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Es ist bekannt, dass es für die Gewinnung von Magnesitsteinen mit günstigen Festigkeitseigenschaften und insbesondere einer guten Hoissbiegefestigkeit vorteilhaft ist, in solchen Steinen ein molares Kalk- Kieselsäure- Verhältnis von etwa 2 : 1, entsprechend einem Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis (im folgenden kurz als "c Is" bezeichnet) von 1, 87 : 1, einzustellen.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass Magnesitsteine mit einem cis von unter 1, 65 und über 2, 50 insbesondere eine schlechte Heissbiegefestigkeit aufweisen, die umso ungünstiger ist, je weiter das CIS von diesem Bereich abweicht. In der Praxis steht ein Steinhersteller häufig vor dem Problem, dass ihm grosse Mengen Sintermagnesia mit einem CIS von weit über 2,0 zur Verfügung stehen.
In einem solchen Fall geht man üblicherweise so vor, dass dem Feinanteil des für die Steinherstellung bestimmten Korngemisches eine berechnete Menge von kieselsäurereichem Material zugesetzt wird, um das CIS der Steinmischung auf etwa 2,0 einzustellen. Für diesen Zweck wird vorzugsweise eine kieselsäurereiche Magnesia, also eine Magnesia mit einem niedrigen CIS, in feingemahlener Form verwendet.
Es hat sich aber gezeigt, dass trotz Einstellung der Steinmischung auf ein CIS von etwa 2,0 sehr häufig Steine erhalten werden, die einen nur unbefriedigenden Verschlackungswiderstand haben. Durch Untersuchungen wurde nun festgestellt, dass diese Erscheinungen darauf zurückzuführen sind, dass eine Verschlackung von Magnesitsteinen in überwiegendem Umfang beim Feinkornanteil der Steine ansetzt und dass sich der Silikatanteil der für die Herstellung der Steine benutzten Magnesia in den Kornfraktionen anreichert, in denen schon von Anbeginn an die Hauptmengen an Kieselsäure vorhanden sind.
Dies hat zur Folge, dass bei der Verwendung eines kieselsäurereichen Materials zum Ausgleich des CIS in der Steinmischung, wenn dieses Si02 -reiche Material als Feinkornanteil zugesetzt wird, die Kieselsäure beim Steinbrand nicht aus dem Feinkornanteil in das Grobkorn wandert, sondern vielmehr CaO aus dem Grobkorn in den Feinkornanteil wandert, wodurch dann der grösste Teil der Kieselsäure in Form von Silikaten im Feinkornanteil enthalten ist und in weiterer Folge der Stein einen wesentlich verringerten Verschlak- k1. mgswider stand aufweist.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, feuerfeste, gebrannte Magnesitsteine mit einem Kalk-KieselsäureGewichtsverhältnis von 1,65 bis 2,50, vorzugsweise 1, 8 bis 2,3, zu schaffen, deren Widerstand gegen Verschlackung im Vergleich zu bekannten Magnesitsteinen dieser Art erheblich verbessert ist.
Es wurde gefunden, dass dieses Ziel dann erreicht werden kann, wenn für den Aufbau der Steine eine bestimmte Art von Magnesiagrobkorn und auch von Magnesiafeinkorn eingesetzt wird. Demnach betrifft die Erfindung feuerfeste, gebrannte Magnesitsteine mit einem Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis von l, 65 bis 2, 50, die aus mindestens zwei Arten von Magnesia mit einem unterschiedlichen Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis aufgebaut sind und in ihrem Wesen darin bestehen, dass sie aus mindestens 60%Magnesiagrobkorn einer Korngrösse von mindestens 0, 3 mm, wobei 3 bis 40% Magnesiagrobkorn mit einem SiO-Gehalt von über 1,5% vorhanden sind, und aus Magnesiafeinkorn einer Korngrösse von unter 0,3 mm, das ausschliesslich aus einer Magnesia mit einem Si02 -Gehalt von unter 1% besteht,
aufgebaut sind. Dadurch, dass gemäss der Erfindung das für die Einstellung des gewünschten CIS von 1,65 bis 2,50 erforderliche kieselsäurereiche Material, vorzugsweise eine Sintermagnesia mit einem niedrigen C/S, nicht in Form von Feinkorn, sondern in Form von Grobkorn zugesetzt wird, ergibt sich dann beim Steinbrand der interessante Effekt, dass CaO aus dem Feinanteil so lange in das Grobkorn wandert, bis in der gesamten Steinmasse ein Ausgleich des CIS stattgefunden hat und praktisch einheitlich ein CIS in dem Bereich von 1, 65 bis 2, 50 vorliegt. Dies führt dazu, dass der Feinanteil der fertigen Steine fast kein SiO, bzw. nur mehr sehr geringe Mengen Si02 enthält und dadurch die Steine eine vorzügliche Schlackenwiderstandsfähigkeit aufweisen.
Durch die Erfindung gelingt es, Magnesitsteine zu erhalten, deren Feinanteil weniger Si02 enthält als bei Verwendung einer einzigen Sorte Magnesia, deren cis von vornherein etwa 2 : 1 betragen hat. Die im Falle der Erfindung beim Brennen der Steine erfolgende Anreicherung der Silikate im Grobkornanteil der Steine wirkt sich auf die Eigenschaften der Steine in keiner Weise nachteilig aus. Die Erfindung ermöglicht es, Magnesitsteine mit bei allen in Betracht kommenden Temperaturen ausreichenden Festigkeiten zu erhalten, die gegenüber bekannten Magnesitsteinen, insbesondere in Konvertern, eine um etwa 10% bessere Haltbarkeit aufweisen.
Es kann hier festgehalten werden, dass bereits feuerfeste Mischungen bekannt sind, die aus 60 bis 80% Magnesiagrobkorn mit einem MgO-Gehalt von 75 bis 98, 5% und einem CIS von 1, 4 bis 2, 8, von welchem
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Diese Mischungen können z. B. zur Herstellung von Magnesitsteinen verwendet werden, die aus 71% Magnesiagrobkorn, 24, 8% Magnesiafeinkorn, 1, 2% Neutralöl und 3% gepulvertem Pech aufgebaut sind und ein
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Cis von 2,24 haben, wobei das Magnesiagrobkorn 11, 82% CaO und 5, 25% SiO enthält, eine Korngrösse von unter 9, 52 bis 0, 147 mm bei einem Kornanteil von 65, 6% von über 1, 168 mm hat, und das Magnesiafeln- korn 1, 08% CaO und 0, 37% SiO enthält und eine Korngrösse von unter 0, 147 mm aufweist.
Diese bekannten
Steine sind im Gegensatz zu den Steinen gemäss der Erfindung keine gebrannten Steine, es liegt in ihnen auch Magnesiafeinkorn von unter 0,3 mm mit einem SiO-Gehalt von weit über 1%, nämlich 5,25%, vor, und sie enthalten über 46% Magnesiagrobkorn mit einem SiO-Gehalt von über 1, 5%.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung der gegenständlichen Magnesitsteine ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 60% Magnesiagrobkorn einer Korngrösse von mindestens 0,3 mm, wobei
3 bis 40% Magnesiagrobkorn mit einem SiO-Gehalt von über 1, 5% vorhanden sind, mit höchstens 40% Ma- gnesiafeinkorn einer Korngrösse von unter 0, 3 mm, das ausschliesslich aus einer Magnesia mit einem SiO,-
Gehalt von unter 1% besteht, und Bindemitteln vermischt werden und die Mischung zu Steinen verpresst wird und diese gebrannt werden.
Im allgemeinen werden 60 bis 80% Magnesiagrobkorn verwendet. Der Anteil an Magnesiagrobkornmit einem Si02 -Gehalt von über 1,5% in der Steinmischung beträgt, entsprechend der Menge und der Zusammen- setzung des Magnesiafeinkorns, 3 bis 40%. Das Magnesiagrobkorn kann in einer Korngrösse von 0, 3 bis 6 mm, vorzugsweise 0,3 bis 4 mm, eingesetzt werden. Zweckmässig wird ein Magnesiagrobkorn verwendet, das min- destens 3% Si02 enthält. Das Magnesiafeinkorn wird am günstigsten in einer Korngrösse von 0 bis 0,2 mm, vorzugsweise in einer Korngrösse von 0 bis 0, 12 mm, eingesetzt. Für den Erhalt bester Ergebnisse werden
Magnesiasorten mit einem CaO-Gehalt von unter 7% und ein Magnesiagrobkorn mit einem SiO-Gehalt von unter 5% verwendet.
Alle hier und im folgenden vorkommenden Prozentangaben beziehen sich, sofern dies nicht ausdrücklich anders vermerkt ist, in der für basische Steine üblichen Weise auf Gewichtsprozente.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert, die sich alle auf einen Vergleich von Steinen gemäss der Erfindung mit abweichend von der Erfindung aufgebauten Steinen beziehen.
Beispiel l : Als Ausgangsmaterialien wurden drei verschiedene Sorten von Sintermagnesia (A, B und
C) der folgenden Zusammensetzung verwendet :
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<tb>
<tb> Sintermagnesia
<tb> A <SEP> B <SEP> C <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 0,32% <SEP> 3, <SEP> 4% <SEP> 1,35%
<tb> Fie203 <SEP> 5, <SEP> 68% <SEP> , <SEP> 0,1% <SEP> 5,73%
<tb> AIP3 <SEP> + <SEP> Mn304 <SEP> 0, <SEP> 76% <SEP> 0,1% <SEP> 0, <SEP> 85% <SEP>
<tb> CaO <SEP> 2, <SEP> 42% <SEP> 1,6% <SEP> 2,52%
<tb> MgO <SEP> 90, <SEP> 82% <SEP> 94,0% <SEP> 89,68%
<tb> cis <SEP> 7, <SEP> 56 <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP> 1, <SEP> 87 <SEP>
<tb>
Aus diesen drei Magnesiasorten wurde jeweils eine Anzahl von Steinen hergestellt, die wie folgt aufgebaut waren :
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<tb>
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 2 <SEP> :
<SEP> 75% <SEP> Sintermagnesia <SEP> A, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> 25% <SEP> Sintermagnesia <SEP> B, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm <SEP>
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 25% <SEP> Sintermagnesia <SEP> B, <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm <SEP>
<tb> 50% <SEP> Sintermagnesia <SEP> A, <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> mm
<tb> 25% <SEP> Sintermagnesia <SEP> A, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm <SEP>
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 4 <SEP> :
<SEP> 75% <SEP> Sintermagnesia <SEP> C, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm
<tb> 25% <SEP> Sintermagnesia <SEP> C, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> Raumgewicht <SEP> (RG) <SEP> (ber.), <SEP> g/cm3 <SEP> 2, <SEP> 90 <SEP> 2,91 <SEP> 2,90 <SEP> 3,02
<tb> Raumgewicht <SEP> (RG) <SEP> (Pukall), <SEP> g/cm3 <SEP> 2,93 <SEP> 2,94 <SEP> 2,94 <SEP> 3,04
<tb> Porosität <SEP> (Ps), <SEP> Vol.-% <SEP> 18,2 <SEP> 17,3 <SEP> 17,6 <SEP> 15,03
<tb> Kaltdruckfestigkeit <SEP> (KDF), <SEP> N/m <SEP> :
<SEP> m. <SEP> 2 <SEP> 77, <SEP> 8 <SEP> 83,0 <SEP> 55,4 <SEP> 73, <SEP> 5
<tb> Heissbiegefestigkeit <SEP> (HBF), <SEP> N/mm2
<tb> bei <SEP> 12600C <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 10,1 <SEP> 14,9
<tb> bei <SEP> 1480 C <SEP> 3,3 <SEP> 2,2 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP>
<tb> Chemische <SEP> Analyse
<tb> SiO2 <SEP> (%) <SEP> 1,09 <SEP> 1,11 <SEP> 1,09 <SEP> 1,35
<tb> CaO <SEP> (%) <SEP> 2, <SEP> 26 <SEP> 2,25 <SEP> 2,21 <SEP> 2,52
<tb> C/S <SEP> 2, <SEP> 07 <SEP> 2, <SEP> 03 <SEP> 2, <SEP> 03 <SEP> 1, <SEP> 87 <SEP>
<tb> Gehalt <SEP> an <SEP> Diealciumsilikat <SEP> im
<tb> Mehlanteil <SEP> (0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm) <SEP> 9, <SEP> 72 <SEP> 9, <SEP> 72 <SEP> 0,92 <SEP> 3, <SEP> 86 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> 12Steine <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> Steine <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> Steine <SEP> Nr. <SEP> 3 <SEP> Steine <SEP> Nr.
<SEP> 4
<tb> Erosion <SEP> 2, <SEP> 5mm <SEP> 2, <SEP> 6mm <SEP> 1, <SEP> 2mm <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> mm <SEP>
<tb>
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ten von Sintermagnesia mit folgender Zusammensetzung verwendet :
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<tb>
<tb> Sintermagnesia
<tb> D <SEP> E <SEP> F <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 0, <SEP> 2% <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP> 3, <SEP> 5% <SEP>
<tb> FOg <SEP> 0,1% <SEP> 5,2% <SEP> 3,8%
<tb> Al203 <SEP> + <SEP> Mn304 <SEP> 0, <SEP> 1% <SEP> 0, <SEP> 8% <SEP> 0,5%
<tb> CaO <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP> 2,6% <SEP> 1,5%
<tb> MgO <SEP> 99, <SEP> 1% <SEP> 90,9% <SEP> 90, <SEP> 7% <SEP>
<tb> C/S <SEP> 2, <SEP> 50 <SEP> 5, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 43 <SEP>
<tb>
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Aus diesen drei Magnesiasorten wurde auf die in Beispiel 1 angegebene Weise jeweils eine Anzahl von Steinen, nämlich nicht der Erfindung entsprechende Steine Nr.
5 und erfindungsgemässe Steine Nr. 6, die jeweils ein CIS von 2,00 hatten, hergestellt, die aus jeweils dem gleichen Material (35% D, 50% E und 15% F) wie folgt aufgebaut waren :
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<tb>
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 5 <SEP> : <SEP> 35% <SEP> Sintermagnesia <SEP> D, <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 6 <SEP> mm
<tb> 35% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 6 <SEP> mm
<tb> 15% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0,20 <SEP> mm
<tb> 15% <SEP> Sintermagnesia <SEP> F, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> mm
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 6 <SEP> :
<SEP> 35% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 6 <SEP> mm
<tb> 20% <SEP> Sinter <SEP> magnesia <SEP> D, <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 6 <SEP> mm
<tb> 15% <SEP> Sintermagnesia <SEP> F, <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 6 <SEP> mm
<tb> 15% <SEP> Sintermagnesia <SEP> D, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0,20 <SEP> mm
<tb> 15% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> mm <SEP>
<tb>
Die Steine Nr. 5 enthalten im Mehlanteil von 0 bis 0,20 mm 2,00% SiO und demnach 5, 72% Dicalcium- silikat, die erfindungsgemässen Steine Nr. 6 hatten in der Kornfraktion von 0 bis 0,20 mm nur einen Gehalt von 0,35% Six un wiesen demnach in dieser Fraktion nur 1, 00% Dicalciumsilikat auf.
Ein auf die in Beispiel 1 angegebene Art durchgeführter Verschlackungsversuch ergab für die Steine Nr. 5 eine Erosion von 2, 1 mm, wogegen die Erosion für die Steine Nr. 6 nur 0, 9 mm beträgt.
Beispiel 3 : Als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Steinen wurden die im Beispiel 2 angegebenen drei Sorten von Sintermagnesia verwendet. Aus diesen drei Magnesiasorten wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise jeweils eine Anzahl von Steinen hergestellt, nämlich nicht der Erfindung entsprechend Steine Nr. 7 und erfindungsgemäss aufgebaute Steine Nr. 8.
Beide Steinsorten hatten ein CIS von 2,25 und waren aus jeweils den gleichen Kornfraktionen (67% Grobkorn, 33% Feinkorn) wie folgt aufgebaut :
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<tb>
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 7 <SEP> : <SEP> 57% <SEP> Sinter <SEP> magnesia <SEP> D, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm
<tb> 10% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm
<tb> 14% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> 13% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> 6% <SEP> Sintermagnesia <SEP> F, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> Steine <SEP> Nr. <SEP> 8 <SEP> :
<SEP> 51% <SEP> Sintermagnesia <SEP> D, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm
<tb> 10% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm
<tb> 6% <SEP> Sintermagnesia <SEP> F, <SEP> 0,3 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> mm
<tb> 14% <SEP> Sintermagnesia <SEP> E, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> 19% <SEP> Sintermagnesia <SEP> D, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> mm
<tb>
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Bei einem Verschlackungstest, der auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise durchgeführt wurde, zeigten die Steine Nr. 5 eine Erosion von 2,0 mm, die erfindungsgemässen Steine Nr. 8 hingegen lediglich eine Erosion von 0, 8 mm.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Feuerfeste, gebrannte Magnesitsteine mit einem Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis von 1, 65 bis 2,50, die aus mindestens zwei Arten von Magnesia mit einem unterschiedlichen Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mindestens 60 Gew.-% Magnesia- grobkorn einer Korngrösse von mindestens 0,3 mm, wobei 3 bis 40 Gew. -% Magnesiagrobkorn mit einem SIO-Gehalt von über 1, 5 Gew.-% vorhanden sind, und aus Magnesiafeinkorn einer Korngrösse von unter 0,3 mm, das ausschliesslich aus einer Magnesia mit einem SiO-Gehalt von unter 1 Gew.-% besteht, aufgebaut sind.