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Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Körpern und Stampfmassen
Mullit ist die mineralogische Phase, welche in allen Aluminiumsilikaten bei hohen Temperaturen entsteht. Die Zusammensetzung liegt zwischen 3 Al 2SiOz und 2A1Ps. SiOz entsprechend 72 bis 80go A1203.
Ähnlich wie Elektrokorund, kann auch Mullit im Lichtbogenofen erschmolzen und zu Steinen oder Blöcken vergossen werden.. Die erstarrte Schmelze ist weiss oder schwarzgrau, grobkristallin und fallweise etwas blasig.
Die chemische Zusammensetzung des Schmelzmullits hängt von den Ausgangsstoffen ab. Folgende Tabelle zeigt zwei Beispiele :
EMI1.1
<tb>
<tb> Mullit: <SEP> SiO2 <SEP> : <SEP> Al2O3 <SEP> : <SEP> TiO2 <SEP> :Fe2Oe <SEP> : <SEP> CaO <SEP> : <SEP> MgO <SEP> : <SEP> Na <SEP> O <SEP> : <SEP> K <SEP> O
<tb> weiss: <SEP> 20,9 <SEP> 78,4 <SEP> Sp. <SEP> 0,1 <SEP> 0,10 <SEP> 0,03 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 01%
<tb> grau <SEP> : <SEP> 23, <SEP> 9 <SEP> 71, <SEP> 3 <SEP> 2,4 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 0,54 <SEP> 0,08 <SEP> 0,44 <SEP> 0,32%
<tb>
Die mineralogische Zusammensetzung des grauen Schmelzmullits ist :
EMI1.2
<tb>
<tb> Mu11it <SEP> 65%
<tb> Korund <SEP> 5%
<tb> Glas <SEP> 3 <SEP> rP/o <SEP>
<tb>
EMI1.3
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soll.
Im Gegensatz dazu wird in der deutschen Auslegeschrift 1030753 vorgeschlagen, die Eigenschaften der Matrix wesentlich zu verbessern und dem Schmelzmullit anzugleichen. Als Bindung soll ein homogenes Gemisch von Bindeton und feiner Tonerde verwendet werden, so dass auch die Bindung etwa die chemische Zusammensetzung des Mullits hat. Der Schmelzmullit wird hier aus Bauxit und Kaolin erschmolzen und ist grau.
Erfindungsgemäss können die Schlackenbeständigkeit, Druckfeuerbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit des feuerfesten Materials aus grauem Schmelzmullit bedeutend gesteigert werden, wenn das beim Zerkleinern des Schmelzmullits anfallende Feinkorn nicht für die Herstellung der feuerfesten Massen verwendet wird.
In diesem Korn ist das Glas, welches sich leichter zerkleinern lässt, angereichert. Dieses Glas hat folgende Zusammensetzung :
EMI2.1
<tb>
<tb> Si02 <SEP> zirka <SEP> 40%
<tb> Al2O3 <SEP> zirka <SEP> 50%
<tb> TiO2 <SEP> zirka <SEP> 1%
<tb> Fe <SEP> zirka <SEP> 210
<tb> RO <SEP> +rio <SEP> zirka <SEP> 9%.
<tb>
Die im Glas enthaltenen Flussmittel reagieren leicht mit der feinkörnigen Matrix und erhöhen in ihr stark den Glasanteil, wodurch die oben angeführten Eigenschaften verschlechtert werden. Beim Zerkleinern des Schmelzmullits werden die feinenAntei1e durch Windsichten oder Absieben abgetrennt. Sie können für andere Zwecke, beispielsweise für die Herstellung von Mörteln, welche bekanntlich weniger feuerfest sein sollen, verwendet werden.
Zur Herstellung von feuerfesten Massen, welche möglichst dicht und mechanisch fest sind, werden 85 bis 70 Gew.-Teile des gereinigten gekörnten Schmelzmullits mit 15 bis 30 Gew.-Teilen Bindung, bestehend aus 25 bis 50% feuerfester Bindeton und 50 bis 75% feingemahlener Elektrokorund, kalzinierte Tonerde oder äquivalente Menge Tonerdehydrat, verwendet. Der Komaufbau der gesamten Masse soll innerhalb der bekannten Grenzen liegen, u. zw. :
EMI2.2
<tb>
<tb> Grobkorn, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 3 <SEP> oder <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> 40 <SEP> bis <SEP> 60%
<tb> Mittelkorn, <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 20%
<tb> Feinkorn, <SEP> Obis0, <SEP> 20mm <SEP> 30 <SEP> bis <SEP> 50go.
<tb>
Erfindungsgemäss kann man die vorgeschlagenen Massen auch als Stampfmassen v erarbeiten, wenn Bindemittel zugesetzt werden, welche auch bei mittleren Temperaturen, also bei 300 bis 900 C ausreichende Festigkeit ergeben. Aluminiumsulphat oder Aluminiumoxalat haben diesen Effekt. Sie können sowohl als wässerige Lösung als auch feines Pulver eingebracht werden. Im ersten Fall können die Strampfmassen bereits angemacht und plastisch, im zweiten Fall trocken geliefert werden. Es werden 0, 5 bis 2, 5% dieses zusätzlichen Binders benötigt. Die Zusätze haben keinerlei negative Auswirkung auf das Verhalten der Massen bei höheren Temperaturen.
Da die Reaktion zwischen Ton und Tonerde mit geringer Ausdehnung verbunden ist, schwinden die Massen beim Erhitzen auf höhere Temperaturen nur gering. Die physikalischen und feuerfesten Eigenschaften der erfindungsgemässen Massen sind aus folgenden Beispielen ersichtlich.
EMI2.3
einem Druck von 200 kp/cm2 zu Körpern verpresst. Nach Trocknung bei 100 C werden diese Körper 4 h bei 14500C gebrannt.
Die Daten sind :
EMI2.4
<tb>
<tb> Brennschwindung <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 2% <SEP>
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> : <SEP> 490 <SEP> kp/cm2
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 2, <SEP> 50 <SEP> g/ml
<tb> Porosität <SEP> offen: <SEP> 12,9 <SEP> Vol.-%
<tb> Wasseraufnahme <SEP> : <SEP> 5,1 <SEP> Gew.-%.
<tb>
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Druckfeuerbeständigkeit :
EMI3.1
<tb>
<tb> ta <SEP> 16100C
<tb> tm <SEP> 16900C
<tb> te <SEP> über <SEP> 17500C
<tb>
EMI3.2
gesinterte Tonerde von grosser Reinheit, feiner als 0, 035 mm ersetzt.
In diesem Fall sind die Daten :
EMI3.3
<tb>
<tb> Brennschwindung <SEP> : <SEP> 0%
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> : <SEP> 590 <SEP> kp/cm2
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 2, <SEP> 65 <SEP> g/ml
<tb> Porosität <SEP> offen <SEP> : <SEP> 10, <SEP> 4 <SEP> Vol.- <SEP>
<tb> Wasseraufnahme <SEP> : <SEP> 3,9 <SEP> Gew.-%
<tb> Druckfeuerbeständigkeit <SEP> : <SEP>
<tb> ta <SEP> 16200C
<tb> tm <SEP> noooc
<tb> te <SEP> über <SEP> 17500C
<tb>
3. In der Masse nach Beispiel 1 wurde die kalzinierte Tonerde durch weissen Elektrokorund feiner als 0, 075 mm ersetzt und 2, 5% feingepulvertes Aluminiumsulphat (mit 18 Mole Kristallwasser) zugesetzt. Diese Masse wurde mit 6% Anmachwasser als Stampfmasse verarbeitet.
Die Körper wurden bei verschiedenen Temperaturen gebrannt und hatten folgende Daten :
EMI3.4
<tb>
<tb> Nach <SEP> Trocknen <SEP> bei <SEP> 1050C <SEP> Raumgewicht <SEP> 2, <SEP> 70 <SEP> g/ml <SEP>
<tb> Kaltdruckfestigkeit: <SEP> 95 <SEP> kp/cm2
<tb> Nach <SEP> Brennen <SEP> auf <SEP> 4500C <SEP> Brennschwindung <SEP> : <SEP> 0%
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 2,69 <SEP> g/ml
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> : <SEP> 135 <SEP> kp/cm2
<tb> Nach <SEP> Brennen <SEP> auf <SEP> 10500C <SEP> Brennschwindung <SEP> : <SEP> 0% <SEP>
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 2,64 <SEP> g/ml
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> : <SEP> 510 <SEP> kp/cm2
<tb> Nach <SEP> Brennen <SEP> auf <SEP> 14500C <SEP> Brennschwindung <SEP> : <SEP> - <SEP> 0,1%
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> : <SEP> 1500 <SEP> kp/cm2
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 2,63 <SEP> g/ml
<tb> Porosität <SEP> offen <SEP> :
<SEP> 10, <SEP> 2 <SEP> Vol.-% <SEP>
<tb> Wasseraufnahme <SEP> : <SEP> 3,8 <SEP> Gew.-%
<tb>
Druckfeuerbeständigkeit :
EMI3.5
<tb>
<tb> ta <SEP> 1590
<tb> tm <SEP> 1630 C
<tb> tBr. <SEP> 1650 C
<tb>
EMI3.6
EMI3.7
<tb>
<tb>
75%Brennschwindung <SEP> ;-0, <SEP> 2% <SEP>
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> : <SEP> 280 <SEP> kp/cm2
<tb> Raumgewicht <SEP> : <SEP> 2, <SEP> 43 <SEP> g/ml <SEP>
<tb> Porosität <SEP> offen <SEP> : <SEP> 21, <SEP> 6 <SEP> Vol.-% <SEP>
<tb> Wasseraufnahme <SEP> : <SEP> 8,9 <SEP> Gew.-%
<tb>
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Die Temperaturwechselbeständigkeit nach DIN 1068 ergab bei allen Massen über 50 Zyklen.
PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Körpern und Stampfmassen, bei dem eine Feststoffmischung aus 70 bis 85 Gel. do grauem Schmelzmullit und 15 bis 30 Gew.- einer Mischung aus 25 bis 50 Gew.-Teilen feuerfestem Bindeton und 50 bis 75 Gew.-Teilen Tonerde feiner als 0, 09 mm hergestellt wird, die erhaltene Feststoffmischung mit Wasser vermengt, gegebenenfalls zu Formkörpern verpresst und abschliessend auf mindestens 14500C gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Schmelzmullit, der eine Körnung unter 5 mm aufweist, alle Kornanteile unter 0,2 mm eliminiert werden.
EMI4.1