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Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen.
Bekanntlich weisen die aus Sintermagnesit hergestellten feuerfesten Steine verschiedene Mängel auf, die ihre Verwendung für manche Zwecke der metallurgischen und keramischen Industrie ein- schränken. Hiezu gehört vor allem die geringe Beständigkeit dieser Steine gegenüber schroffen Temperaturwechseln, die durch zwei Faktoren verursacht werden, einmal durch die Beschaffenheit der zwischen den Kornteilchen befindlichen Schmelzbrücken, die aus niedrig schmelzenden ternären oder quaternären Verbindungen von Magnesiumoxyd, Eisenoxyd, Kieselsäure, Kalk und Tonerde bestehen, und zweitens durch die starke thermische Volumenänderung des Sintermagnesits, der die Schmelzbrücken zwischen
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zusetzen vermögen.
Man hat versucht, die starken thermischen Volumenänderungen des Sintermagnesits dadurch aufzufangen, dass man die Kornteilchen der Sintermischung in bestimmter Weise abstufte und dem Stein eine bestimmte Porosität verlieh. Aber dadurch wird die geringe mechanische Widerstandsfähigkeit und die leichte Schmelzbarkeit der ternären oder quaternären Schmelzbrücken nicht beeinflusst und die so hergestellten feuerfesten Steine weisen nach wie vor die gleichen Mängel auf.
Man hat ferner versucht, den Sintermagnesit durch Zugabe von feuerfesten Stoffen, wie Chromerz, Korund und tonerdehaltigen Substanzen usw., ähnlich wie bei einer Betonmischung zu magern, um so die starken thermischen Volumenänderungen des Sintermagnesits aufzufangen. Dieses Verfahren wird jedoch erst dann wirksam, wenn ein grosser Teil des Sintermagnesits durch die genannten Fremdstoffe ersetzt wird. Dadurch sinkt erstens die Druckerweichungstemperatur der so hergestellten Steine sehr erheblich herunter, so dass gerade die wertvollste Eigenschaft des Sintermagnesits, nämlich seine hohe Druckerweichungstemperatur, erheblich geschädigt wird, und zweitens wird die Schmelzbarkeit der Schmelzbrücken durch die genannten Zusätze nicht günstig beeinflusst.
Ebensowenig wird durch eine Kombination dieser beiden Methoden die geringe mechanische Widerstandsfähigkeit der Schmelzbrücken verbessert oder beeinflusst.
Man hat des weiteren auch vorgeschlagen, die Druckerweichungstemperatur der feuerfesten Steine aus Sintermagnesit dadurch zu erhöhen, dass man die Schmelzbrücken der einzelnen Sinteikornteilchen mit einem kristallinen pulverförmigen Überzug von natürlichem oder künstlichem Forsterit versah. Bei einem Überzug der Sinte'kornteilchen mit einem hochschmelzenden kristallinen Stoff, wie Forsterit, wird jedoch der Schmelzzusammenhalt der Kornteilchen bei den üblichen Arbeitstemperaturen und damit die Festigkeit der Magnesitsteine beeinträchtigt. Da Forsterit erst bei 1890 C schmilzt, so tritt eine Schmelzbindung der Kornteilchen und damit im Zusammenhang eine Verfestigung der Sintermagnesitsteine erst oberhalb der bisher üblichen technischen Arbeitstemperaturen ein.
Der Zusatz von Forsterit zum Sintermagnesit erfordeit daher beim Brennen der Magnesitsteine ungewöhnlich hohe und unwirtschaftliche Brenntemperaturen. Zudem zeigen diese Steine, deren Kornteilchen mit den genannten kristallinen Überzügen versehen sind, den Nachteil, dass die Sehmelzbrücken noch mehr als bisher sp öde und unelastisch sind, bei Temperaturänderung entglasen und infolge der dadurch bedingten Volumenänderung sehr leicht zersprungen, so dass die Steine nur wenig temperaturwechselbeständig sind. Aus ähnlichen Gründen eignet sich auch Serpentin nicht als Zusatz zum Sintermagnesit bei dem Verfahren nach der E-findung.
Im Gegensatz hiezu werden der vorliegenden Erfindung gemäss dem Sinter-oder Schmelzmagnesit nicht kristalline Stoffe, sondern schwer schmelzende Gläser oder glasartige Stoffe, welche vorzugsweise der Olivin-, Gehlenit-, Melilith-, Äkermanit-, Monticellit-, Palit-, Kornerupin-, Grossular-, Anorthit-, Gismondin-, Lawsonit-, Heulanditreihe usw. entnommen sind und hohe thermische Widerstandsfähigkeit und Elastizität und geringe Entglasbarkeit aufweisen, in Griess-oder Pulverform vorteilhafterweise in Mengen bis zu 20% beigemengt. Es werden also die vorgenannten Stoffe nur insofern für das Ve'fahren nach der Erfindung verwendet, als sie sich in glasartigem Zustand befinden oder in einen solchen übergeführt worden sind und den vorgenannten Bedingungen entsprechen.
Diese Gläser, die einen genügend hohen Schmelzpunkt aufweisen, sollen zweckmässig so zusammengesetzt sein, dass die Summe aus den Prozentzahlen von Magnesia, Kalk und einem Drittel der Tonerde, dividiert durch die Summe aus den Prozentzahlen von Kieselsäure und zwei Dritteln der Tonerde, zwischen 0'5 und 1'5 liegt. Diese Gläser sollen ferner wegen des zu erzielenden hohen Schmelzpunktes einen solchen Kalkgehalt aufweisen, dass das Verhältnis von Caleiumoxyd zu Magnesiumoxyd zweckmässig unter O'l liegt.
In besonderen Fällen, bei Gegenwart von geringen Mengen von Titan-und Manganverbindungen im Glas, erweisen sich auch grössere Mengen von Caleiumoxyd gegenüber dem Magnesiumoxyd als vorteilhaft, so dass dann das Verhältnis von Magnesiumoxyd zum Calciumoxyd zwischen 0 und 1 liegen kann.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der Tonerdegehalt der Gläser relativ hoch liegt, um ein Entglasen der Gläser hintanzuhalten, und wenn die Gläser geringe Zusätze von Borsäure und Phosphorsäure sowie von Alkalien enthalten.
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Diese Gläser werden dem Sintermagnesit oder geschmolzenem Magnesit odei auch Gemischen dieser mit Chromerz, Korund usw. in feingepulverter Form zugesetzt, so dass nach Möglichkeit jedes einzelne Sintermagnesitteilchen oberflächlich von dem Glas in mehr oder weniger dicker Schicht umhüllt ist. Diese hochschmelzenden, gegen Temperaturwechsel widerstandsfähigen Gläser übernehmen an Stelle der früheren Sintermagnesitschmelzbrüeken, die aus den Verunreinigungen des Sintermagnesits bestehen, die Bindung der Sintermagnesitteilchen und gestatten die Anwendung der üblichen Brenntemperaturen.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass Gläser der obigen Zusammensetzung in einem Ofen bei Temperaturen über 1500 C hergestellt und dann in gepulverter Form dem Sintermagnesit oder Gemischen von Sintermagnesit mit Chiomerz, Korund usw. beigemengt werden. Man kann der Erfindung gemäss auch so verfahren, dass man möglichst eisenarmen Sintermagnesit oder Magnesiumverbindungen mit silikatischen sowie tonerdehaltigen Substanzen unter Zusatz von anorganischen oder organischen Verbindungen in obiger Zusammensetzung möglichst feinkörnig zu Briketts formt, diese bei Temperaturen über 1500 bis zum Entstehen der Glasphase niedeIbrennt, dann zerkleinert und schliesslich in Pulverform dem für die Herstellung von feuerfesten Steinen vorgesehenen Sintermagnesitgemisch beimengt. Man kann hiebei auch von gewissen Hochofenschlacken ausgehen.
Eine weitere zweckmässige Massnahme besteht darin, dass man zu dem Sintermagnesit neben dem Zusatz der obengenannten Gläser möglichst eisenarmen Sinter-oder Schmelzmagnesit beimengt.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die in den Sehmelzbrücken des Sintermagnesits ursprünglich vorhandene Menge von Eisenoxyd, die in ganz besonderem Masse die hohe Schmelzbarkeit der Schmelz- brücken verursacht, reduziert wird.
Dabei hat es sich gleichzeitig als zweckmässig erwiesen, aus dem Sintermagnesitgemisch eine annähernd gleiche oder eine womöglich noch grössere Menge des Sintermagnesitfeinkorns vor der Zugabe der obengenannten Gläser zu entfernen, um so den Wirkungsquerschnitt für das schwer schmelzende Glasbindemittel sehr wesentlich zu erhöhen.
Durch den Zusatz von Gläsern der obengenannten Zusammensetzung wird jene mechanische und thermische Resistenz der Schmelzbrüeken zwischen den Kornteilchen des Sintermagnesits ereicht. wie sie für eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit der Sintermagnesitsteine erforderlich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen aus Schmelz-oder Sintermagnesit sowie aus Schmelz-oder Sintermagnesitgemischen mit Chromerz, Korund usw., dadurch gekennzeichnet, dass dem Magnesit vor dem B'ande Gläser oder glasartige Stoffe hoher thermischer Widerstandsfähigkeit und Elastizität und geringer Entglasbarkeit beigemengt werden, wobei das Gemisch bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt der glasartigen Stoffe oder solche liefernden Zusatzstoffe gebrannt wird.