DD233837A1 - CONNECTING MASS FOR MECHANICAL, THERMALLY-RELIABLE FIRE-RESISTANT CERAMIC STEEL CONNECTION - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Verbindungsmasse fuer mechanisch-, thermischbelastbare Feuer-Keramik-Stahlverbindungen fuer die Montage der Ziehpfeife der Glasrohrzuege nach Danner vorgeschlagen. Die Verbindungsmasse ermoeglicht eine thermisch belastbare kraftschluessige Verbindung des auf Sillimanit-Quarz-Basis oder Schmelzmullit-Ton-Basis hergestellten keramischen Pfeifenkoerpers mit der Antriebswelle aus Stahl. Mittels der erfindungsgemaessen Stopfmasse wird ein genaueres Zentrieren erzielt, dass wesentlich zu einer Qualitaetsverbesserung der gezogenen Glasrohre beitraegt. Weiterhin ist diese kraftschluessige Verbindung thermisch und dynamisch hoeher belastbar, weniger stoeranfaellig und gestattet eine hoehere Durchsatzleistung. Fig. 1It is proposed a compound mass for mechanically, thermally resistant fire ceramic steel joints for the assembly of the drawing pipe of glass tube Danner. The bonding compound allows a thermally resilient frictional connection of the ceramic whistle body made of sillimanite-quartz-based or enamel mullite-clay base with the steel drive shaft. By means of the plugging compound according to the invention, a more accurate centering is achieved, which substantially contributes to a quality improvement of the drawn glass tubes. Furthermore, this kraftschluessige connection is thermally and dynamically higher load capacity, less susceptible to interference and allows a higher throughput. Fig. 1
Description
Verbindungsinasse für mechanisch-, thermisch belastbare Peuerfest-Keramik-StahlverbindungenConnection in-grade for mechanically, thermally resistant Peuerfest ceramic steel joints
Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung einer Stopfmasse für die Verbindung von Bauteilen in Form eines Kegels aus feuerfester Keramik, vorrangig mullitischer Zusammensetzung und einer Welle aus zunderbeständigem hochlegierten Stahl. Die zusammengesetzten Bauteile stellen die Ziehpfeife fürThe invention relates to a composition of a stuffing for the connection of components in the form of a cone made of refractory ceramic, primarily Mullitischer composition and a shaft made of scale-resistant high-alloy steel. The assembled components represent the pulling pipe for
das horizontale Glasrohrziehen nach dem Dannerverfahren dar, diese ist einer hohen mechanischen und thermischen Belastung bei Einsatztemperaturen von 100Ö 0C ausgesetzt. Mittels der Stopfmasse wird ein Zentrieren, Abdichten sowie eine kraft- und stoffschlüssige Verbindung erzielt.The horizontal glass tube pulling the Dannerverfahren, this is a high mechanical and thermal stress at operating temperatures of 100Ö 0 C exposed. By means of the stuffing mass centering, sealing and a positive and cohesive connection is achieved.
Pur die Herstellung von Rohren aus Glas kleinerer und mittlerer Durchmesser wird ti. a. ein horizontales Ziehverfahren nach Danner angewendet.Purely the production of pipes of small and medium diameter glass is ti. a. a horizontal drawing method according to Danner applied.
Dabei fließt das schmelzflüssige Glas mit einer Temperatur von übe. 1000 0C über eine Rinne auf einen geneigt angebrachten rotierenden stumpfen Kegel aus feuerfester Keramik, den Pfeifenkörper, der auf einer Welle aus zunderfreiem Stahl montiert ist und die sogenannte Dannerpfeife darstellt. Der Schmelzfluß überzieht die um ihre Längsachse rotierende Pfeife spiralartig und bildet einen gleichmäßigen Überzug aus Glasmasse. Infolge der vorhandenen Ueigung und der Rotation der Dannerpfeife, die sich in einer bis auf Arbeitstemperatur aufheizbaren Muffel befindet, fließt die flüssigeThe molten glass flows at a temperature of over. 1000 0 C over a gutter on a tilted rotating blunt cone made of refractory ceramic, the pipe body, which is mounted on a shaft made of scale-free steel and represents the so-called Danner whistle. The melt flow spirally covers the whistle rotating about its longitudinal axis and forms a uniform coating of glass mass. Due to the existing inclination and the rotation of the Danner whistle, which is located in a muffle which can be heated up to working temperature, the liquid flows
Glasmasse an das Pfeifenende und wird hier unter Einblasen von Luft, die durch die Stahlwelle zugeführt wird, als Glasrohr abgezogen· Die Rotation der Dannerpfeife erfolgt über die mit einem Antriebsmotor verbundene Stahlwelle. Pur die gasdichte, temperaturbeständige und kraftSchlussige Verbindung des keramischen Pfeifenkörpers mit der Stahlwelle sind zwei Varianten bekannt. Bekannt ist, daß der keramische Pfeifenkörper eine leicht konische Bohrung aufweist und die Antriebswelle aus zunderfreiem Stahl ebenfalls konisch gestaltet ist. Infolge der unterschiedlichen Ausdehnung der Stahlwelle (O^ ca. 190·10 ') und des keramischen Materials ( CC 60-65*10 ') für einen Temperaturbereich von 20 bis 1000 0O entsteht beim Zusammenfügen und Aufheizen der beiden Bauteile praktisch eine Verbindung in Form einer Preßpassung. Hierbei sind Zusammensetzung des keramischen Materials, Legierung der Stahlwelle, Antriebskraft sowie Durchsatz und Temperatur der Glasmasse genau abgestimmt.Glass mass at the end of the pipe and is here withdrawn under the blowing of air, which is supplied through the steel shaft, as a glass tube · The rotation of the Danner whistle via the connected to a drive motor steel shaft. Purely the gas-tight, temperature-resistant and force-locking connection of the ceramic pipe body with the steel shaft are known two variants. It is known that the ceramic pipe body has a slightly conical bore and the drive shaft made of scale-free steel is also conical. Due to the different expansion of the steel shaft (O ^ about 190 x 10 ') and the ceramic material ( CC 60-65 * 10') for a temperature range of 20 to 1000 0 O formed during assembly and heating of the two components virtually a compound in Shape of a press fit. Here, the composition of the ceramic material, alloy of the steel shaft, driving force and throughput and temperature of the glass mass are precisely matched.
Diese Variante ist jedoch nur für einen engbegrenzten Durchmesserbereich und Durchsatz bzw. Ziehleistung geeignet. Weiter ist bekannt, daß bei Pfeifen für einen höheren Glasdurchsatz zur Verminderung der thermischen Belastung und Aufnahme der relativ hohen Ausdehnung der Stahlwelle gegenüber dem Keramikkörper ein kompressibles, körniges Zwischenmittel (Stopfmasse) in Form eines feldspathaltigen Quarzsandes in der Zusammensetzung SiOp 95 + 1 %, AIpO., + 0,1 %, K2° 1»7 ± °>2 ^» Wa2° °'1 ± °>1 ^ 1^* der Korngrößenverteilung < 44/um < 1,5 %, 44-149/Um 65 + 10 %, 149-250/Um > 15 % über 250/Um < 5 % verwendet wird.However, this variant is only suitable for a narrowly limited diameter range and throughput or pulling performance. It is also known that in pipes for a higher glass throughput to reduce the thermal load and absorption of the relatively high expansion of the steel shaft relative to the ceramic body, a compressible, granular intermediate agent (stuffing) in the form of feldspathaltigen quartz sand in the composition SiOp 95 + 1 %, AIpO ., + 0,1%, K 2 ° 1 » 7 ± °> 2 ^» Wa 2 ° ° ' 1 ± °> 1 ^ 1 ^ * the particle size distribution < 44 / um < 1,5%, 44-149 / By 65 + 10%, 149-250 / Um> 15 % over 250 / Um < 5% is used.
Dieses Zwischenmittel muß von Hand eingebracht und mittels Stampfhilfsmittel in den senkrecht aufgestellten Pfeifenkörper, in dem die Stahlwelle eingebracht ist, verstopft werden und dient in erster Linie einer Zentrierung der Stahlwelle im Pfeifenkörper.This intermediate must be introduced by hand and clogged by means of tamping in the vertically raised pipe body in which the steel shaft is introduced, and serves primarily to center the steel shaft in the pipe body.
Die so vorbereitete Pfeife wird mit Kaolinwolle, Asbest-Wasserglasgemisch an den Enden abgedichtet. Nach der technologisch bedingten Trockenzeit wird die gesamte Pfeife in einer entsprechenden Temperatureinrichtung unter RotationThe thus prepared pipe is sealed with kaolin wool, asbestos-waterglass mixture at the ends. After the technologically conditioned drying time, the entire pipe is under rotation in a corresponding temperature device
in einem Temperprozeß bis auf die technologisch erforderliche Arbeitstemperatur erhitzt.heated in a tempering process to the technologically required working temperature.
Die einzelnen Komponenten der Zwischenmasae reagieren zu einer schwachen Kernverbindung und führen zu einer Verfestigung der Verbindungsmasse. Auch hier liegt praktisch das Prinzip einer Preßpassung vor, wobei der Zwischenmasse noch die Punktion einer Isolierung zukommt und durch die Kompressibilität die Ausdehnung der Stahlwelle kompensiert wird. Verbindungsmasse, Pfeifenkbrper auf mullitischer Basis sowie die Stahllegierung der Stahlwelle sind ebenfalls abgestimmt.The individual components of the Zwischenmasae react to a weak core connection and lead to a solidification of the bonding mass. Again, there is practically the principle of a press fit, wherein the intermediate mass still plays the puncture of insulation and the extent of the steel shaft is compensated by the compressibility. Joining compound, Mullitischer based Pfeifenkbrper and the steel alloy of the steel shaft are also tuned.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine geeignete Verbindungsmasse zu entwickeln, die sowohl für keramisch gebundene Pfeifenkörper aus einer Sillimanit-Quarzkeramik als auch für die aus Schmelzmullit/Ton hergestellten Pfeifenkörper geeignet ist und eine technologisch sichere kraftschlüssige Verbindung zwischen dem keramischen Material des Außenkörpers und einer wassergekühlten hohlen Stahlwelle bis zu den Arbeit stempera türen von ca. -11G0 0C ermöglicht. Dabei soll die technologisch im internationalen Maßstab erreichte Ziehleistung gesteigert sowie die Qualitätsparameter der Glasrohre eingehalten werden.The object of the invention is to develop a suitable bonding compound, which is suitable both for ceramic-bound pipe body made of a sillimanite quartz ceramic as well as made of Schmelzmullit / clay pipe body and a technologically secure frictional connection between the ceramic material of the outer body and a water-cooled hollow steel shaft up to the work tempera doors of about -11G0 0 C allows. The intention is to increase the pulling power achieved on an international scale and to comply with the quality parameters of the glass tubes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die bei der Glasrohrherstellung nach dem Dannerverfahren eingesetzte Ziehpfeife, die einer hohen thermischen Belastung des keramischen Außenkörpers als auch bei der für die Übertragung der Drehbewegung und Zuführung der Blasluft erforderlichen Stahlwelle ausgesetzt ist und somit in der Verbindung von keramischen Außenkörpern und Stahlwelle für die Übertragung der Drehbewegung eine mechanische Festigkeit aufweisen muß, eine Verbindungsmasse bereitzustellen. Diese Verbindungsmasse soll geeignet sein, die erheblichen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem keramischen Außenkörper von 0^O.. .1000 6θ-65·1Ο""7 und der Stahlwelle vonThe invention is based on the object for the Dehnverfahren used in the glass tube production drawing pipe, which is exposed to a high thermal load of the ceramic outer body and in the required for the transmission of rotational movement and supply of the blowing air steel shaft and thus in the connection of ceramic Outer bodies and steel shaft for the transmission of the rotary motion must have a mechanical strength to provide a bonding compound. This compound compound should be suitable, the considerable expansion differences between the outer ceramic body of 0 ^ O .. .1000 6θ-65 · 1Ο "" 7 and the steel shaft of
180-200Ίθ"' auszugleichen, damit eine Zerstörung des keramischen Außenkörpers beim Auftempern und beim Ziehprozeß verhindert wird.180-200Ίθ "'compensate so that destruction of the outer ceramic body during annealing and the drawing process is prevented.
Weitere Forderungen bestehen darin, daß bei der Montage der Ziehpfeife eine Zentriertoleranz von + 0,5 mm erreicht wird une eine kraftschlüssige Verbindung der beiden Teile in dem Bereich der Arbeitstemperatur erhalten bleibt, damit eine lange Nutzungsdauer der Ziehpfeife und eine hohe Maßhaltigkeit der produzierten Glasrohre gewährleistet werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindungsmasse folgende chemische Zusammensetzung besitzt:Other requirements are that during assembly of the drawing pipe a centering tolerance of + 0.5 mm is achieved une a positive connection of the two parts is maintained in the range of working temperature, thus ensuring a long service life of the drawing pipe and a high dimensional stability of the glass tubes produced become. The object is achieved in that the compound composition has the following chemical composition:
SiO2 SiO 2
wobei die einzelnen Komponenten der Verbindungsmasse durch Rohstoffe mit folgenden Korngrößenanteilen erreicht werden:wherein the individual components of the bonding compound are achieved by raw materials having the following particle size fractions:
Korngröße Quarzsand Feldspat gebrannter Tonerde wasser-Grain size Quartz sand Feldspar Fired clay Water-
Mahlkaolin freie Soda (98 %) Mahlkaolin free soda (98 %)
0,3 mm 5 % - -0.3 mm 5 % - -
0,1- 0,3 mm 50 - 7,0 % 10 % - - 90 % < 0,2 mm0,1- 0,3 mm 50 - 7,0 % 10% - - 90 % < 0,2 mm
0,1mm - - - - -0,1mm - - - - -
4. 0,1 mm 25 - 30 % 90 % 100 % 100 % 10 % 4. 0.1 mm 25 - 30 % 90% 100% 100 % 10%
Die Rohstoffe sind durch Trocknung, Mahlen, Absieben und Mischen wie Glasgemenge so vorzubereiten, daß ein mechanisches Zuführen und Stopfen während der Montage und Zentrierung zwischen dem keramischen Außenkörper und der Stahlwelle vorgenommen werden kann.The raw materials are to be prepared by drying, grinding, sieving and mixing, such as a glass batch, so that a mechanical feeding and plugging can be carried out during assembly and centering between the outer ceramic body and the steel shaft.
Die erfindungsgemäße Lösung soll an dem folgenden Beispiel erläutert werden.The solution according to the invention will be explained by the following example.
Die benötigten Rohstoffkomponenten werden vorbereitet:The required raw material components are prepared:
Quarzsand; mit einem FeuchtegehaIt — 0,2 % quartz sand; with a moisture content - 0.2 %
wird auf die Korngröße < 0,2 mm abgesiebt, das Überkorn wird verworfen;is screened to the grain size < 0.2 mm, the oversize is discarded;
FeIdapatmehl: wird auf die Korngröße < 0,1 mm abgesiebt; FeIdapatmehl: is sieved to the grain size <0.1 mm;
Kaolin: wird bei 1000 0C eine Stunde gebrannt, ge Kaolin: is fired at 1000 0 C for one hour, ge
mahlen und auf < 0,1 mm abgesiebt;grind and sieved to <0.1 mm;
Soda: wasserfreie, Qualität leicht, Soda: anhydrous, quality light,
auf < 0,2 mm abgesiebt.sieved to <0.2 mm.
Von den so vorbereiteten Rohstoffen werdenFrom the raw materials prepared in this way
69 kg Quarzsand 20 kg Feldspatmehl 10 kg Mahlkaolin, gebrannt und 1 kg Soda69 kg quartz sand 20 kg feldspar flour 10 kg Mahlkaolin, burned and 1 kg soda
eingesetzt und entsprechend eines Glasgemenges in bekannter Weise gemischt.used and mixed according to a glass batch in a known manner.
Zur Beurteilung der Sintereigenschaften sowie der dilatometrischen Werte wurden 500 g des erfindungsgemäß hergestellten Gemenges in einem Korundtiegel (KER 710 A 50) eingebracht und mit einem Pistill festgestopft, in einem Laborofen 1£5 h auf 1050 + 20 0C aufgeheizt und anschließend 2,5 h getempert und auf 20 0C abgekühlt.To assess the sintering properties and the dilatometric values 500 g of the mixture according to the invention were placed in a corundum crucible (KER 710 A 50) and stuffed with a pestle, heated in a laboratory oven for 1 £ 5 h at 1050 + 20 0 C and then 2.5 h tempered and cooled to 20 0 C.
Unter leichtem Druck mittels eines Pistills darf das gesinterte Produkt nicht eindrückbar sein oder zerfallen. Die aus diesem Sinterkörper hergestellten Stabproben von 8 χ 50 mm wurden einer dilatometrischen Messung der Ausdehnungscharakteristik unterzogen.Under light pressure using a pestle, the sintered product must not be crushed or disintegrated. The rod samples of 8 × 50 mm made of this sintered body were subjected to a dilatometric measurement of the expansion characteristic.
Als Vergleichssystem dient eine Sinter-Korundprobenhalterung. Die Aufheizgeschwindigkeit beträgt 10 Grad/Min, von 20...1100 0C.The comparison system is a sintered-corundum sample holder. The heating rate is 10 degrees / min, from 20 ... 1100 0 C.
Im Bereich 200...400 0C darf keine zusätzliche positive Längenänderung infolge eines Cristobalitgehaltes erkennbar sein.In the range 200 ... 400 0 C, no additional positive change in length due to a cristobalite content must be discernible.
Infolge der bei 600 0C vorherrschenden -Quarzausdehnung soll eine relative Längenänderung von + 0,3...0,5'$ nicht überschritten werdenDue to the prevailing at 600 0 C -Quarzausdehnung a relative change in length of + 0.3 ... 0.5 '$ should not be exceeded
Im Temperaturbereich von 950'bis 1050 0C soll die Dilato-In the temperature range from 950' to 1050 0 C the dilato-
meterkurve die Nulllinie schneiden (siehe Figur I) und infolge fortschreitender Sinterung gegenüber Sinterkorund eine zunehmend negative Längenänderung anzeigen. Die Figur I gibt den Verlauf der DiIatometerkurven der Gemenge I und II, die 2,5 h bis 1050 0C gesintert wurden, im Vergleich zur Dilatation des Stahles und der Keramiken wieder. Der Teilaustausch von Quarz durch gebrannten Kaolin oder -AIpOo dient der Senkung der Ausdehnungsspitze der Stopfmasse bei 600 0C und führt zu einer geringeren Belastung des außen auf der Ziehpfeife befindlichen Keramikkörpers und einem größeren Ausgleichseffekt gegenüber der in der Ausdehnung wesentlich höher liegenden Stahlwelle im Inneren der Ziehpfeife. Der gebrannte Kaolin oder AIpO., unterdrücken die beim Auftempern des Gemenges einsetzende Cristobalitisierung des Quarzes.meterkurve the zero line intersect (see Figure I) and as a result of progressive sintering to sintered corundum indicate an increasingly negative change in length. Figure I shows the course of the batch DiIatometerkurven I and II, which were sintered to 1050 h 0 C 2.5, compared to dilation of the steel and ceramics again. The partial replacement of quartz with calcined kaolin or -AIpOo serves to reduce the expansion peak of the plug at 600 0 C and leads to a lower load on the outside of the drawing pipe ceramic body and a greater balancing effect compared to the expansion in the much higher lying steel shaft inside the drawing pipe. The fired kaolin or AIpO., Suppress the onset of the mixture onset cristobalitization of the quartz.
Mit einer wesentlich gleichmäßigen mittelfeinen Körnung der Stopfmasse wird eine konstante genügend feste Versinterung und damit für die Funktion notwendige und günstige Kompressibilität zum Ausgleich der Ausdehnungsunterschiede Keramik-Stahl erreicht.With a substantially uniform medium-fine grain of the stuffing a constant sufficiently solid sintering and thus necessary for the function and favorable compressibility to compensate for the expansion differences ceramic-steel is achieved.
Der Feldspatgehalt und das Ka2CO., sind die bestimmenden Bestandteile für die oberhalb 600 C beginnende Versinterung.The Feldspatgehalt and the Ka 2 CO., Are the determining components for the above 600 C incipient sintering.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |