AT200055B

AT200055B - Hochfeuerfester Werkstoff

Info

Publication number: AT200055B
Authority: AT
Inventors: Franz Quidenus; Theodor Dr Skutta
Original assignee: Franz Quidenus; Theodor Dr Skutta
Priority date: 1956-06-09
Filing date: 1956-06-09
Publication date: 1958-10-10

Description

Hochfeuerfester Werkstoff
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;essierende Schmelzpunkte liefert, sind die unteren Erweichungspunkte auch dann noch im Vergleich zu dem Dreistoffsystem CaO-AlOg-SiQz im Mittel um rund 3000 höher, wenn statt der reinenZirkonerde Zirkonsilikat bzw. Kieselsäure in einem beträchtlichen Hundertsatz enthaltende Zirkonmineralien eingebaut werden.

Die aus dem Dreistoffsystem CaO-AlOg-ZrObzw. aus dem Vierstoffsystem CaO -Al O- Zr02 - Si02 stammenden feuerfesten Gemenge sind, abgesehen von ihrer bei den meisten Ansätzen grossen Beständigkeit gegen die Druckbeanspruchung bei hohen Temperaturen, auch noch insbesonders durch ihre beträchtliche Unempfindlichkeit gegen unstetige'Wärmeschwankungengekennzeichnet. Diese hohe Tem- peraturwechselbeständigkeit kann noch wesentlich gesteigert werden, wenn dem Ansatz einige Prozente Lithiumoxyd, vorzugsweise als Lithiumkarbonat oder Lithiumaluminat, zugeschlagen werden.

Bekanntlich bildet Lithiumoxyd mit Kieselsäure das einzige, in definierten Individuen kristallisierende AlkaliSilikat aus und verändert das Gefüge einer keramischen Masse in dem Sinne, dass gröbere Körner entstehen und dadurch die Temperaturwechselbeständigkeit des Endproduktes verbessert wird. Da erfahrunggemäss schon wenig Lithiumoxyd genügt, um diese erwünschte Eigenschaft eines feuerfesten Werkstoffes einzustellen, wirkt dieses nicht senkend auf den Schmelzpunkt ein, obgleich es an sich als Oxyd eines Alkalimetalles stark basisch ist.

Die gemäss der Erfindung aus handelsüblichen Ausgangsstoffen herstellbare Masse mit derderzeithöchsten Grenztemperatur von rund 17000 für die beginnende Erweichung unter der normgemässen Druckbelastung von 2 kg/cm2 des Ofenbaustoffes, sowie mit einer an Cordieritmassen herankommenden Tempera- turwechselbeständigkeit enthält :
7,5 % Kalziumoxyd
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3,5 % Lithiumoxyd.

Die einzelnen Bestandteile eines der gegenständlichen Drei-Vier-oder Fünfstofk/bi. eme werden je nach ihrem Verwendungszweck in teilweise feinvermahlener Form, das Aluminiumoxyd (Sinterkorund) und das oder die Zirkonmineralien aber unter Umständen auch in einer der geforderten mechanischen Festigkeit der Masse angeglichenen gekörnten Form, z. B. nach der Fullerkurve, gemischt, mit Wasser angeteigt und in Art einer Betonmasse durch Giessen, Einstreichen oder Einrütteln verformt. Nach etwa 6 Stunden beginnt das Gemenge ohne Kaltschwindung abzubinden und hat nach 24 Stunden zwei Drittel und nach weiteren 4 Tagen vier Fünftel jener Festigkeit erreicht, welche endgültig nach einem Monat Feuchtlagerung des Gegenstandes angenommen wird.

Es ist zu empfehlen, einen für die Verwendung als hochfeuerfesten Gebrauchsgegenstand aus der Zirkonmasse hergestellten Körper bei einer Temperatur von rund 10000 kurzzeitig vorzuglühen, um das unvermeidliche, nach dem Abbindeprozess verbleibende Restwasser vollständig auszutreiben und dadurch den Gegenstand von allfälligen Spannungen zu befreien.

Bei der Entwicklung einiger auf den vorbeschriebenen Oxydsystemen aufgebauter Sondermassen wurde u. a. eine Gruppe gefunden, welche sich durch ihren ausserordentlich grossen Widerstand gegen den chemischen Angriff von geschmolzenem Eisen und von Schlackeschmelzen auszeichnet. Solche Massen enthalten verhältnismässig viel Sinterkorund, dagegen bezogen auf den Anteil an Kalziumaluminat nur 2, 3 % - 16, 5 % Zirkonoxyd bzw. eine aliquote Menge kieselsäurehältiger Zirkonmineralien. Es konnte festgestellt werden, dass das Zirkonoxyd hinsichtlich seiner Acidität, wenigstens in bezug auf die gegenständ lichen Ansätze, durch Kieselsäure ersetzt werden kann, von welcher dann gewichtsmässig ein Viertel jener Menge in den Versatz einzubringen ist, welche an Zirkonoxyd entfällt.

Eine Steigerung des Silikatanteiles bewirkt ebenso wie eine Verminderung der Gesamtmenge des sauren Zuschlages, d. i. der reinen Zirkonerde bzw. des Zirkonoxyd-Silikatgemisches, dass die in eine Eisen und darübergelagerte Schlackenschmelze eingetauchten oder diese aufnehmenden Gegenstände in kurzer Zeit zersetzt werden und zer fallen. Die Erklärung für diese Erscheinung dürfte zwanglos durch die Annahme gegeben sein, dass nicht durch den sauren Zirkonzusatz neutralisiertes Kalziumoxyd in Kalziumferrit umgesetzt wird, ebenso aber auch saure Bestandteile im Überschuss, insbesondere in Form der Kieselsäure, primär zur Bildung von Eisensilikaten und möglicherweise sekundär auch zur Bildung vonEisenzirkonverbindungenführen können.

In diesem Zusammenhange wurde ergänzend festgestellt, dass die Korrosionsbeständigkeit des Ansatzes in weitgehendem Ausmasse von der Menge des zugesetzten eisenfreien Sinterkorundes unabhängig ist, mit welchem wieder der Erweichungspunkt, wie eingangs ausgeführt, beträchtlich über den Schmelzpunkt des Eisens und seiner Oxyde hinaufgesetzt werden kann. Bei der zuletzt angegebenen hochfeuerfesten Masse übernimmt somit die reine bzw. mehr oder minder kieselsäurehaltige Zirkonerde die Aufgabe, einer

reaktionshemmenden Substanz, während sie als hochfeuerfester Zuschlagstoff wegen ihres relativ geringen Anteiles am gesamten Ansatz nicht zur Auswirkung kommt und in dieser Beziehung durch Sinterkorund ersetzt werden muss.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Hochfeuerfester Werkstoff, bestehend aus praktisch eisen-und kieselsäurefreiem Kalziumaluminat (weissem Tonerdeschmelzzement) und mineralischen Beimengungen, dadurch gekennzeichnet, dass er als hochhitzebeständigen Zuschlag im wesentlichen Zirkonerde und/oder Zirkonsilikat enthält.

Claims

2. Hochfeuerfester Werkstoff nach Anspruch 1, insbesonders geeignet für die Herstellung beliebiger, durch geschmolzenes Eisen oder Schlacken praktisch unangreifbarer feuerungstechnischer Geräte oder Verkleidungen, dadurch gekennzeichnet, dass er bezogen auf den Anteil an Kalziumaluminat, 2, a 0/0- 16, 5 % reine Zirkonerde bzw. diese ergänzend, nur soviel Zirkonmineralien enthält, dass sein Gesamtgehalt an Kieselsäure ein Viertel der Gesamtmenge des Zirkonoxydes nicht überschreitet.

3. Verfahren zur Herstellung eines hochfeuerfesten Werkstoffes nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsmasse aus Tonerdeschmelzzement, Zirkonverbindungen und Wasser Lithiumoxyd bzw. Lithiumsalze in einem Verhältnis zwischen 0,2 o und 5, 5 lu, bezogen auf den Anteil an Kalziumaluminat, zugeschlagen werden.