Futter in Öfen und Feuerungen und Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft. ein Futter in Ofen und Feuerungen.
Feuerfeste Auskleidungen, z. B. von In dustrieöfen aller Art, sind einer mehr oder -einger starken Abnutzung unterworfen. Für Ofen, in denen das Futter höchsten Be anspruchungen ausgesetzt ist, z. B. extrem hohen Temperaturen, mechanischen Einwir- kungen und vor allem chemisch einwirken den Stoffen, wie Schlacke und dergleichen, ist es bisher noch nicht möglich gewesen, ein Futter zu schaffen, welches allen Anforde rungen in ausreichendem Masse genügte.
Es ist gelungen, z. B. feuerfeste Steine herzustellen, welche sehr hohe Feuerfestig keit besitzen, so dass zum Beispiel ein aus solchen Steinen hergestelltes Ofenfutter den rein thermischen Beanspruchungen genügt. Das allein ist aber nicht immer ausreichend. Sehr wesentlich ist oft eine entsprechende chemische Widei-sta,ndsfäliigkeit.
Feuerfeste Stoffe, die gegen chemische Angriffe absolut widerstandsfähig sind, sind bisher unbekannt. Zielmehr können die mei sten Materialien, die zur Auskleidung von Feuerungen dienen, bis zu einem gewissen Grade mit. den verschiedensten Angriffsstof fen in Reaktion treten. Man hat deshalb die chemische Widerstandsfähigkeit des Mate rials noch durch physikalische und mecha nische Faktoren zu verbessern gesucht. Ins besondere hat man sich bemüht, die An griffsfläche eines feuerfesten Futters mög lichst klein und dicht zu gestalten, um so den chemischen Angriffen einen grossen Wi derstand entgegensetzen zu können.
Der beabsichtigte Effekt ist jedoch nur unvollkommen zu erreichen gewesen; wenn man nämlich zum Beispiel feuerfeste Steine auf keramischem Wege herstellt, ist eine ab solute Dichtigkeit nicht zu erzielen und die immer noch vorhandene Porosität von etwa 10 bis '-)5% genügt, um eindringenden Schlackenteilchen, Gasen und Dämpfen Ein- la.ss in das Innere eines Steines zu gewähren und zur sogenannten Infiltration zu führen. Diese Schlackeninfiltration erreicht eine grosse Tiefe.
Sie führt, auch bei chemisch sehr widerstandsfähigen Baustoffen, zu einer völligen Verdichtung der Steinmasse, und nach kürzerer oder längerer Zeit erfolgt ein schalenweises Abplatzen der klinkerig ge wordenen Steinteile.
Nur durch Vergiessen feurig-flüssiger Massen hat man praktisch dichte Materialien herstellen können, bei welchen also eine Schlackeninfiltration unterbunden war. Diese haben sich aber mit wenigen Ausnahmen kaum bewährt und sind in den allermeisten Fällen wegen der ausserordentlich geringen Temperaturwechselbeständigkeit nicht ver wendbar.
Ganz im Gegensatz zu allen bisherigen Erfahrungen, nach welchen man zur Schaf fung einer Widerstandsfähigkeit gegen die gleichzeitige Einwirkung hoher Temperatu ren und angreifender Stoffe das Futter so dicht wie möglich gestaltete, ist nun über raschenderweise. gefunden, dass ein sowohl im Innern, als auch an seiner Oberfläche eine Porosität von wenigstens<B>35%</B> aufweisendes Futter eine ganz ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist, die diejenige eines üblichen, etwa 10 bis<B>25%</B> Porosität aufweisenden, aus che misch gleichem Material bestehenäen Futters ganz bedeutend übertrifft.
Das den Gegenstand der vorliegenden Er findung bildende Futter in Ofen und Feue rungen, die der Einwirkung chemisch an greifender Stoffe unterliegen, ist dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl im Innern, als auch an seiner Oberfläche eine Porosität von wenigstens<B>35%</B> aufweist.
Bei einem solchen, also besonders porös gestalteten Futter konnte ein Abplatzen nicht mehr beobachtet werden.
Die Erfindung besitzt besondere Bedeu tung für ein Futter aus feuerfesten Steinen aus solchen Ausgangsmaterialien, die ganz oder zum Hauptteil aus hochfeuerfesten Oxyden bestehen, z. B. aus gebranntem Mag nesit (Mg0), Silika (Si02) oder Tonerde (A103), denn diese Oxyde zeichnen sich durch besonders hohe Feuerfestigkeit aus, die jedoch infolge der zerstörenden Wirkung von Schlackenteilchen und dergleichen bis her nicht ausgenutzt werden konnte.
Auf die Verwendung von hochfeuerfesten Oxyden als Ausgangsmaterialien für das Futter ist die Erfindung jedoch nicht be schränkt, da auch bei andern feuerfesten Er zeugnissen, z. B. solchen aus Chromit, Spi- nellen, Tonerdesilikaten und dergleichen, als Ausgangsmaterialien für das Futter sehr günstige Wirkungen zu erzielen sind. Die Auswahl der Ausgangsmaterialien für die Herstellung zum Beispiel eines Ofenfutters wird in erster Linie durch die thermische Beständigkeit des Ofenbaumaterials mit Be zug auf die in dem Ofen herrschenden Tem peraturen bestimmt.
Für die Porosität der zur Herstellung des beschriebenen Futters zu verwendenden Fut tersteine bezw. Massen bestehen weite Gren zen. Da es darauf ankommt, durch die poröse Ausbildung des Futters einen Wärmestau und eine Erstarrung eindringender Schlak- kenteilchen und dergleichen zu schaffen, ist im allgemeinen eine Porosität über 35%, z. B. 40 bis 60%, erwünscht.
Diese darf aber nur so hoch gehalten werden, da.ss das Futter noch die genügende mechanische Festigkeit besitzt, weil ein Überschreiten dieser Gren zen wegen mangelnder mechanischer Festig keit wieder zu frühzeitiger Zerstörung des Futters Veranlassung geben würde. Für Futter aus Schamottesteinen sind ausgezeich- uete Ergebnisse bei einer Porosität von 35 erzielt worden. Solche Steine besitzen die genügende mechanische Beständigkeit, um zum Beispiel im Zementdrehofen, Schacht ofen, in Kesselfeuerungen und dergleichen verwendet werden zu können.
Für die Auswahl der Ausgangsmateria lien, die für Futter von Ofen und Feuerun gen in Frage kommen, ist die Regel zu be achten, dass bei verlangter hoher thermischer und mechanischer Beständigkeit auch solche Ausgangsmaterialien ausgewählt werden, die diesen Beanspruchungen gerecht werden, das sind zum Beispiel Massen aus hochfeuer festen Oxyden, wie gebrannter Magnesit oder Tonerde, aber zum Beispiel auch solche aus andern Stoffen, wie Spinellen oder Alumi niumsilikaten vom Typus des Sillimanits und Mullits. Man wird weiter das Ausgangs material dem Charakter der Angriffsstoffe anpassen,
also bei vorwiegend basischen An griffsstoffen basisches Ausgangsmaterial (Magnesit und dergleichen); bei vorwiegend sauren Angriffsstoffen saures Ausgangs material (Silika usw.) verwenden.
In metallurgischen Ofen, beispielsweise Siemens-Martinsöfen, in welchen sich ein Ansatz nur stellenweise bildet, kann zum Beispiel für das Gewölbefutter ein Magnesit- stein verwendet werden. Das bei den übli chen Magnesitsteinen auftretende Abplatzen ist nicht mehr zu beobachten, es findet nur ein Abschmelzen statt, das jedoch langsam verläuft.
In Ofen bezw. an Stellen, wo mit beson ders starken Angriffen durch Schlacke und andere angreifende Stoffe zu rechnen ist, z. B. im Drehrohrofen, kann man auch ein Futter aus porösem Schamottematerial mit Erfolg verwenden. Hier ist allgemein ein feuerfestes Futtermaterial von mittlerer ther mischer Beständigkeit vorteilhaft, denn es bildet sich eine ziemlich fest haftende An satzschicht, die das Futter selbst vor wei terer Zerstörung schützt. Ein schichtenwei ses Abplatzen tritt nicht mehr ein.
So hält zum Beispiel ein im Zementdrehofen einge bautes Ofenfutter aus porösen Schamotte steinen mit einer Volumporosität von etwa 45% wesentlich länger und besser als ein Futter von bisher üblichen Schamottesteinen oder von hochwertigen, tonerdehaltigen Stei nen normaler Dichte. Das gleiche gilt für Hängedecken.
Gegenstand vorliegender Erfindung bil det ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Futters in Ofen und Feuerungen. Die ses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine nach dem Brennen im Innern so wohl, als auch an ihrer Oberfläche wenig stens 35/'0 Porosität aufweisende feuerfeste Masse an den Stellen hoher thermischer und chemischer Einwirkung in Öfen und Feue rungen eingebaut wird.
Die Herstellung des beschriebenen Fut ters kann so erfolgen, dass zunächst poröse feuerfeste Formkörper hergestellt werden und diese unter Verbindung mit einem, ge gebenenfalls ebenfalls porös brennenden Mör tel, zur Herstellung des Futters benutzt wer den oder aber, dass man ungebrannte Form körper, die in der Hitze flüchtige Stoffe ent halten und so beim Einbrennen ein poröses Futter ergeben, unter Verwendung eines Mörtels einbaut. Schliesslich ist es auch mög lich, das Futter aus Stampfmassen zu bilden, die beim Erhitzen porös werden. Der Stampf masse kann man auch verbrennbare oder flüchtige Stoffe zusetzen, die beim Brennen herausgehen.
Neben und an Stelle der Ver wendung verbrennbarer Stoffe kann als ',Mit- tel zur Herbeiführung der Porosität auch die Körnung der zu verwendenden Magerungs- stoffe entsprechend eingestellt werden. Man benutzt also beispielsweise eine<B>*</B> möglichst einheitliche Körnung und relativ geringe Mengen Bindestoffe, um schon so eine po röse Masse zu erzeugen.
Mit dem beschriebenen Futter können die verschiedensten Ofen und Feuerungsanlagen ausgekleidet werden, z. B. metallurgische Ofen, keramische Ofen. Zementöfen. Kalk öfen, Drehöfen, Schachtöfen, Ringöfen, Kam meröfen, Tunnelöfen, Kesselfeuerungen, seien es mit Kohle, Holz, Torf, Kohlenstaub oder Öl gefeuerte Ofen.
Ein poröses Futter, hergestellt in der be schriebenen Weise, dient ausserdem als Wärmeschutz gegen Strahlungsverluste Und gegen übermässiges Heisswerden der Umklei dung, die vorzugsweise möglichst dicht ge halten ist. Eine wärmeisolierende Hinter mauerung ist unnötig.