Grossformatiger Block aus basischem oder neutralem, feuerfestem Material, mit Metalleinlagen Zur Auskleidung von bestimmten metallurgischen Öfen, insbesondere Elektroöfen, verwendet man heute auch grossformatige Blöcke im Gewicht von min destens einigen hundert Kilo, die au sserhalb d!es Ofens gestampft und dann mittels Hebezeug in den Ofen eingesetzt werden.
Die Verwendung solcher Blöcke erlaubt es, die Ofenzustellung zu beschleunigen und damit die Ofenstillstände abzukürzen.
Diese Blöcke werden meist um ein Gerippe aus Stabeisen gestampft, welche Stabeisen an ihren aus dem Block hervorragenden Enden zugleich alls Halte organe für -das Einhängen der Hebezeuge beim Zu stellen dieser Blöcke benützt werden können. FJb@enso ist es bekannt, in diese Blöcke Einlagen nichtme- tallischer Art, wie z.
B. aus Carborundum oder Gra phit, in beliebiger Form und Art einzubauen, die die Wärme aus der hochwärmebeanspruchten Innenseite des Ofens an die kühleren Aussenseiten dies Blockes ableiten.
Es hat sich bezeigt, dass Blöcke dieser Art an ihrer feuerseitigen Oberfläche ziemlich bald Ab- platzungen und ähnliche Zerstörungen erleiden.
Diese Schäden sind dadurch bed!ingt, dass beim Betrieb des Ofens, wenn die Temperatur mit Hilfe des Heiz mediums über den Schmelzpunkt dies Einsatzgutes er höht wird, auch die Temperatur d'er feuerfesten Wand sehr hoch ansteigt. Beim Abstich dies Einsatzgutes wird nämlich der Ofen zum grössten Teil entleert, kalte Aussenluft strömt in den Ofen ein und kühlt die Ofenwandungen an der Oberfläche sehr rasch ab.
Bei wiederholtem Auftreten dieses Temperaturwechsels, bedingt durch den Ofenbetrieb, entstehen Spannungen in den obersten Bereichen der Blöcke, schliesslich kommt es zu Sprüngen und als Folge davon zu Ab- platzungen des Ofenfutters, die bei fortgesetztem Betrieb nach innen weitergehen und zu einer Zer störung der Zustellung führen.
Zur Vermeidung bzw. Abschwächung dieses Übelstandes wird nun ein grossformatiger, z. B. ge stampfter oder gerüttelter Block aus basischem oder neutralem, feuerfestem Material mit Metalleinlagen vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Einlagen, welche flache Beschaffenheit haben und näherungsweise über die gesamte Blocktiefe reichen, ,gleichmässig über die gesamte Blocklänge verteilt sind,
gegenseitige Abstände in der Grössen ordnung von Zentimetern besitzen und zur feuer- seltigen Oberfläche des Blockes im rechten bis un gefähr rechten Winkel verlaufen. Aus Gründen der fabrikatorischen Vereinfachung des Herstellungsvor- ganges von Blöcken,
die durch Stampfen oder Rütteln hergestellt sind und kreisringsektorförmige Grund rissform aufweisen empfiehlt es sich, dass die Einla gen parallel zur Verdichtungsrichtung der Blockmasse, d. h. in lotrechter Richtung verlaufen.
Es ist bekannt, feuerfeste Ziegel, d. h. Gebilde von relativ geringen Abmessungen, mit Metalleinlagen in' Form von Metall- oder Metalloxydfolien zu versehen, wobei diese Einlagen auch schon so ausgeführt wur- .den, dass s%e ein System von wabenartigen Zellen ergeben (Österr. Patentschrift Nr. 152696).
Ferner ist für feuerfeste Steine (aber nicht Blöcke) grossen Querschnittes vorgeschlagen worden, Metalleinlagen, und zwar vorzugsweise solche durchbrochener Art, in der Weise in den Stein einzubetten, dass sie sich in Längsrichtung des Steines erstrecken, wobei diese Einlagen nur unwesentlich kürzer sind als die Stein länge (Brät. Patentschrift Nr. 696 311).
Solche Ein lagen sind auch schon so verlegt worden, dass sie in der Richtung des beim Abschrecken entstehenden Wärmefiu,sses verlaufen.
Soweit man in Richtung ödes Wärmeflusses ver- laufende Metalleinlagen vorgesehen hat, erstrecken sich diese nicht über die gesamte Steindicke:
ander seits sind die bekannten, den gesamten Stein durch- setzenden Einlagen nicht gleichmässig über die Stein länge verteilt worden.
Vergleicht man einen gross formatigen Block mit einem gemauerten Ausklei- dungsstück gleicher Grösse, so erkennt man, d'ass letzteres ein Körper ist, der von zahlreichen Mörtel fugen durchsetzt ist, die d!ie auftretenden Spannungen weitgehend aufzunehmen vermögen.
Der Entfall die- ser zahlreichen Fugen schafft in gestampften Blöcken ungünstige, kaum beherrschbare Kräfteverhältnisse, als deren Folge die eingangs erwähnten Schäden auf treten.
Die erfindungsgemässen Massnahmen führen nun dazu, @dass der Block gewissermassen eine grosse Zahl von örtlichen definierten, gleichmässig über den Block verteilten und durch dessen Gesamtdicke rei chenden, metallbewehrten Bereichen ausbildet, welche die auftretenden Spannungen teilweise aufnehmen;
Sprünge werden, der Unterteilung des Blockes durch die Einlagen wegen, nicht jenes verderbliche Aus mass annehmen können, wie dies für die Blöcke be kannten Aufbaues der Fall ist.
In der schematischen Zeichnung ist als @ Aus- führungsbeispiel der Erfindung ein Block mit kreis sektorförmiger Umrissform dargestellt, in -welchem die Einlagen 1, gebildet aus Blechplatten, ersichtlich sind, welche zur Feuerseite des Blockes senkrecht und in der Richtung a verlaufen,
in welcher der Block gestampft oder gerüttelt wird. Der Abstand der Platten 1 untereinander beträgt zweckmässig etwa 2 bis 15 cm.
Man geht am besten @so vor, dass man auf einer metallischen oder anderen Grundplatte, welche die Form der Grundfläche des herzustellenden Blockes besitzt, die metallischen Zwischenlagen durch An schweissen, Annieten oder sonstme befestigt.
Diese Zwischenlagen bestehen aus einem @dünnwand'igen Metallblech oder Metallgeflecht, damit d'as Metall nach Einbau des Blockes in den Ofen durchoxyd@iert und nicht etwa teilweise ausschmilzt. Sind nun die Zwischenlagen an der Grundplatte befestigt, so können sie, falls sie grosse Länge besitzen, auch noch durch Querverbindungen versteift werden, damit die Abstände der einzelnen Platten voneinander während der folgenden Verdichtung gewahrt bleiben.
Das so erhaltene Metallskelett wird an allen vier Vertikal seiten mit Schalungen versehen, und es kann nun in die auf diese Weise gebildete Form das feuerfeste Material eingebracht werden.
Dieses besteht vorzugs weise aus Magnesit, gesintert oder geschmalzen, oder aus Dolomit, oder einer der Temperatur des metallur- gischen Prozesses angepassten Mischung aus Magnesit und Dolom it. Ebenso sind Mischungen aus Chrom erz und Magnesit möglich, jedoch müssen die feuer festen Materialien basischer Natur sein, da saure feuerfeste Stoffe, wie z.
B. Silikate, mit den entstehen den Metalloxyden reagieren und leicht schmelzbare Schlacken bilden.
Das feuerfeste Material kann mit oder ohne Bin demittel eingebracht werden.
Es ist üblich, grossformatige Blöcke durch Stampfen einer feuerfesten Masse in einer Form herzustellen. Dieses Verfahren - kann dann auf Schwierigkeiten stossen, wenn die Einlagen nahe nebeneinander liegen, wie dies im Hinblick auf die Erhöhung der Lebensdauer solcher Blöcke erwünscht ist. In einem solchen Falle erfolgt die Verdichtung der feuerfesten Masse zweckmässiger durch Rütteln.
Die so erhaltenen Blöcke werden dann gelagert und bei Bedarf in den Ofen eingesetzt. Zum Einsetzen werden in Hüttenbetrieben verwendete Hebewerk zeuge gebraucht. Um diese Hebezeuge ansetzen zu können, kann man z. B. einzelne metallische Zwi schenplatten bereichweise über die Blockoberseite vorragen lassen, wobei die Verankerung der Einlagen in der Blockmasse ausreicht, um den Block durch Erfassen der vorragenden Bereiche transportieren zu können.
Zweckmässig ist es, wenn die Einlagen an einer Grundplatte befestigt sind, welche dien Boden der Stampfung bildet und nach Herstellung des Blockes mit diesem verbunden bleibt.
Wird ein beschriebener Block in einen Ofen ein gesetzt und erwärmt, so oxydieren die metallischen Zwischenwände von der Oberfläche her infolge der hohen Temperatur. Die entstehenden Oxyde reagie ren mit den basischen Stoffen der Auskleidung und bilden Magnesium- oder Kalziumferrite. Diese Ferrite schweissen oder sintern an der ganzen Oberfläche, die erhitzt wird, zu einem Überzug zusammen, der nach dien kühleren Zonen der Auskleidung hin an den metallischen Zwischenwänden verankert ist.
Die Le bensdauer eines solchen Blockes .ist dadurch merklich verbessert.
Large-format block made of basic or neutral, refractory material, with metal inlays For lining certain metallurgical furnaces, especially electric furnaces, large-format blocks weighing at least a few hundred kilos are also used today, which are tamped outside the furnace and then inserted using lifting gear the oven.
The use of such blocks makes it possible to accelerate the furnace infeed and thus to shorten furnace downtimes.
These blocks are usually tamped around a skeleton made of bar iron, which bar iron at its ends protruding from the block at the same time as all holding organs for hanging the hoists when making these blocks can be used. FJb @ enso is known to insert non-metallic inserts into these blocks, such as
B. from carborundum or Gra phit, to be installed in any shape and type, which dissipate the heat from the highly heat-stressed inside of the furnace to the cooler outside of this block.
It has been shown that blocks of this type suffer from chipping and similar damage on their fire-side surface fairly soon.
This damage is due to the fact that when the furnace is in operation, when the temperature is increased above the melting point of the feedstock with the aid of the heating medium, the temperature of the refractory wall also rises very high. When this input material is tapped, the furnace is for the most part emptied, cold outside air flows into the furnace and cools the furnace walls on the surface very quickly.
If this temperature change occurs repeatedly, caused by the furnace operation, tensions arise in the uppermost areas of the blocks, eventually cracks and, as a consequence, the furnace lining flake off, which continues inward with continued operation and destroys the lining to lead.
To avoid or mitigate this deficiency, a large-format, z. B. ge stamped or vibrated block of basic or neutral, refractory material with metal inserts proposed, which is characterized in that these inserts, which have a flat texture and extend approximately over the entire block depth, are evenly distributed over the entire block length,
Have mutual distances in the order of magnitude of centimeters and run at right to approximately right angles to the flammable surface of the block. For reasons of the manufacturing simplification of the manufacturing process of blocks,
which are made by tamping or shaking and have a circular sector-shaped basic plan shape, it is recommended that the Einla conditions parallel to the direction of compaction of the block mass, i. H. run in a vertical direction.
It is known to use refractory bricks, i.e. H. Structures of relatively small dimensions to be provided with metal inlays in the form of metal or metal oxide foils, these inlays also being designed in such a way that they result in a system of honeycomb cells (Austrian Patent No. 152696).
Furthermore, it has been proposed for refractory bricks (but not blocks) of large cross-section to embed metal inlays, preferably those of a perforated type, in the stone in such a way that they extend in the longitudinal direction of the stone, these inlays being only slightly shorter than the Stone length (Brät. Patent No. 696 311).
Such layers have already been laid in such a way that they run in the direction of the heat flow generated during quenching.
As far as metal inserts running in the direction of the desolate heat flow have been provided, these do not extend over the entire stone thickness:
On the other hand, the well-known inlays that penetrate the entire stone are not evenly distributed over the length of the stone.
If one compares a large-format block with a brick lining piece of the same size, one recognizes that the latter is a body that is interspersed with numerous mortar joints, which are largely able to absorb the stresses that arise.
The elimination of these numerous joints creates unfavorable, barely manageable power relationships in tamped blocks, as a result of which the damage mentioned at the beginning occurs.
The measures according to the invention now lead to the fact that the block, to a certain extent, forms a large number of locally defined, evenly distributed over the block and, through its overall thickness, rich metal-reinforced areas which partially absorb the stresses that occur;
Due to the subdivision of the block by the deposits, jumps will not be able to assume the perishable extent as is the case for the blocks of known structure.
In the schematic drawing, a block with a circular sector-shaped outline is shown as an embodiment of the invention, in which the inserts 1, formed from sheet metal plates, can be seen, which run perpendicular to the fire side of the block and in the direction a,
in which the block is tamped or shaken. The distance between the plates 1 is expediently about 2 to 15 cm.
The best way to proceed is to attach the metallic intermediate layers by welding, riveting or other means on a metallic or other base plate, which has the shape of the base of the block to be produced.
These intermediate layers consist of a thin-walled metal sheet or metal mesh so that the metal oxidizes through and does not partially melt after the block has been installed in the furnace. If the intermediate layers are now attached to the base plate, they can, if they are of great length, also be stiffened by cross connections so that the distances between the individual plates are maintained during the subsequent compression.
The metal skeleton obtained in this way is provided with formwork on all four vertical sides, and the refractory material can now be introduced into the shape formed in this way.
This preferably consists of magnesite, sintered or melted, or of dolomite, or a mixture of magnesite and dolomite adapted to the temperature of the metallurgical process. Mixtures of chrome ore and magnesite are also possible, but the refractory materials must be of a basic nature, as acidic refractory materials such.
B. Silicates, with which the metal oxides are formed react and form easily meltable slags.
The refractory material can be introduced with or without bin demittel.
It is common practice to manufacture large sized blocks by tamping a refractory mass in a mold. This method - can encounter difficulties when the inlays are close together, as is desirable with a view to increasing the life of such blocks. In such a case, the refractory mass is more conveniently compacted by shaking.
The blocks obtained in this way are then stored and, if necessary, placed in the furnace. Lifting tools used in metallurgical plants are used for insertion. To be able to use these hoists, you can z. B. individual metallic inter mediate plates protrude in areas over the top of the block, the anchoring of the deposits in the block compound is sufficient to be able to transport the block by detecting the protruding areas.
It is useful if the inlays are attached to a base plate which forms the bottom of the tamping and remains connected to the block after it has been manufactured.
If a written block is placed in an oven and heated, the metal partitions oxidize from the surface due to the high temperature. The resulting oxides react with the basic substances in the lining and form magnesium or calcium ferrites. These ferrites weld or sinter over the entire surface that is heated to form a coating that is anchored to the metal partitions towards the cooler zones of the lining.
The service life of such a block is noticeably improved.