeben wird, zweitens, damit die Zwischenräume zwischen den Stükken, wenn sie in
der Nähe des Bodens des Blockes liegen, genügend groß sind, damit Flüssigkeit eindringen
kann, um die Hohlräume auszufüllen, die bei der Erstarrung durch Zusammenziehung
der Flüssigkeit entstehen, sowie andere zahlreiche kleine Höhlungen oder Löcher,
die zwischen den nebeneinanderliegenden Bruchstücken gebildet werden können, und
drittens, damit ihre Oberfläche in bezug auf ihr Gewicht klein genug ist, damit
sie sich auf dem Boden absetzen, anstatt daß sie in der flüssigen Masse herumschwimmen,
bis diese erstarrt.
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Es ist vorteilhaft, Bruchstücke von bestimmter Größe zu benutzen,
die durch Zerkleinern des Bruches und Auswahl derjenigen Stücke erhalten «erden,
die frei von Löchern sind und deren größter Durchmesser etwa j bis io cm beträgt;
jedoch werden auch mit etwas größeren Bruchstücken die Vorteile der 1?riitidurig
erreicht. -Ein Betrag an Bruch, der etwa 5 °/o des Gewichtes des fertigen Blockes
beträgt, vermindert die Durchschnittstemperatur eines bei 1900" C vergossenen
Formlings um etwa 1000 C, und dieser Betrag ist in den meisten Fällen ausreichend,
um den gewünschten Zweck zu erreichen, obgleich in manchen Fällen io % oder
sogar mehr benutzt werden können.