AT229780B - Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit feuerfester Steine gegen den Angriff schmelzflüssiger Schlacken, Glasflüsse, aggresiver Gase usw. - Google Patents

Description

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   Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit feuerfester Steine gegen den Angriff schmelzflüssiger Schlacken, Glasflüsse, aggresiver Gase usw. 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der   Widerstandsfähigkeit   feuerfester Steine gegen den Angriff von Metallschlacken, Glasflüssen, aggressiven Gasen usw. Dieses Verfahren bezweckt eine
Verbesserung der feuerfesten Produkte durch die Beeinflussung ihrer Benetzbarkeit. 



   Es ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 936620 bekannt, bei der Herstellung von Silikasteinen Alu- miniumphosphat als Bindemittel zuzusetzen. Dabei wird der Ausgangsmasse sowohl Tonerde als auch
Phosphorsäure in einem solchen Verhältnis zueinander zugesetzt, dass im gebrannten Erzeugnis Tonerde und Phosphorsäure in dem für Orthophosphat kennzeichnenden Mengenverhältnis vorliegen. An Stelle von
Tonerde können auch Tonerdehydrate, Aluminiumsilikate, z. B. Kaolin, zugesetzt werden. 



   Die Praxis ergab nun, dass beim Betrieb von mit solchen Erzeugnissen zugestellten Öfen bei hohen
Temperaturen das Aluminiumphosphat zerfällt. Die dadurch eintretenden nachteiligen Wirkungen des Aluminiumoxyds in Gegenständen, die wesentlich aus freiem   Silo.   bestehen, sind allgemein bekannt. 



   In der USA-Patentschrift Nr. 2, 805, 174 wird vorgeschlagen, gebrannte feuerfeste Körper mit Hilfe von Vakuum und Überdruck sowie erhöhter Temperatur mit konzentrierter Phosphorsäure zu imprägnieren, um auf diesem Wege zu einem dichten feuerfesten Material zu kommen. 



   Diese Methode ist sehr aufwendig und führt nicht zu dem erwünschten Ziele, da die eingebrachten grossen Mengen an    P,      Os   nicht gebunden werden können, sondern bei höheren Temperaturen ausrinnen und verdampfen. 



   Nach der USA-Patentschrift Nr. 2, 660, 536 und der österr. Patentschrift Nr. 204468 wird eine Behandlung von ungebrannten basischen feuerfesten Produkten, welche noch freies   MgO   enthalten müssen, mit sauren Phosphatlösungen oder Phosphorsäure vorgeschlagen. Dadurch sollen diese Erzeugnisse gegen Wasser beständig werden. 



   Die Reaktion des   P      o   mit den basischen Oxyden hat jedoch ein starkes Absinken der Feuerfestigkeit zur Folge. 



   Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Erzeugnisse, welche die nachteilige Wirkung des Aluminiumoxyds nicht aufweisen. Sie besteht darin, dass die gebrannten feuerfesten Gegenstände, bevor sie mit den Schlacken oder den Glasflüssen oder den aggressiven Gasen in Berührung kommen, mit Phosphorsäure getränkt werden und ist dadurch gekennzeichnet, dass Abfallphosphorsäure verwendet wird, wie sie z. B. bei der Metallbeizerei anfällt. Vorzüglich geeignet erwies sich eine Abfallphosphorsäure von den Elektropolierbädem, da durch die in diesen enthaltenen Chromverbindungen die Schlackenwiderstandsfähigkeit noch weiter erhöht wird. Dabei kann das Tränken der Gegenstände vor oder nach dem Einbau, in situ, durch Tauchen, Streichen oder Spritzen erfolgen. 



   So getränkte Gegenstände können sofort erhitzt werden. Die Phosphorsäure gibt dabei allmählich das Wasser ab und geht dabei in die wasserunlösliche Metaphosphorsäure über und reagiert mit den Oxyden des feuerfesten Materials. 



   Im Gegensatz zur USA-Patentschrift Nr.   2, 805, 174   werden nach der Erfindung nicht alle Poren mit Phosphorsäure ausgefüllt, sondern nur die äussere und innere Oberfläche   (Porenwände) mitP. O und ändern   

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 beständigkeit ist auf die Verhinderung des Eindringens der Schmelze in das Steinmaterial zurückzuführen, wodurch die Reaktionsoberfläche stark verkleinert wird. Die Wirkung des erfindungsgemässen Verfahrens ist am besten mit dem Effekt von Silikonen gegen Wasseraufnahme bei Baustoffen zu vergleichen. Gemäss der Erfindung wird das wirksame Mittel nur dort aufgenommen, wo es notwendig ist, d. h. dort, wo ein Angriff durch Schmelzen oder Gase erfolgen könnte.

   Würde man dagegen diese relativ teuren Agenzien gleichmässig als Bindung in das feuerfeste Material einarbeiten, so wäre ihre Wirkung viel geringer. Die nach unserer Erfindung in das Steinmaterial eingebrachte Menge an wirksamen Stoffen beträgt 0, 5 bis 5   Gew.-%, ist   also gering. 



   So getränkte Gegenstände weisen eine erheblich höhere Widerstandsfähigkeit gegen Schlacken, Schmelzen und Gase auf. Ein Elektroofendeckel z. B., der hergestellt aus den üblichen Silikasteinen nur bis 160 Chargen hielt, kann, hergestellt aus den erfindungsgemäss behandelten Silikasteinen, etwa bis   200 - 210   Chargen verwendet werden. Vergleichsversuche an behandelten und unbehandelten Silikasteinen ergeben, dass unter anderem Basaltschmelzen, Eisenoxyd-, Kalk-, Glas- und Sodaschmelzen, mit den behandelten Steinen nur oberflächlich reagieren, während in nicht behandelten Steinen diese tief eindringen und stark reagieren. 



   Durch die Erfindung wird auch die Druckfeuerbeständigkeit beträchtlich erhöht, bei einem üblichen Silikastein z. B. von ta 16300C auf ta 16700 C. Die Feuerfestigkeit erhöht sich bei diesen Silikasteinen um 1 1/2 Segerkegel von 33 1/2 auf 35. 



   Vergleichsversuche an behandelten und unbehandelten Schamottesteinen ergaben z. B., dass auch hier bei behandelten Steinen Basaltschmelze, Glasschmelze, Sodaschmelze usw. nur oberflächlich mit dem Stein reagieren, während in unbehandelte Steine solche Schmelzen tief eindringen und reagieren. 



   Um das Eindringen der Phosphorsäure in die Gegenstände zu erleichtern, kann dieser noch ein Netzmittel zugesetzt werden. 



   Erfolgt das Tränken durch Streichen oder Spritzen, ist darauf zu achten, dass die Phosphorsäure auch entlang von in den Gegenständen gegebenenfalls vorhandenen Rissen eindringt, da vor allem an diesen Stellen insbesondere der Angriff von Schlacken, Schmelzen und aggressiven Gasen erfolgt. 



   Die Menge der einzubringenden Phosphorsäure ist von dem Zweck und der Porosität der zu behandelnden feuerfesten Körper abhängig. In das feuerfeste Material bzw. im ungünstigsten Fall in dessen Randzone, sollen nach der Behandlung laut Erfindung mindestens 0, 1    Gew.-% P,0   enthalten sein. 



   Die Erfindung eignet sich weiter zur Verbesserung der Schlackenbeständigkeit von feuerfesten Gegenständen aus Schamotte,   Chromerz,   Siliciumcarbid, Mullit, Sillimanit, Quarzit, Korund usw. Erzeugnissen. 



   Bei Siliciumcarbid wurden aus feinem SIC mit 15% reinem Kaolin, 10% Kaolin + 6% Fensterglas (entsprechend ungefähr   l%   Alkalizusatz), sowie mit   14ufo   Kaolin + 2%   FeO, Je   2 Platten geformt, getrocknet und bei 13000C gebrannt. Die Proben mit Alkali-und Eisenoxydzusatz zeigten dabei schon etwas Verglasung. Die Hälfte der Proben wurde dann mit konz. Hs   PO   getränkt und anschliessend mit den ungetränkten Stücken auf 15000C erhitzt. Die ungetränkten Proben zeigten bei allen Versätzen eine bedeutend stärkere Zersetzung. 



   Die Verminderung der Benetzbarkeit wird durch das erfindungsgemässe Hinzutreten von   Cr.O bzw.   



    CrPO     zu P. C.   stark erhöht, u. zw. viel mehr als rein additiv berechnet. 



   Beispiel : Benetzung eines Silikasteines durch Geräteglas.   Randwinkel bei 11000C :   
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<tb> 
<tb> Silikastein <SEP> unbehandelt <SEP> 400
<tb> Silikastein <SEP> + <SEP> 4, <SEP> 640/0 <SEP> P <SEP> % <SEP> 05 <SEP> 1100 <SEP> 
<tb> Silikastein <SEP> + <SEP> 2, <SEP> 450/0 <SEP> cr% <SEP> Os <SEP> 650 <SEP> 
<tb> Silikastein <SEP> + <SEP> 3, <SEP> 90% <SEP> P <SEP> O <SEP> + <SEP> 0, <SEP> 75% <SEP> Cr <SEP> O <SEP> 150  <SEP> 
<tb> 
 
Dieser Effekt wurde bis jetzt nicht erkannt und ausgenützt. 



   Im Gegensatz zur USA-Patentschrift Nr. 2, 660, 536 und zur österr. Patentschrift Nr. 204468 ist bei unserer Erfindung die Anwendung auf basisches feuerfestes Material nicht vorgesehen, da durch   P   205 die Feuerfestigkeit der basischen Oxyde stark herabgesetzt wird und diese Steine gegen Schlacken ohnehin beständig sind. 



   In der deutschenPatentschrift Nr. 952513 ist vorgeschlagen, zur Verringerung der Benetzbarkeit feuer- 

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 fester Steine die der Einwirkung von aggressiven Stoffen ausgesetzten Oberflächen mit einer rauhen nicht glänzenden Schicht zu überziehen, die chemische Verbindungen enthält, die einen Faktor für die additive Berechnung der Oberflächenspannung für Gläser und Glasuren bei einer Bezugstemperatur von 9000C von etwa drei und darunter aufweisen, insbesondere Vanadium. Wie aus der Praxis bekannt, führt diese Massnahme nicht zum Erfolg. 



   Im Gegensatz zu andern Verfahren wird erfindungsgemäss die Verminderung der Benetzung durch Schlacken usw. schon mit relativ geringen Zusätzen an wirksamer Mitteln, welche billig und leicht in das feuerfeste Material eingebracht werden können, erzielt. Dabei werden zusätzlich auch die ändern feuerfesten Eigenschaften verbessert. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit feuerfester Steine gegen den Angriff schmelzflüssiger Schlacken, Glasflüsse, aggressiver Gase usw., bei welchem die Steine mit Phosphorsäure behandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Steine mit einer Chromverbindung enthaltende Abfallphosphorsäure, wie sie bei der Metallbeizerei oder von den Elektropolierbädern anfällt, behandelt werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass verdünnte Phosphorsäure mit einem Gehalt von 50 < '%)HPO verwendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verdünnten Phosphorsäure ein Netzmittel, z. B. Sulfitablauge, zugesetzt wird.

   4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in die Oberflächenschicht der behandelten Steine nicht weniger als etwa 0, 1% Phosphorsäure, berechnet als PO, eingebracht wird.