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Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf splitterfeste, feuerfeste und chemisch neutrale Si, eine oder andere feuerfeste Materialien und besteht insbesondere in der chemischen und physikalischen Zusammensetzung der Steine, die denselben die nachstehend beschriebenen bedeutenden physikalischen und chemischen Eigenschaften verleiht.
Feuerfeste Produkte aus Magnesit, Dolomit oder Chromerzen sind bekannt. Man hat solchen Materialien Aluminiumoxyd, Eisenoxyd od. dgl. zugesetzt, als Bindemittel Tonerdezement verwendet, Chromerze mit Magnesia, Ton und Magnesiumchlorid od. dgl. gebunden, ferner Chromsäure und Magnesia gemischt, verpresst und gebrannt, um Filter u. dgl. zu bilden. Man hat ferner Chromerze mit gesintertem oder geschmolzenem Magnesit gemischt. Viele metallurgische Prozesse sind beschränkt oder gehemmt durch die Unzulänglichkeit der feuerfesten Materialien hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit gegen die Einwirkungen der Charge und Temperaturbedingungen.
Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Steines, bei dem die oben beschriebenen Übelstände zum grossen Teile vermieden sind. Dies wird erzielt durch die Vereinigung folgender sehr wertvoller Eigenschaften :
1. Hohe Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe durch Schlacken oder Teilchen, die aus der Charge herrühren, u. zw. sowohl sauerer als auch basischer Natur.
2. Stark herabgesetzte Neigung, beim abwechselnden Erhitzen und Abkühlen zu splittern.
Gemäss der Erfindung kommen diese bedeutenden Eigenschaften in dem gebrannten Stein dadurch zustande, dass Chromeisenerz und totgebrannter Magnesiaklinker mit einem beträchtlichen Anteil an Kalk miteinander vereinigt werden, u. zw. zur Erzielung der besten Ergebnisse in der Weise, dass im Gemisch sowohl grobe als auch feine Materialien vorliegen, wobei der Chromit ganz oder teilweise den groben Bestandteil bildet.
Die zur Herstellung des Steines verwendeten Materialien bestehen aus : A. 1. Chromeisenerz und
2. Magnesiaklinker, der normalerweise ungefähr 15-25% Kalk (CaO), 4-8% Kieselsäure (SiOJ und 6-9% Eisenoxyd (FeOg) enthält und bei 1400 C oder einer höheren Temperatur totgebrannt oder gesintert worden ist, so dass die nicht gebundene Magnesia in das inerte Mineral Periklas (MgO. FeO) übergeführt ist, oder : B. 1. Chromeisenerz und
2. totgebrannter oder gesinterter körniger Magnesit, wie z. B. österreichischer gekörnter Magnesit, der bei 1400 C oder einer höheren Temperatur gebrannt worden ist, und
3. a) totgebrannter gekörnter Dolomit, wie er für offene Herdofenböden verwendet wird, oder b) Kalk in einer andern geeigneten Form.
Der Anteil des für die Herstellung dieses Steines verwendeten Chromeisenerzes kann von ungefähr 15-50% verändert werden.
Die vorzugsweise Zusammensetzung dieser Steine beträgt ungefähr 30% Chromeisenerz und 70% totgebrannten oder gesinterten Magnesiaklinker mit ungefähr 18% Kalkgehalt, wie er gewöhnlich aus dem dolomitischen Magnesit des Grenville Distriktes in Quebec für die Verwendung bei der Stahlherstellung in offenen Herdöfen hergestellt wird. Der Magnesiaklinker kann jedoch durch einen unmittelbar totgebrannten Magnesit, z. B. amerikanischen oder österreichischen Magnesit, ersetzt werden, dem äquivalente Mengen von Kalk, der als totgebrannter Dolomit oder in einer andern geeigneten Form eingeführt wird, einverleibt sind.
Wohl kann ein ziemlich entsprechender splitterfester Stein auch ohne die Einführung
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Bindewir1. ïmg der Stein für den allgemeinen Gebrauch nicht genügend mechanisch fest.
Innerhalb der Grenzen von 15-50% Chromeisenerz sind die Steine mit Kalkgehalt gewöhnlich mechanisch stärker, wenn sie den niedrigeren Anteil an Chromit enthalten. Die zu wählende besondere Zusammensetzung hängt von den erwünschten besonderen Eigenschaften ab und kann auch ausserhalb der angegebenen Grenzen verändert werden, um diese Eigenschaften bis zu einem höchsten Grade zu entwickeln.
Für die Erzielung eines besonders hochsplitterfesten Steines ist die Festlegung der Teilchengrösse von grundlegender Bedeutung. Es ist wesentlich, dass nicht nur sowohl grobe als auch feine Materialien vorliegen, sondern auch, dass der Chromit ganz oder teilweise den groben Bestandteil bildet, da es sich gezeigt hat, dass feiner Chromit und grober Magnesit nicht zu Steinen höchster Splitterfestigkeit führen.
Die in der Tabelle angegebenen Zusammensetzungen und Korngrössen stellen einzelne derjenigen bei der Herstellung der Steine benutzten Zusammensetzungen und Korngrössen dar, die-wenn auch
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nicht alle im selben Masse-die oben aufgezählten erwünschten Eigenschaften besitzen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese besonderen Zusammensetzungen und Korngrössen beschränkt.
Die Splitterproben, auf die in der Tabelle Bezug genommen ist, wurden in der Weise durchgeführt, dass der zu untersuchende Stein abwechselnd-während einer gesamten Heizperiode von 50 Minuten einer Temperatur von 12000 C ausgesetzt wurde, worauf eine zehn Minuten andauernde Kühlperiode folgte, indem der Stein einem bei Zimmertemperatur durch ein gewöhnliches elektrisches Gebläse bzw. Fächer zugeführten Luftstrom ausgesetzt wurde. Ein solcher Arbeitskreis besteht also aus einer Heizperiode und einer nachfolgenden Kühlperiode, wobei die Gesamtdauer im einzelnen Falle eine Stunde pro Arbeitskreis beträgt.
Die Bedeutung der in der Tabelle gezeigten ausserordentlichen Splitterfestigkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass ein gewöhnlicher Handelsmagnesitstein guter Normalqualität, ähnlichen Proben ausgesetzt, bei 9500 C durchschnittlich nach neun Arbeitskreisen und bei 12000 C unabänderlich im ersten Arbeitskreis zersplitterte. Demgegenüber blieben einige der untersuchten Steine gemäss der Erfindung vollständig unversehrt, wenn die Proben bei 12000 C nach 30 Arbeitskreisen unterbrochen wurden.
Der inerte chemische Charakter der Steine oder andern feuerfesten Materialien ergibt sich aus der Tatsache, dass sie in Berührung mit Silika-, Magnesit-oder Chromitsteinen gebrannt und verwendet werden können, ohne dass eines derselben beschädigt wird.
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<tb>
Korngrösse <SEP> in <SEP> Maschen <SEP> auf <SEP> 1 <SEP> cm <SEP> Splitterproben
<tb> (Anzahl <SEP> der <SEP> Arbeitskreise <SEP> vor
<tb> dem <SEP> beginnenden <SEP> Zersplittern,
<tb> Bestandteile <SEP> wenn <SEP> die <SEP> Steine, <SEP> wie <SEP> vorher
<tb> beschrieben, <SEP> abwechselnd
<tb> auf <SEP> 1200 <SEP> C <SEP> erhitzt <SEP> und <SEP> rasch
<tb> 3 <SEP> 3'75 <SEP> 5'75 <SEP> 11'25
<tb> bis <SEP> bis <SEP> bis <SEP> ! <SEP> bis <SEP> abgekehlt <SEP> wurden.)
<tb> 3-75 <SEP> 5-75 <SEP> 11-25 <SEP> 19"
<tb> 1 <SEP> Chromit.................. <SEP> 15% <SEP> 15% <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 30
<tb> Dolomitischer <SEP> Magnesit..... <SEP> 15% <SEP> 115% <SEP> 10% <SEP> 110% <SEP> I <SEP> 20%
<tb> 2 <SEP> Chromit.................. <SEP> - <SEP> - <SEP> 33'3 <SEP> - <SEP> Dolomitischer <SEP> Magnesit.....
<SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 33'3 <SEP> 33'3 <SEP> 24
<tb> 3 <SEP> Chromit.................. <SEP> 15% <SEP> 15% <SEP> - <SEP> - <SEP> Dolomitischer <SEP> Magnesit.....--17-5 <SEP> 17-5 <SEP> 35% <SEP>
<tb> . <SEP>
<tb>
Zersplitterte <SEP> nicht <SEP> nach <SEP> 30 <SEP> Arbeitskreisen
<tb>
Die Feuerfestigkeit der Steine ist durch den tatsächlichen Gebrauch derselben in offenen Herdöfen bei den höchsten dort herrschenden Temperaturen erprobt worden. Sie widerstanden nicht nur vollständig der Hitze des Ofens, sondern sie blieben auch unversehrt, als schon alle Steine um sie herum stark zersplitterten, und sie verblieben demzufolge als Vorsprung im Ofen bis dieser zur Reparatur ausser Betrieb gesetzt wurde und die Steine zur Untersuchung entfernt wurden.
Diese Steine wurden mit ungefähr 8% einer 50% igen Losung von Dextrin oder Ligninextrakt gebunden. Es können jedoch auch andere geeignete Bindemittel verwendet werden. Das Gemisch der verwendeten Stoffe wird zusammen mit der Bindemittellösung in einer Mischvorrichtung, z. B. einer Mörtelmühle, durchgemischt und kann dann in befriedigender Weise bei den für die Herstellung von Steinen gewöhnlich verwendeten Drücken geformt werden. Die Steine werden bei Zimmertemperatur stufenweise getrocknet und vor dem Brennen bis zu einer Temperatur von ungefähr 1100 C gebracht.
Das Brennen wird in der für die Herstellung von Magnesitsteinen üblichen Weise bei einer den Kegeln 16 oder 17 entsprechenden Temperatur durchgeführt.
Unter dem Ausdruck "Stein" sind selbstverständlich alle Formen zu verstehen, in welche das feuerfeste Material gebracht und sodann gebrannt werden kann.
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Process for the manufacture of refractory bricks.
The present invention relates to shatterproof, refractory and chemically neutral Si, one or other refractory materials, and consists in particular in the chemical and physical composition of the bricks, which gives them the important physical and chemical properties described below.
Refractory products made of magnesite, dolomite or chrome ores are known. Aluminum oxide, iron oxide or the like have been added to such materials, alumina cement has been used as a binding agent, chrome ores have been bound with magnesia, clay and magnesium chloride or the like, and chromic acid and magnesia have been mixed, pressed and fired to filter and. Like. To form. Chrome ores have also been mixed with sintered or fused magnesite. Many metallurgical processes are limited or hindered by the inadequacy of the refractory materials in terms of their resistance to the effects of the charge and temperature conditions.
The object of the invention is to create a stone in which the above-described inconveniences are largely avoided. This is achieved by combining the following very valuable properties:
1. High resistance to chemical attack by slag or particles from the batch, and the like. between both acidic and basic nature.
2. Greatly reduced tendency to splinter when alternately heating and cooling.
According to the invention, these important properties come about in the burned stone in that chrome iron ore and dead-burned magnesia clinker are combined with one another with a considerable proportion of lime, and the like. to achieve the best results in such a way that both coarse and fine materials are present in the mixture, the chromite wholly or partially forming the coarse component.
The materials used to make the stone consist of: A. 1. Chrome iron ore and
2. Magnesia clinker, which normally contains about 15-25% lime (CaO), 4-8% silica (SiOJ and 6-9% iron oxide (FeOg) and has been burned to death or sintered at 1400 C or higher so that the unbound magnesia is converted into the inert mineral periclase (MgO. FeO), or: B. 1. Chrome iron ore and
2. dead-burned or sintered granular magnesite, e.g. B. Austrian granular magnesite that has been fired at 1400 C or higher temperature, and
3. a) dead-burned granular dolomite, as it is used for open hearth furnace floors, or b) lime in another suitable form.
The proportion of chrome iron ore used to make this stone can be varied from about 15-50%.
The preferred composition of these bricks is approximately 30% chromium iron ore and 70% dead-burned or sintered magnesia clinker with approximately 18% lime content, such as is commonly made from the dolomitic magnesite of the Grenville district of Quebec for use in steelmaking in open hearth furnaces. The magnesia clinker, however, can be replaced by an immediately dead-burned magnesite, e.g. B. American or Austrian magnesite, the equivalent amounts of lime, which is introduced as dead-burned dolomite or in another suitable form, are incorporated.
A fairly corresponding shatterproof stone can also without the introduction
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Binding wire1. ïmg the stone is not mechanically strong enough for general use.
Within the limits of 15-50% chrome iron ore, the lime stones are usually mechanically stronger when they contain the lower amount of chromite. The particular composition to be selected depends on the particular properties desired and can also be changed outside the specified limits in order to develop these properties to the highest degree.
In order to achieve a stone that is particularly resistant to splinters, it is of fundamental importance to determine the particle size. It is essential that not only both coarse and fine materials are present, but also that the chromite wholly or partially forms the coarse component, since it has been shown that fine chromite and coarse magnesite do not lead to stones with the highest splinter resistance.
The compositions and grain sizes given in the table represent some of those compositions and grain sizes used in the manufacture of the stones, albeit the ones
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not all have to the same extent the desirable properties enumerated above. However, the invention is not limited to these particular compositions and grain sizes.
The chip samples referred to in the table were carried out in such a way that the stone to be examined was alternately exposed to a temperature of 12,000 ° C. for a total heating period of 50 minutes, followed by a ten-minute cooling period by the Stone has been exposed to a current of air supplied by an ordinary electric fan or fan at room temperature. Such a working group therefore consists of a heating period and a subsequent cooling period, the total duration in individual cases being one hour per working group.
The significance of the extraordinary splinter resistance shown in the table results from the fact that an ordinary commercial magnesite stone of good normal quality, exposed to similar samples, shattered at 9500 C on average after nine working groups and at 12000 C invariably in the first working group. In contrast, some of the stones examined according to the invention remained completely intact when the samples were interrupted at 12000 C after 30 work groups.
The inert chemical character of the bricks or other refractory materials results from the fact that in contact with silica, magnesite or chromite bricks they can be fired and used without damaging any of them.
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Grain size <SEP> in <SEP> mesh <SEP> on <SEP> 1 <SEP> cm <SEP> chip samples
<tb> (number <SEP> of <SEP> working groups <SEP>
<tb> the <SEP> beginning <SEP> splintering,
<tb> Components <SEP> if <SEP> the <SEP> stones, <SEP> like <SEP> before
<tb> described, <SEP> alternately
<tb> to <SEP> 1200 <SEP> C <SEP> heats <SEP> and <SEP> quickly
<tb> 3 <SEP> 3'75 <SEP> 5'75 <SEP> 11'25
<tb> to <SEP> to <SEP> to <SEP>! <SEP> to <SEP> have been chamfered <SEP>.)
<tb> 3-75 <SEP> 5-75 <SEP> 11-25 <SEP> 19 "
<tb> 1 <SEP> Chromite .................. <SEP> 15% <SEP> 15% <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP > 30
<tb> Dolomitic <SEP> magnesite ..... <SEP> 15% <SEP> 115% <SEP> 10% <SEP> 110% <SEP> I <SEP> 20%
<tb> 2 <SEP> Chromite .................. <SEP> - <SEP> - <SEP> 33'3 <SEP> - <SEP> Dolomitic <SEP > Magnesite .....
<SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 33'3 <SEP> 33'3 <SEP> 24
<tb> 3 <SEP> Chromite .................. <SEP> 15% <SEP> 15% <SEP> - <SEP> - <SEP> Dolomitic <SEP > Magnesite .....-- 17-5 <SEP> 17-5 <SEP> 35% <SEP>
<tb>. <SEP>
<tb>
Split <SEP> not <SEP> after <SEP> 30 <SEP> working groups
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The fire resistance of the stones has been tested by actually using them in open hearth furnaces at the highest temperatures prevailing there. Not only did they completely withstand the heat of the furnace, but they also remained unscathed when all the stones around them were already severely splintering, and consequently they remained as a projection in the furnace until it was taken out of service for repair and the stones were removed for examination.
These stones were bound with approximately 8% of a 50% solution of dextrin or lignin extract. However, other suitable binders can also be used. The mixture of the substances used is mixed together with the binder solution in a mixing device, e.g. B. a mortar mill, mixed and can then be shaped in a satisfactory manner at the pressures commonly used for the manufacture of stones. The stones are gradually dried at room temperature and brought to a temperature of around 1100 C before firing.
Firing is carried out in the manner customary for the production of magnesite bricks at a temperature corresponding to the cones 16 or 17.
The term "stone" is of course to be understood as meaning all forms in which the refractory material can be brought and then burned.