AT261471B

AT261471B - Feuerfester, basischer, gebrannter oder ungebrannter Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: AT261471B
Application number: AT750365A
Authority: AT
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke Ag
Priority date: 1965-08-13
Filing date: 1965-08-13
Publication date: 1968-04-25
Also published as: LU51703A1

Description


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  Feuerfester, basischer, gebrannter oder ungebrannter Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung 
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 Schwindung des Materials zu vermindern oder zu beseitigen. Zugaben in derart hohen Prozentsätzen bringen jedoch soviel Eisen in das Material, dass darunter die Feuerfestigkeit leidet. 



   Die Erfindung betrifft somit feuerfeste, basische, gebrannte oder ungebrannte Formkörper auf Magnesiagrundlage mit einem von einem Ferrochromzusatz stammenden Chromgehalt. Diese kennzeichnen sich erfindungsgemäss dadurch, dass der Chromgehalt zur Gänze in Form von Ferrochrom bzw. nach einer Temperaturbehandlung in Form der daraus entstandenen Verbindungen vorliegt, wobei das Ferrochrom im Ausgangsmaterial, berechnet als metallisches Ferrochrom, in einer Menge von 1 bis 5 Gew. -% und vorzugsweise 2-4 Gew.-% des den Formkörper bildenden Gesamtmaterials vorliegt, u. zw, in einer Körnung von 0 bis 2 mm und vorzugsweise 0,   2-1   mm. 



   Es ist überraschend, dass mit derart geringen Mengen an Ferrochrom bereits sehr zufriedenstellende Verbesserungen der Temperaturwechselbeständigkeit erreicht werden,   so dass   es auch vom Kostenstandpunkt aus gerechtfertigt ist, das bisher eingesetzte natürliche Chromoxyd, d. h. das Chromerz, zur Gänze durch Ferrochrom zu ersetzen. So liefert beispielsweise ein Zusatz von nur 2% Ferrochrom zu einemSteinsatz aufMagnesiagrundlage Magnesiasteine einer Temperaturwechselbeständigkeit und einer Raumbeständigkeit, wie sie mit einem Zusatz von etwa   155o   gutem Chromerz erhalten werden. 



   Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Magnesiasteines mit Ferrochromzusatz gegenüber den bisher   üblichen Magnesiachromsteinen unter Verwendung von Chromerz   liegt aber auf Grund des wesent- 
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 keine Brennschwindung. Bei einer Temperaturwechselbeständigkeitsprüfung nach der in Österreich übli- chen Luftabschreckmethode überstanden die   gebranntenMagnesiasteine   mit einem Zusatz von 2% Ferro- chrom 100 Abschreckzyklen, ohne dabei Schaden zu nehmen, während beste Magnesiasteine ohne Ferrochromzusatz schon nach etwa   3 - 6   Abschreckzyklen zu Bruch gehen. 



   Als Reaktionsmechanismus bei ferrochromhaltigen Magnesiasteinen ist anzunehmen, dass das vorerst in metallischer Form vorliegende Ferrochrom beim Steinbrand bzw. bei chemisch gebundenen Steinen während der Anheizperiode des Ofens oxydiert, der Grossteil des entstehenden Eisenoxyds, FeO, vorwiegend vom Periklas, MgO, aufgenommen wird und das gebildete Chromoxyd und ein Teil des Eisenoxyds mit der Magnesiagrundkomponente des Steines zu einem Spinell der Zusammensetzung   (Mg. Fe). Cr 0   reagiert. 



   Der Ferrochromzusatz soll nicht in zu grober Körnung erfolgen, weil dies zu örtlichen, allerdings durch einen Schleifvorgang beseitigbaren Ausblühungen und Unebenheiten der Oberflächen der Sinterkörper führt, was auf die Oxydation und die Volumsvergrösserung des Ferrochroms während des Steinbrandes zurückzuführen ist. Zweckmässig ist es, wenn mindestens 50% des angewendeten Ferrochroms in der Körnung 0,   1-1   mm vorliegen. Vorteilhaft ist es auch, wenn im erfindungsgemässen Formkörper das Ferrochrom in einer Körnung von 0 bis 0,5 mm und in einer Menge von 3 bis 5% vorliegt. 



   Die erfindungsgemässen Formkörper können in der Weise hergestellt werden, dass dem überwiegend aus Magnesia, zweckmässig Magnesiasinter, bestehenden Ausgangsstoff gekörntes Ferrochrom zugemischt wird und der so erhaltene Ausgangssatz in Steinform gepresst und gegebenenfalls gebrannt wird. 



   Der Zusatz von Ferrochrom ist jedoch nicht auf Steinkörper beschränkt, die im wesentlichen aus Magnesiasinter bestehen, sondern kann grundsätzlich auch in andern feuerfesten, basischen Körpern,   z. B. solchen mit erheblichem Dolomitgehalt, zweckmässig sind.    



   In den Rahmen der Erfindung fällt auch die Verwendung von Ferrochrom in der Art, dass dieses, bevor es der überwiegend aus Magnesia, zweckmässig Magnesiasinter, bestehenden Ausgangsmischung zugesetzt wird, durch eine Temperaturbehandlung zumindest teilweise oxydiert wird. 



   Weiters fällt in den Rahmen der Erfindung auch die Verwendung des Ferrochroms in der Form, dass ein Gemenge von Ferrochrom bzw. dessem Oxydationsprodukt mit Magnesiasinter oder Rohmagnesit, der zweckmässig aufbereitet ist, gebrannt wird und aus dem   erhaltenenBrennprodukt allein oder   unter Zumischung von weiterem Magnesiasinter Formkörper hergestellt werden, wobei an sich bekannte Kömungsmassnahmen eingehalten werden können. 



   Bei allen gemäss der Erfindung angeführten Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formkörpern auf Magnesiagrundlage unter Verwendung von Ferrochrom ist es natürlich möglich, nicht den gesamten Chromanteil durch Ferrochrom in das feuerfeste Erzeugnis einzubringen, sondern es kann auch ein Teil des Chromanteiles durch Chromerz eingebracht werden, doch soll dieser Anteil möglichst gering gehalten werden, da-wie oben bereits   erwähnt-der   im Chromerz vorhandene    AI,   -Anteil dem Steinverschleiss förderlich und daher unerwünscht ist. 

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   An Ferrochrom sind zur Zeit drei Qualitäten im Handel erhältlich,   nämlich"suraffine"mit   0,02 bis 0, 50% C, "affiné" mit 1,0-4,0% C, "carburé" mit 4,   0-10, 0%   C, die sich, wie ersichtlich, vor allem im Kohlenstoffgehalt unterscheiden. Der Chromgehalt schwankt in den einzelnen Ferrochromqualitäten zwischen etwa 66-74%, der Rest ist im grossen und ganzen als Eisen einzusetzen. Sonstige Verunreinigungen kommen im allgemeinen nur in untergeordneter Menge vor. 



   Ein Vorteil liegt in der Verwendung   von"Ferrochrom carbure"wegen   des geringen Preises, jedoch auch darin, dass diese Ferrochromqualität im Gegensatz zu den beiden andern Sorten sehr leicht zerkleinert werden kann. Die Preisrelation von "Ferrochrom carburé" zu gutem Chromerz beträgt etwa 4 :   1-5 : 1,   ist also durchaus diskutabel. 



   Als Magnesiasinter eignen sich solche aus natürlichen Magnesiten sowie auch Seewassermagnesia. 



  Da die Steine mit Ferrochromzusatz aber für extreme Beanspruchungen bestimmt sind, empfiehlt sich auch bei den Sintermagnesiten ein hoher   MgO-Gehalt ( >    90%) bei niedrigem   SiO-Gehalt ( < 2%, vor-     zugsweise < 10/0)   und ein relativ niedriger Eisengehalt ( < 6%, vorzugsweise < 4% Fe2O3). 



   Die Steine können sowohl chemisch gebunden, mit Blechmantel oder als Zellenstein, oder gebrannt zur Anwendung kommen, wobei der gebrannte Stein gegenüber dem chemisch gebundenen ein breits ausreagiertes Produkt darstellt und für besondere scharfgehende Öfen der gebrannte Stein grundsätzlich besser entspricht als der chemisch gebundene. 



   Ausführungsbeispiele :   Beispiel l :   Es wird von einer Steinmischung ausgegangen, die folgende Zusammensetzung aufweist : 
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<tb> 
<tb> Magnesiasinter <SEP> 2-5 <SEP> mm <SEP> 53%
<tb> Magnesiasinter <SEP> 0-2 <SEP> mm <SEP> 20%
<tb> Magnesiasinter <SEP> 0-0, <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 25%
<tb> Ferrochrom <SEP> carburé <SEP> 0-1 <SEP> mm <SEP> 2%
<tb> 
 
 EMI3.2 
 
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> SiOz <SEP> 0, <SEP> 8% <SEP> Mn@O@ <SEP> 0,2%
<tb> Fe2O3 <SEP> 3,9% <SEP> CaO <SEP> 2,8%
<tb> Al <SEP> 03 <SEP> 0, <SEP> 4% <SEP> MgO <SEP> 91, <SEP> 8%
<tb> 
 
Der Kohlenstoffgehalt des handelsüblichen Ferrochrom carburé beträgt   4 - 100/0.   der Chromgehalt etwa   64-70 < %o.   



   Diese Mischung wird nach Zugabe von Bindemittel in Form von 2% Schwefelsäure und 2% Wasser zu Steinen geformt, wobei als Pressdruck 1000 kp/cmz angewendet wird. Nach Trocknung werden diese Steine einem Brand im Tunnelofen unterzogen. 



   Die technologischen Prüfwerte der gemäss der Erfindung hergestellten Steine mit einem Zusatz von   2%   Ferrochrom sind nachstehend bisher üblichen Magnesiasteinen, die unter Anwendung der gleichen Sintermagnesia in gleicher Körnung hergestellt worden sind, jedoch an Stelle des Ferrochromzusatzes Sintermagnesia der Körnung 0-2 mm aufweisen, gegenübergestellt. 
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<tb> 
<tb> 



  - <SEP> Magnesiasteine
<tb> mit <SEP> 2% <SEP> ohne
<tb> Ferrochrom <SEP> Ferrochrom
<tb> Temperaturwechselbeständigkeit <SEP> über <SEP> 100 <SEP> 2-6
<tb> (Luftabschreckungen)
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> kp/cm <SEP> 340 <SEP> 680
<tb> Druckfeuerbeständigkeit <SEP> to <SEP>  C <SEP> > <SEP> 1750 <SEP> > <SEP> 1750
<tb> (DIN510642kp/cm) <SEP> ta <SEP>  C <SEP> > 1750 <SEP> > 1750
<tb> tb <SEP>  C <SEP> > <SEP> 1750 <SEP> > <SEP> 1750
<tb> 
 

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 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Magnesiasteine
<tb> mit <SEP> 2To <SEP> ohne
<tb> Ferrochrom <SEP> Ferrochrom
<tb> Raumgewicht <SEP> g/cm3 <SEP> 2, <SEP> 84 <SEP> 2,98
<tb> offenes <SEP> Porenvolumen <SEP> Vol.-% <SEP> 19, <SEP> 9 <SEP> 18,6
<tb> 
 
Beispiel 2 :

   Steinmischung nach Beispiel   1,   jedoch kommt der Stein in chemisch gebundener
Form mit Innen- und Aussenblechen versehen zur Ausführung. 



   Brennschwindung der Steine nach Brand bei   16500C   analog Beispiel 1 im Vergleich mit Magnesiasteinen ohne Ferrochromzusatz 
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<tb> 
<tb> Magnesiasteine
<tb> mit <SEP> 2% <SEP> ohne
<tb> Ferrochrom <SEP> Ferrochrom
<tb> Brennschwindung <SEP> Lin. <SEP> % <SEP> 0 <SEP> 1,5
<tb> Vol.-% <SEP> 0,1 <SEP> 3,4
<tb> 
   Beispiel 3 :   Es wird von folgender Steinmischung ausgegangen :

   
 EMI4.3 
 
<tb> 
<tb> Magnesiasinter <SEP> 2-4 <SEP> mm <SEP> 30%
<tb> Magnesiasinter <SEP> 0-2 <SEP> mm <SEP> 47%
<tb> Magnesiasinter <SEP> 0-0, <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 20%
<tb> Ferrochrom <SEP> carburé <SEP> 0-0 <SEP> 7 <SEP> mm <SEP> 3%
<tb> 
 
 EMI4.4 
 
 EMI4.5 
 
<tb> 
<tb> :SiO2 <SEP> 1, <SEP> logo <SEP> 
<tb> Fe <SEP> 0,5%
<tb> Al2O3 <SEP> 0,3%
<tb> CaO <SEP> 2, <SEP> 910
<tb> MgO <SEP> 95, <SEP> 2%
<tb> 
 
Die Steine werden in analoger Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Auch die technologischen Eingeschaftswerte der gebrannten Steine liegen etwa im Bereich wie im Beispiel 1 angeführt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Feuerfester, basischer, gebrannter oder ungebrannter Formkörper auf Magnesiagrundlage mit einem von einem Ferrochromzusatz stammenden Chromgehalt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Chromgehalt zur Gänze in Form von Ferrochrom bzw. nach einer Temperaturbehandlung in Form der daraus entstandenen Verbindungen vorliegt, wobei das Ferrochrom im Ausgangsmaterial, berechnet als metallisches Ferrochrom, in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% und vorzugsweise   2 - 4 Gew. -%   des den Formkörper bildenden Gesamtmaterials vorliegt, u. zw. in einer Körnung von 0 bis 2 mm und vorzugsweise 0, 2-1 mm.

Claims

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seine Magnesiakomponente aus einem Magnesiasinter besteht, der über 90 Gew.-% MgO, maximal 2 Gew.-%, vorzugsweise aber nicht mehr als 1 Gew.-% SiO und maximal 6 Gew.-%, vorzugsweise aber nicht mehr als <Desc/Clms Page number 5> 4 Gew.-% Fe 0 enthält.

3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er Ferrochrom mit einem Kohlenstoffgehalt von 4 bis 100/0 enthält.

4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 501o des Ferrochroms in der Körnung 0, 1-1 mm vorliegen.

5. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ferrochrom in einer Körnung von 0 bis 0,5 mm und in einer Menge von 3 bis e vorliegt.

6. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass dem überwiegend aus Magnesia, zweckmässig Magnesiasinter, bestehenden Ausgangsstoff gekörntes Ferrochrom zugemischt wird und der so erhalteneAusgangsstoff in Steinform gepresst und gegebenenfalls gebrannt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Ferrochrom, bevor es der überwiegend aus Magnesia, zweckmässig Magnesiasinter, bestehenden Ausgangsmischung zugesetzt wird, durch eine Temperaturbehandlung zumindest teilweise oxydiert wird.

8. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemenge von Ferrochrom bzw. dessem Oxydationsprodukt mit Magnesiasinter oder Rohmagnesit, der zweckmässig aufbereitet ist, gebrannt wird und aus dem erhaltenen Brennprodukt allein oder unter Zumischung von weiterem Magnesiasinter Formkörper hergestellt werden, wobei an sich bekannte Körnungsmassnahmen eingehalten werden können.