B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten keramischen Steinverbund. Mit anderen Worten: Der Gegenstand der Erfindung besteht aus mehreren feuerfesten keramischen Steinen, die in spezifischer Weise zu einer Einheit konfektioniert, also miteinander verbunden werden.

Feuerfeste keramische Steine dienen insbesondere der Auskleidung von Ofenaggregaten, beispielsweise Gefäßen zur Behandlung von

Metallschmelzen. Die nachfolgende Beschreibung der Steine und des Stei nverbunds ist, sofern nicht anders dargestellt, wie folgt:

Die Steine und der Steinverbund werden im Neuzustand (ohne Verschleiß) beschrieben,

die Beschreibung erfolgt von vorne, vom Inneren des zugehörigen Gefäßes aus, so dass eine vordere Stirnfläche der Steine die Seite beschreibt, die dem Ofenraum benachbart ist. Entsprechend ist die jeweils hintere Stirnfläche der Steine einer Außenwand des

Ofenaggregats benachbart, der Begriff„Reihe" umfasst mindestens zwei, horizontal nebeneinander angeordnete Steine. Das Prinzip lässt sich j edoch analog auch bei vertikal verlaufenden Steinreihen realisieren und wird insoweit defini ti onsgemäß unter das Wort„Reihe" subsumiert. Ein quaderförmiger Stein ist durch sechs Oberflächen gekennzeichnet, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Oberflächen rechteckig sind und eine gleiche Größe haben. Entsprechend sind im Normal fall al le Winkel rechte Winkel. Steine im erfindungsgemäßen Steinverbund können aber auch in mindestens einer Richtung des

Koordinatensystems gekeilt sein.

Richtungsangaben wi e oben, unten, rechts und links beziehen sich auf ein normales Koordinatensystem.

- Alle Maßangaben/geometrischen Angaben sind (z. B . unter

Berücksichtigung von Herstellungstoleranzen) im technischen Si nne zu verstehen, nicht exakt mathematisch.

Aus der GB 2 000 579 A ist ein mit feuerfesten Steinen (englisch:

bricks) ausgekleidetes Gefäß bekannt, wobei einige Steine so geformt und zueinander angeordnet sind, dass der Verschleiß der Steine von vorne erkannt werden kann.

Zu diesem Zweck werden zwei Steine benutzt, di e jeweils zwischen parallel verlaufenden vorderen und hinteren Stirnflächen eine schräg verlaufende Seitenfläche aufweisen. Die beiden Steine werden entlang Ihrer schräg verlaufenden Seitenflächen formschl üssig zuei nande r verlegt. Der j eweilige Verschleißgrad ergibt sich entsprechend durch eine Verschiebung der Fuge entlang der schräg verlaufenden

Seitenflächen.

Die bekannte Lösung erlaubt j edoch nur eine empirische

Verschieißbestinimung. Entsprechend kann nicht zuverlässig festgestellt werden , ob beispielsweise ¼ , ½ oder ¾ der Steindicke (zwischen vorderer und hinterer Stirnfläche) verschlissen ist. Entsprechend kann auch nur empirisch ermittelt werden, ob die feuerfeste Auskleidung ausgetauscht werden muss oder nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verschleißerkennung für feuerfeste Steine anzubieten, mit der der

Verschleißgrad auch quantitativ bestimmt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus folgenden Überlegungen, ausgehend vom Gegenstand der GB 2000579 A:

Um das„Wandern der Fuge" mit zunehmendem Verschleiß der Steine erkennbar zu machen werden die entsprechenden Steine bei der bekannten Lösung um 90° versetzt zur übrigen Auskleidung angeordnet Außerdem werden die Steine mit schrägen Seitenflächen zwischen zwei durchgehenden Steinen großen Formats angeordnet.

Das„Wandern der Fuge" (die seitliche Verschiebung der Fuge) mit zunehmenden Verschleißgrad i st aber abhängig vom Winkel zwischen Stirnfläche und Seitenfläche der Steine. Dieser Winkel ist in der Regel nicht bekannt. Entsprechend ist auch der Versch l e i ßgrad quantitativ nie zu bestimmen.

Demgegenüber sieht die Erfindung vor, diese Fuge zwischen den

Schrägfl ächen benachbarter Steine versetzt zu mindestens einer Fuge einer darüber oder darunter angeordneten Steinreihe anzuordnen, wobei diese benachbarte Steinreihe aus Steinen besteht, deren Format so ist, dass die zwischen, den Steinen ausgebildete Fuge im Wesentlichen an de gleichen Stelle verbleibt (von vorne betrachtet), unabhängig vom

Versch lei ß grad dieser Steine. Auf diese Weise ergibt sich im Verschleißfall eine Veränderung des Abstands zwischen den Fugen benachbarter Stei nre i hen . Dies kann mathemati sch so justiert werden, dass die„wandernde Fuge" der einen Steinreihe fluchtend zur„festen Fuge" der benachbarten Steinreihe ist, wenn die Steine einen bestimmten Verschleißgrad erreicht haben, beispielsweise den maximalen V erseh l ei ßgrad. bei dem die S tei ne ausgetauscht werden sollen.

Durch entsprechende Adaptierung lassen sich auch mehrere

„Referenzfugen" in benachbarten Steinreihen ausbil den, um so

verschiedene Verschleißgrade anzeigen zu können, beispiel swei se ¼, ½ oder % des maximalen Verschleißgrades oder⅓,⅔ oder 1 /5 , 2/5 , 3/5 , 4/5 , 5/5.

Die Position der Fugen benachbarter Steinreihen innerhalb des

Steinverbunds kann optisch leicht ausgewertet werden. Besondere Messgeräte sind nicht notwendig. Die Verschleißanzeige ist zuverlässig. Sie kann an einen oder mehreren Stellen innerhalb der feuerfesten Ausmauerung platziert werden. Die Verschleißanzei ge besteht

beispielswei se aus Steinen der gleichen Werkstoffqualität wi e die benachbarten Steine der Auskleidung, so dass sich der bei einem erfindungsgemäßen Steinverbund ermittelte Verschleißgrad unmittelbar auf den Verschleißgrad der benachbarten Ausmauerung übertragen lässt.

Die Erfindung betrifft in Ihrer allgemeinsten Ausführungsform einen feuerfesten keramischen Steinverbund mit folgenden Merkmalen: einer ersten Reihe aus mindestens zwei, nebeneinander angeordneten feuerfesten kerami schen Steinen, zwischen denen eine Fuge verläuft, die unabhängig von Verschleißgrad der Steine ihre Position und Ausrichtung im Steinverbund behält, ei ner zweiten Reihe aus mindestens zwei feuerfesten keramischen Steinen, die von einer Fuge getrennt formschlüssig nebeneinander angeordnet sind und die der Fuge benachbarten Seitenflächen der Steine mit korrespondierenden vorderen Stirnflächen der Steine einen Winkel α zwischen 10° und 80° beziehungsweise zwischen 1 70° und 1 00° bilden,

- bei Neuzustellung des Steinverbundes verläuft die Fuge der ersten Reihe in gleicher Ausrichtung, aber versetzt zur Fuge der zweiten Reihe.

Der Begriff„Ausrichtung der Fuge" betrifft die Orientierung der Fuge, also insbesondere vertikal im Steinverbund. Die Betrachtung der Fuge(n) ist immer von vorne, also aus einem Ofen-Innenraum auf den

Steinverbund.

Eine vorteilhafte Verschleißanzeige ergibt sich, wenn die Fuge der ersten Reihe in einem Abstand zur Fuge der zweiten Reihe verläuft, der einer Verschiebung der Fuge der zweiten Reihe entspricht, wenn die Steine der zweiten Reihe so weit verschlissen sind, dass sie ausgetauscht werden sollen und die Fuge der zweiten Reihe mit der Fuge der ersten Reihe fluchtet.

Der Steinverbund, der aus mindestens zwei Reihen mit jeweils

mindestens zwei Steinen besteht, kann vorkonfektioniert hergestellt und an beliebiger Stelle innerhal b einer feuerfesten Ausmauerung angeordnet werden.

Es können mehr als zwei Steine pro Reihe und mehr als 2 Reihen vorgesehen werden. Weitere Steine in einer Reihe können baugleich zu den anderen Steinen der Reihe sein oder eine andere Form aufweisen. Die Steine können miteinander verklebt oder vermörtelt werden.

Entsprechend lässt sich die Fugenbreite für j eden Anwendungsfall einstellen. Um eine reproduzierbare Erkennbarkeit des Verschieißgrades sicherzustellen, sollen alle Fugen zwischen vorderer Stirnfläche und hinterer Stirnfläche der Steine eine möglichst konstante Breite

aufweisen,

Die korrespondierenden, schräg verlaufenden Seitenflächen der Steine der zweiten. Reihe können zwischen den vorderen und hinteren

Stirnflächen der Steine mit gleicher Ori entierung (unter gleichem

Winkel) verlaufen. Sie sind insbesondere planar. Es ist aber auch mögl i ch, insbesondere im hinteren Teil der Steine, eine andere

Geometrie zu wählen, wobei der hintere Teil der Steine dann die

Reststärke der Steine definiert, die mindestens notwendig ist, um die Sicherheit der feuerfesten Auskleidung nicht zu gefährden. Grundsätzlich gilt, dass die Geometrie der Steine in dem (hinteren) Teil, der nach max i m al tolerierbarem Verschleiß verbleibt, beliebig i st.

Soweit die vorderen Stirnflächen der Steine planar sind, ist der Winkel zu den schräg verlaufenden Seitenflächen der Steine klar definiert. Bei gewölbten oder abgestuften vorderen Stirnflächen der Steine wird der Winkel anhand einer gedachten Fläche bestimmt, die zwischen der linken und rechten Kante der vorderen Stirnfläche der Steine aufgespannt wird.

Der Winkel zwischen den vorderen Stirnflächen der Steine der zweiten Reihe und den benachbarten Seitenflächen beträgt nach e i ner

Ausführungsform mehr al s 30° für den einen Stein beziehungsweise weniger als 1 50° für den korrespondierenden Stein. Nach einer weiteren A us füh rungsform sind die Werte < 60° und > 120°, wobei sich die Werte j eweil s vorteilhaft auf 1 80° +/- max. 1 0° ergänzen. Dcr konkrete Wi nkel kann für j ede Anwendung spezifisch ausgewählt werden, und zwar so, dass zur Erkennung eines best immten

Verschleißgrades die„Wanderfuge" fluchtend zu einer„festen Fuge" zwischen Steinen einer benachbarten Reihe steht.

Die Steine der ersten Reihe können aus zwei Steinen gleichen Formats bestehen, beispielsweise zwei quaderförmigen Steinen ,

Es kann ei ne dritte Steinreihe ergänzt werden, die so angeordnet wird, dass die zweite Reihe zwischen der ersten und dritten Reihe li egt.

Die dritte Reihe besteht dann beispielsweise aus mindestens drei feuerfesten keramischen Steinen, wobei zwischen nebeneinander angeordneten Steinen j eweils eine Fuge verläuft, die unabhängig vom Verschleißgrad der Steine ihre Position und Ausrichtung behält und bei

N euzustc i l ung des Steinverbundes die Fugen der dritten Reihe in gleicher Ausrichtung aber versetzt zu den Fugen der ersten Reihe und der zweiten Reihe verl au fen .

Mit anderen Worten: Die innerhalb der dritten Reihe ausgebildeten Fugen, die u nabhängig vom Verschleißgrad ihre Position und

Ausrichtung behalten, dienen als zusätzliche Markierungen für den Verschleiß der Steine innerhalb des Steinv erbunds: entsprechend sind die Fugen der dritten Reihe vorzugsweise auch versetzt zu der oder den Fugen innerhalb der ersten Reihe.

Dies wird anhand des nachstehenden Ausführungsbei spiels noch näher erläutert. Die Steine der dritten Reihe können dabei unterschiedliche Formate haben, beispielsweise kann ein schmaler Stein (ein Stein mit schmaler

Stirnfläche) zwischen zwei breiten Steinen platziert werden.

Auch die Steine der dritten Reihe können einer Quaderform haben;

alternativ können Steine verwendet werden, die beispielsweise in der Aufsicht eine Trapezform besitzen. Andere Stein form ate sind möglich, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Die Anordnung der Steine bei der Neuzusteliung des Steinverbundes wird beispielsweise so gewählt, dass die Fuge der zweiten Reihe mit einer Fuge der ersten Reihe oder der dritten Reihe fluchtet, wenn der Steinverbund ¼, ½ oder ¾ des Verschleißgrades erreicht hat, bei dem die Steine ausgetauscht werden sollen. Ebenso kann die Abstufung

beispielsweise⅓ oder⅔ beziehungsweise 1/5, 2/5, 3/5, 4/5 betragen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen - jeweils in schematisierter Darstellung -

Figuren la-d: Den Aufbau eines Steinverbunds mit Steinen in drei übereinander angeordneten Reihen,

Figur 2: eine schematische Darstellung des Fugenverlaufs im

Steinverbund,

Figuren 3a-c: Schnitte A-A, B-B, C-C gemäß Figur 2.

Figur 1 zeigt eine untere, dritte Reihe R3 des Steinverbunds, bestehend aus drei, nebeneinander angeordneten, quaderförmigen feuerfesten Steinen R3.1, R3.2, R3.3. Zwei äußere Steine R3.1, R3.3 sind breiter, also haben breitere vordere Stirnflächen VS als der dazwischen liegende Stein R3.2. Fugen zwischen den Steinen R3.1, R3.2 sowie R3.2. R3.3 sind mit F 3 , 1 , F3.2 bezeichnet. Die Fugen F3.1, F3.2 erstrecken sich linear und rechtwinklig zwischen den vorderen Stirnflächen VS und den hinteren Stirnflächen HS der Steine R3.1, R3.2, R.3.3. Unabhängig vom Verschleiß der Steine R3.1, R3.2, R3.3 (in Fugenrichtung) bleibt die Position der Fugen 3.1, 3.2 gleich.

Auf der dritten Reihe R3 ist eine zweite Steinreihe R2 angeordnet, die aus zwei Steinen R2.1, R2.2 besteht, die zusammen (nebeneinander angeordnet) eine Quaderform aufweisen und korrespondierende schräg verlaufende Seitenflächen SF haben.

Die in Figur 1c rechte Seitenfläche SF des Steins R2.1 verläuft unter einem Winkel α von circa 45° zur vorderen Stirnfläche VS, wobei zwischen den vorderen Stirnflächen VS der Steine R2.1, R2.2 eine vertikal verlaufende Fuge F2 zu erkennen ist, die versetzt (nach rechts versetzt) zur Fuge F3.2 verläuft, wenn der Steinverbund neu hergesteilt wird.

Auf der zweiten Reihe R2 liegt eine erste Reihe Rl auf, die aus zwei quaderförmigen, gleichformatigen feuerfesten Steinen R1.1, R 1.2 besteht, die so angeordnet sind, dass die zwischen den Steinen R 1.1 , R 1.2 verlaufende Fuge Fl bei der Neuzustellung exakt mittig zwischen den Fugen F3.1 , F3.2 verläuft.

In der Aufsicht ergibt sich daraus ein Fugenverlauf, wie in Figur 2 dargestellt. Die Figuren 3a-c zeigen drei Verschleißzustände gemäß Figur 2 an.

In Figur 3a ist zu erkennen, dass der Verschleiß so weit fortgeschritten ist, dass die Fuge F2 fluchtend zur Fuge 3.2 steht. - 1.0-

In Figur 3 b ist der Verschleiß der Steine innerhalb des Verbundsystems so weit fortgeschritten, dass die Fuge F2 fluchtend zur Fuge F 1 steht, während bei Figur 3c der maximale V erschleißzustand angezeigt wird, bei dem die Fuge F3 so weit nach links„gewandert" ist, dass sie mit der Fuge F3. 1 der dritten Stei nrei he R3.3 fluchtet.

Dies entspricht dann dem in Fi gur 2 dargestellten Verschleiß bis zu Linie C - C . Dies ist ein Signal für das Personal, dass der maximale

Verschlei ßgrad erreicht ist und die Steine ausgewechselt werden müssen .

Alle Steine im dargestellten Steinverbund sind MgO-C-Steine und die Fugen mit einem feuerfesten Mörtel verfüllt.

In einer reduzierten Ausführungsform, bestellt der Steinverbund nur aus den Steinen der Steinrei hen R 1 , R2 und der in Figur 3b dargestellte Verschleißzustand entspricht den Verschleiß, bei dem die Steine gewechselt werden sollten.