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Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger feuerfester Gegenstände
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Erzeugnisse, wie
sie insbesondere zur Auskleidung der Schmelzwannen für die Glasherstellung gebraucht
werden.
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Für derartige Zwecke sind meistens tonhaltige Erzeugnisse benutzt
worden, die jedoch dem zerstörenden Angriff des geschmolzenen Glases nicht lange
standhalten. Das erfordert häufige und kostspielige Reparaturen der Glasbehälter.
_ Wesentlich besser verhalten sich feuerfeste Blöcke aus Aluminiumsilikat, doch
haben sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch große Wärmeverluste entstehen.
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Um dies zu vermeiden, ist es erwünscht, nur dünne Platten aus Aluminiumsilikat
zu verwenden, die dem Angriff des Glases genügend Widerstand bieten, im übrigen
aber ein Material von geringerWärmeleitfähigkeit, um die Wärmeverluste zu vermeiden.
Es hat sich aber gezeigt, daß es verhältnismäßig schwer und teuer ist, dünne Formlinge
herzustellen. Auch besitzen diese keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen
Wärmeschwankungen.
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Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren, das die Herstellung von
Glasschmelzbehältern, insbesondere Blöcken für diese, und anderen feuerfesten Erzeugnissen
gestattet, die neben geringer Wärmeleitfähigkeit eine große Widerstandsfähigkeit
gegen den Angriff des geschmolzenen Glases und gegen Temperaturschwankungen besitzen.
Die feuerfesten Erzeugnisse werden danach aus einer Schicht aus einem geschmolzenen
Material mit einer Schicht aus einem in üblicher Weise gebrannten ungeschmolzenen
Material zusammengesetzt. Die Herstellung der Gegenstände soll dabei so erfolgen,
daß Formlinge aus gebranntem feuerfestem Stoff im erhitzten Zustande (etwa iooo°)
in eine Gießform eingebracht werden, die danach mit flüssigem, feuerfestem Material
gefüllt wird, wodurch die Formlinge mit dem flüssigen Material zusammenschmelzen.
Für die Formlinge, die auf i ooo ° erwärmt werden, soll zweckmäßig Ton und für das
feuerfeste Material, das in geschmolzenem Zustand in die Form gegossen wird, vorzugsweise
ein Aluminiumsilikat verwendet werden. Man erhält so Blöcke, die besonders zur Auskleidung
von Glaswannen geeignet sind, da sie dem Angriff des geschmolzenen Glases widerstehen
können, unempfindlich gegen Wärmeschwankungen sind und andererseits eine geringe
- Wärmeleitfähigkeit besitzen.
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Das Aufgießen einer Schicht geschmolzenen Materials ist insoweit bekannt,
als man bereits vorgeschlagen hat, Baumaterial in Form von Blöcken oder Steinplatten,
das aus geschmolzenem Material bestand, durch Gießen mit einer Schicht zu bedecken,
die aus einem anderen '.Material bestand. Man beabsichtigte damit, dem Baumaterial
ein besonderes Aussehen zu geben. Auch soll erwähnt werden, daß es ebenfalls bekannt
ist, feuerfestes Material mit einer Schicht aus Carborundum oder einem anderen Carbid
zu versehen, indem man mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens Carborundum oder andere
Carbide auf den mit dem Überzug zu versehenden Gegenstand aufgeschmolzen werden,
wobei
das Carbid im fertigen Zustande angewendet oder in demselben Arbeitsgange erzeugt
werden kann. In beiden Fällen handelt es. sich aber um Aufgaben und Lösungsmittel,
die mit der vorliegenden Erfindung nichts zu
tun haben.
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auf den Zeichnungen ist Fig. i ein Längsschnitt durch einen Formkasten
mit eingesetzter Form, in die ein feuerfestes Rückenteil eingesetzt und die mit
flüssigem, feuerfestem Materigl aufgefüllt ist.
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Fig.2 ist ein senkrechter Schnitt ähnlich Fig. z "und zeigt die mit
feuerfestem Material vollständig gefüllte Form, nachdem sie gänzlich erstarrt und
der Eingußtrichter abgenommen worden ist.
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Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch einen zusammengesetzten Grundblock.
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Fig. q. ist ein senkrechter Schnitt durch einen Block für eine Seitenwand.
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Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Glashafen, der gemäß
der Erfindung hergestellt wurde. " Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch einen Formkasten
mit Form, wobei die Form ein feuerfestes Rückenteil enthält, das vom Deckel der
Form herunterhängt, und wobei die Form mit flüssigem, feuerfestem Material angefüllt
ist.
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Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6. Fig. 8 ist ein Längsschnitt
ähnlich der Fig. 6 und zeigt die mit gegossenem, feuerfestem -Material vollständig
angefüllte Form, nachdem das Material erstarrt und der Eingußtrichter abgenommen
worden ist.
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Fig. 9 ist ein Längsschnitt durch einen Block für eine Seitenwand
und zeigt die Lunker, die auf der Rückseite des Blockes zusammengezogen worden sind.
' Fig. io ist ein Schnitt nach Linie io-io der Fig. g. " Fig. ii ist ein Längsschnitt
durch einen Block für eine Seitenwand ähnlich Fig. g, zeigt aber auf der Innenseite
des feuerfesten Rückenteils eine Aussparung,, zu dem Zweck, Lunker, die sich im.Innern
des Blockes bilden wollen, zu beseitigen.
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"Fig. 12 ist ein Schnitt nach Linie i2-12 der Fig. ii.
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Bei der Ausführung der Erfindung zur Herstellung eines zusammengesetzten
Blockes für Behälter, wie er in den Fig. i bis 'q. dargestellt ist, wird ein Formkasten
io mit einer Lage von feuerfesten Ziegeln il benutzt und ein vorher geformter, gebrannter
Rückenteil i, aus Ton eingelegt. Formsandplatten 13 werden dann um den Rückenteil
herum eingesetzt, und auf die Deckplatte wird ein Gußtrichter 14. aufgesetzt. Der
Raum zwischen der Form und dem Formkasten wird dann mit Isolationsmaterial 15, z.
B. dem unter der geschützten Bezeichnung; SilocelimHandel erhältlichen Pulver, ausgefüllt,
und durch den Gußtrichter 1¢ wird geschmolzenes Aluminiumsilikat 16 in den Formhohlraum
eingegossen, um den Raum zwischen den Wänden der Formplatten 13 und dem Rückenteil
12 vollständig auszufüllen. Der Gußtrichter 1.1 wird auch gefüllt, um überschüssiges,
geschmolzenes, feuerfestes Material zur Verfügung zu haben, das in die Form nachfließt,
wenn ihr Inhalt erstarrt und schwindet. Das geschmolzene, feuerfeste Material bildet,
wenn erstarrt, eine Vorderfläche z7, die der zerstörenden Wirkung des geschmolzenen
Glases erfolgreich widersteht.
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In Fig. 5 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Glasschmelzhafens
dargestellt, der aus einem becherförmigen Rückenteil 18. besteht, das eine Vorderfläche
ig aas gegossenem Aluminiumsilikat besitzt. Diese Art von Gegenständen kann so hergestellt
werden, daß der Rückenteil in der gewünschten Weise geformt undvorerwärmt«ärd und
dann einen Formteil 2o trägt, der einen LTmriß besitzt, der der Form des fertigen
Gegenstandes entspricht und in einem gewissen Abstand von dem Rückenteil angebracht
ist. In den Raum zwischen dem Rückenteil und dem Formteil wird dann flüssiges, feuerfestes
Material eingegossen, um diesen voll auszufüllen. Das langsame Abkühlen des Gegenstandes
kann dann, wie oben auseinandergesetzt, ausgeführt werden oder dadurch, daß der
Gegenstand, während er noch heiß ist, in einen geeigneten Kühlofen gestellt wird.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung von Blöcken, wie es in Verbindung
mit den Fig. i bis ¢ beschrieben wurde, sind der Gußtrichter und die Eingußöffnung
der Form oben angeordnet, und daher können die Löcher oder sogenannten Lunker, die
sich bilden, wenn das geschmolzene Material erstarrt und schwindet, an der Eingußöffnung
entstehen. Derartige Lunker können aber auch in der Fläche des fertigen Blockes
Iiegen, die mit dem Glas in Berührung kommen. Dies kann durch ein abgeändertes Verfahren,
wie es an Hand der Fig. 6 bis 12 jetzt beschrieben wird, verhindert werden.
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In den Fig. 7 und 8 wird das vorher geformte feuerfeste Rückenteil
i2 durch Ansätze 22 getragen, die aus seinen Seiten herausragen und auf den Seitenplatten
13 der Form in Aussparungen liegen, die dafür: wie Fig.7 zeigt, vorgesehen sind.
Der Rückenteil ist mit einer Bohrung 23 versehen, die eine solche Größe hat, daß
sie als Eingußöffnung dienen kann. Auf den Rückenteil 12 und die Seitenplatten ist
eine obere Formplatte 2.1 aufgelegt, die eine Öffnung 25 besitzt, die mit der Öffnung
22 übereinstimmt, und auf die obere Platte wird der Gußtrichter 1.4 aufgesetzt.
Der Raum zwischen den Formplatten und dem Formkasten io wird dann mit Isoliermaterial
i5 ausgefüllt und durch
den Gußtrichter 14. und die Öffnungen 25
und 23 geschmolzenes, feuerfestes Material 16 eingegossen, um den Raum innerhalb
der Sandform, der nicht durch den Rückenteil i2 ausgefüllt wird, auszufüllen. Das
geschmolzene, feuerfeste 3Iaterial bildet, wenn erstarrt, eine zerstörungsfeste
Oberfläche 26, und alle Lunker, die sich infolge des Sehwindens des geschmolzenen
Materials bei der Verfestigung bilden, nachdem die äußere Fläche des geschmolzenen
Materials erstarrt ist, treten eher in dem Eingußtrichter oder der Rückseite des
Blockes, wie Fig. g zeigt, auf, als in der Fläche des Blockes, die mit dem Glas
in Berührung kommt. Um überhaupt die Möglichkeit auszuschalten, daß sich in den-Enden
des Blockes Lunker bilden, weil das geschmolzene Material im Einguß erstarrt, bevor
das Material in den Enden des Blockes fest wird, ist in der Vorderseite des Rückenteils
i2 eine Aussparung 27 vorgesehen, die einen Fluß von geschmolzenem Material von
dem oberen Teil des Eingusses gestattet, um die Lunker auszufüllen, die sich an
den Enden des Blockes (Fig. ii und 12) bilden könnten.
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Während Rückenteile aus Ton vorzuziehen sind, ist es klar, daß die
Rückenteile aus jedem beliebigen gebrannten oder teilweise gesinterten, feuerfesten
Material hergestellt werden können, das die für diesen Zweck geeigneten Eigenschaften
besitzt.
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Nachdem der Formling, der auf eine der beschriebenen Arten zubereitet
worden ist, vollständig erstarrt ist, wird der Eingußtrichter abgebrochen und fortgenommen,
und der zusammengesetzte Block wird mit Isolationsmaterial bedeckt und langsam derart
abgekühlt, daß er von selbst allmählich abkühlt und frei von gefährlichen Spannungen
bleibt.
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Bei dünnen Gegenständen, die zu schnell abkühlen, um die richtige
langsame Kühlung herbeizuführen, ist es nötig, sie zusätzlich zu erwärmen, um ein
langsames Erkalten zu gewährleisten. Dies kann dadurch geschehen, daß man sie in
einen Kühlofen bringt, jedoch hat es sich als besser erwiesen, sie in das heiße
Isolierpulver im oberen Teil des eben gegossenen, feuerfesten Blockes einzubetten.
-Der feuerfeste Rückenteil 1:2 kann aus Ton oder einem vollkommen oder teilweise
gesinterten, feuerfesten Material mit entsprechenden Eigenschaften hergestellt werden,
z. B. aus gemahlenen, elektrisch erschmolzenen Körnern, die durch einen geringen
Prozentsatz Ton gebunden werden. Um eine hinreichende Bindung zwischen dem Rückenteil
:i-, und dem geschmolzenen, feuerfesten Material 16 zu sichern, wenn der Rückenteil
nicht aus einem Material gebildet wird, das einen sehr niedrigen Schmelzpunkt hat,
hat es sich als nötig erwiesen, das geschmolzene, feuerfeste Material mit dem Rückenteil
in Verbindung zu bringen, wenn dieser heiß ist. Wenn der Rückenteil aus Ton besteht,
muß er vorher gebrannt und auf die gewünschte Temperatur vorerwärmt werden. Es ist
auch möglich, einen ungebrannten Rückenteil aus Ton auf die gewünschte Temperatur
zu erhitzen und ihn, während er noch heiß ist, direkt aus dem Ofen in den Formkasten
zu überführen. Das Sintern und Brennen des Rückenteils in diesem Falle wird erreicht
durch die Wärme, die durch das vergossene, feuerfeste Material zugeführt wird. In
besonderen Fällen, wenn zur Herstellung des Rückenteils 12 das gewöhnliche feuerfeste
Material aus Ton benutzt wird, kann eine ausreichende Bindung gesichert werden,
wenn der Rückenteil auf eine Temperatur von etwa iooo° C erhitzt wird.
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Nachdem der fertige Block langsam abge= kühlt und erkaltet ist, können
die Vorsprünge 16, wenn solche Verwendung gefunden haben, auf irgendeine passende
Weise abgeschliffen werden.
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Eine geeignete,Form kann durch Zusammenkitten von Platten hergestellt
werden, die aus Glassand, der mit Natriumsilikat gebunden ist, zusammengesetzt sind.
Dies schaltet die Zerstörung und das Ausbrennen der Form aus, bevor das vergossene
Material erstarrt ist, und trägt daher zu einer erfolgreichen Herstellung guter
Formlinge bei.
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Mit dem Ausdruck gegossenes, feuerfestes Material, wie er hier gebraucht
wird, wird ein Material bezeichnet, das gegen Zerstörung widerstandsfähig ist und
das durch Verschmelzen seiner Bestandteile gewöhnlich im elektrischen Ofen hergestellt
wurde und das in eine Form vergossen wird, solange es sich im flüssigen Zustande
befindet. Derartige Materialien unterscheiden sich in ihrtm mikroskopischen Aufbau
von den feuerfesten Materialien, die durch Sintern hergestellt sind.
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Mit dem Ausdruck geschmolzenes, feuerfestes Material, wie er hier
gebraucht wird, wird das oben definierte gegossene Material im geschmolzenen oder
flüssigen Zustand bezeichnet.
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Während in der vorliegenden Beschreibung nur gewisse feuerfeste Gegenstände
dargestellt und beschrieben worden sind, ist es klar, daß das Verfahren sinngemäß
auch bei der Herstellung anderer Arten von Gegenständen benutzt werden kann, z.
B. von Schmelztiegeln, Zuführungsbehältern und ähnlichen verwickelten Formen, bei
denen ein verhältnismäßig dünner Belag von widerstandsfähigem, feuerfestem Material
genügt, um dem Angriff des geschmolzenen Glases zu widerstehen, das jedoch weder
die gewünschte Widerstandsfähigkeit gegen Wärmeänderungen besitzt, noch die gewünschten
wärmeisolierenden Eigenschaften aufweist, und daß geringe Änderungen in den Einzelheiten
des Verfahrens vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen.