Feuerleichtsteine und Feuerbetone

Mit seinen Feuerleichtsteine und Feuerleichtbetonen verfügt Promat über jahrzehntelange Erfahrung auf dem Gebiet der Feuerfestzustellung. Wir sind kompetenter Partner sowohl für Hersteller als auch für Betreiber der entsprechenden Anlagen. Unsere feuerfesten Steine tragen in der Wärmedämmzustellung wesentlich mit dazu bei, im Brennaggregat einen Verfahrensablauf mit dem Ziel optimaler Stoffumläufe bei geringen spezifischen Kosten zu realisieren. Besondere Beachtung findet dabei der spezifische Energieverbrauch, der durch den Einsatz moderner Wärmedämmstoffe niedrig gehalten wird.
Technologie

Feuerleichtsteine und Feuerbetone

Feuerfestmaterialien (Feuerleichtsteine, Betone, Bindemittel, Zubehör)
Wärmedämmstoffe wie Feuerleichtsteine und Betone werden normalerweise für die Feuerfestauskleidung thermischer Industrieanlagen wie Öfen verwendet. Mit ihrer hohen Porosität und niedrigen Wärmeleitfähigkeit senken sie die Beheizungsanforderungen durch bessere Kontrolle von Wärmeverlusten.

Feuerleichtsteine sind geformte, feuerfeste Erzeugnisse mit einer Gesamtporosität > 45% und einer Anwendungstemperatur von mindestens 800 °C. ASTM C 155-70 und DIN EN 1094 definieren die Temperatur (Klassifikationstemperatur – KT), bei der die Schwindung des Materials nicht mehr als 2 % beträgt, sowie die Maximalrohdichte.

Feuerleichtsteine werden überwiegend in Rechteck- oder Wölberformaten hergestellt. Ganz- und Halbwölber für runde Formen lassen sich aus den rechteckigen Formaten schneiden und können so dem Radius angepasst werden.

Die maximale Größe der Feuerleichtsteine wird durch das Herstellverfahren begrenzt, da nur bis zu bestimmten Größen gleichmäßige Eigenschaften eingestellt werden können. Werden größere Formate (z.B. Hängeblöcke und Rollendurchführungen) hergestellt, erfolgt dies durch Verkleben kleinerer Formate mit feuerfesten Klebern. In der Regel ist die Festigkeit der Klebestelle höher als die der Feuerleichtsteine selbst. Dabei ist es wichtig auf die Verarbeitungshinweise der verwendeten Feuerfestkleber zu achten, da diese empfindlich gegenüber extremen Witterungs- bzw. Klimaeinflüssen sind.

Vermiculit ist ein 3-Schicht-Mineral, welches bei schnellem Erhitzen über 700 °C ziehharmonikaartig expandiert. Durch den Druck des verdampfenden Zwischenschichtwassers vergrößert sich das ursprüngliche Volumen bis zum 20- bis 30fachen. Dieses so genannte exfolierte Vermiculit (Schüttdichte 60-200 kg/m3) dient als Rohstoff zur Herstellung von Vermiculitsteinen, -platten und -formstücken. Als Bindemittel werden Ton, Zement, Wasserglas und Phosphate verwendet.

Perlite sind glasförmig erstarrte, wasserhaltige Eruptivgesteine. Das Wasser wurde bei der Gesteinsbildung unter hohem Wasserdampfdruck vom Magma aufgenommen und kann bei raschem Erhitzen entweichen. Es entsteht Blähperlit mit einer Schüttdichte von 35-150 kg/m3. Die Herstellung von Steinen, Platten und Formkörpern erfolgt ähnlich wie beim Vermiculit. Aufgrund einsetzender starker Schwindung liegt die Anwendungsgrenze dieser Produktgruppe bei 750-1000 °C.

Feuerbetone sind ähnlich zusammengesetzt wie Feuerleichtsteine und komplettieren zusammen mit den Bindemitteln und anderem Zubehör unsere Palette von Feuerfestprodukten.
Eigenschaften und Anwendungshinweise
Die Anforderungen an Feuerleichtsteine sind vielfältig und stehen teilweise im Widerspruch zueinander:

Zum einen
  • hohes Dämmvermögen und geringe Rohdichte,
zum anderen
  • ausreichende mechanische Festigkeit, aber ebenfalls gute Bearbeitbarkeit.
Weiterhin werden
  • hohe thermische Beständigkeit unter vielfältigen atmosphärischen Bedingungen
  • sowie Beständigkeit gegenüber Temperaturschocks und -wechseln
gefordert.

Für das Einsatzverhalten von Feuerleichtsteinen ist die Betriebsweise der Industrieöfen entscheidend. Bei kontinuierlich betriebenen Anlagen spielt die Baumasse der Feuerfestzustellung für die energetische Effektivität eine untergeordnete Rolle. Wesentlich für den ökonomischen Betrieb ist der Grad der Wärmedämmung, so dass Steine mit möglichst niedrigen λ-Werten bevorzugt werden.

Als Faustregel gilt:
Je niedriger die Rohdichte, umso geringer ist auch die Wärmeleitfähigkeit. Aus der Existenz eines Minimums der Wärmeleitfähigkeit und dessen Verschiebung zu höheren Rohdichten bei höheren Temperaturen ergibt sich die Forderung nach einer der Einsatztemperatur angepassten Rohdichte.

Besondere Kenntnisse werden hinsichtlich der maximalen Anwendungstemperaturen benötigt. Die Klassifikationstemperatur als Herstellerinformation wird üblicherweise an halben Normalsteinen im Labor bestimmt, wobei die Schwindung bei allseitiger Temperaturbeaufschlagung nach 24h maximal 2% sein darf.

In der Praxis liegt der Schwindungs- und Erweichungsbeginn, bedingt durch lange Einwirkung hoher Temperaturen, statische Belastungen, Vibrationen, reduzierende Atmosphäre oder durch flussmittelhaltige Dämpfe (z.B. Alkalien), ca. 100–200K unter der im Labor labormäßig ermittelten Klassifikationstemperatur.

Bei chemischem Angriff durch gas- und staubförmige Bestandteile der Ofenatmosphäre ist Folgendes zu beachten:
  • Reduzierende Ofenatmosphären erfordern Steine mit niedrigem Eisengehalt (Kohlenstoffbursting). Weiterhin wurde festgestellt, dass in reduzierender Atmosphäre höhere Schwindungen auftreten. 
  • Alkalische Dämpfe und Kondensate führen zu Gefügeveränderungen und Schmelzphasen (Alkalibursting). 
  • CaO-gebundene Steine sind infolge kurzer Sinterbereiche empfindlich gegen Überhitzung. 
  • Schwefelgehalte im Stein können bei Elektroöfen die Heizelemente angreifen. 
Die in manchen Prospekten angegebenen Wärmeleitfähigkeiten gelten für normale Atmosphären. Die Werte ändern sich beispielsweise unter Schutzgas. Bei H2-Atmosphäre kann die tatsächliche Wärmeleitfähigkeit bis zu 7-mal höher sein. Weiterhin verändert sich der Wärmefluss durch erhöhten Ofendruck. Im Vakuum verringert sich die Wärmeübertragung über die Gasphase.

Wesentlich informativer als die Klassifikationstemperatur bzw. Schwindung sind Messungen des thermomechanischen Verhaltens wie die Druckfeuerbeständigkeit und das Druckdauerstandverhalten.

Weiterführende Informationen entnehmen Sie bitte unserem "Handbuch High Performance Insulation", das Sie hier bestellen können.
Einsatzgebiete und Produktportfolio
Öfen und thermische Industrieanlagen:
  • petrochemische Industrie
  • Keramikindustrie
  • Glasindustrie
  • Eisenmetallerzeugung und -verarbeitung
  • NE-Metallerzeugung und -verarbeitung
  • industrielle Prozessöfen

Feuerleichtsteine
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Feuerbetone
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