Hochfeuerfester Körper und Verfahren zu dessen Herstellung. Von den hochfeuerfesten Stoffen verlangt man besonders drei Eigenschaften: 1. einen hohen Schmelzpunkt, 2. einen hohen Erweiehungspunkt, 3. eine gute Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe, insbesondere bei hohen Temperaturen. Diese Bedingungen werden von den üblichen feuerfesten Steinen nur sehr ungenügend erfüllt.
Gegenstand der Erfindung ist ein hoch feuerfester geformter Körper,, welcher die vorerwähnten Eigenschaften aufweist. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass er durch Zu sammenschmelzen von Oxyden des Alumi niums, Siliziums, Magnesiums und Chroms erhalten worden ist und eine solche Zu sammensetzung besitzt, dass ein Teil A1203 zu SiO., und einem Teil Mg0, ferner Cr303 zu dem restlichen Teil A1203 und zu einem an dern . Teil MgO in monomolekularem Ver hältnis stehen und überschüssiges MgO vor- banden ist. Geringe Abweichungen sind möglich.
Die neuen hochfeuerfesten Körper sollen also die vier Grundstoffe Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Siliziumoxyd und Chrom oxyd aufweisen, und zwar in einem solchen Verhältnis, dass die einzelnen Oxyde gegen seitig abgesättigt erscheinen, darüber hinai.is aber überschüssiges Magnesiumoxyd vorhan den ist.
Zweckmässig ist dafür Sorge zu tragen, dass Chromoxyd und Magnesiumoxyd zic- sammengerechnet die Hauptmenge bilden, da, heisst 50 % und mehr der Masse ausmachen. Die Menge des überschüssigen Magnesium- oxydes ist entsprechend dem Verwendungs zweck einzustellen, wobei als Grundsatz gilt, dass der Magnesiumoxydüberschuss die Masse besonders widerstandsfähig gegen basische Schlackenangriffe macht.
Sehr vorteilhaft verhalten sich die Kör per, welche etwa <B>50%</B> und mehr glasige Be- standteile enthalten, deren besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegen Beanspruchun gen aller Art hiermit hervorgehoben sei. Man erreicht dies dadurch, da.ss man die durch Schmelzung erhaltene Masse einer Temperung unterwirft oder die Schmelze entsprechend kühlt.
Es ist zweckmässig, dafür Sorge zu tragen, dass der hochfeuerfeste Körper einen mög lichst geringen Kalk- und auch einen nicht allzu hohen Kieselsäuregehalt aufweist, wenngleich geringe Mengen dieser Stoffe, ins besondere Kieselsäure, die guten Eigenschaf ten der neuen Masse nicht wesentlich beein trächtigen.
Das Verfahren zur Herstellung der neu artigen hochfeuerfesten Körper wird in ein fachster Weise so durchgeführt, da.ss eine entsprechend abgestimmte Mischung von die genannten feuerfesten Oxyde enthaltenden Stoffen verschmolzen und die Schmelze zu Formkörpern vergossen wird. Zweckmässig ster Ausgangsstoff sind Chromerze, welche neben Chromoxyd auch Tonerde, Kieselsäure und Magnesia enthalten.
Durch Zuschlag ge eigneter Mengen von Bauxit, Magnesit und dergleichen kann man gegebenenfalls eine Vermischung derart vornehmen, dass in der Masse Tonerde durch Kieselsäure und Mag nesia, auf der andern Seite Chromoxyd durch Magnesia und Tonerde abgesättigt erscheinen und überschüssiges MgO vorhanden ist.
Wird ein chromoxydreiches Endprodukt erstrebt, so kann mit Vorteil Chromerz oder ein ähnlicher Stoff, welcher auch die andern Oxyde enthält, in einem geeigneten Ofen ein geschmolzen werden, wobei gegebenenfalls, ohne dass andere Stoffe hinzugesetzt werden, unmittelbar eine chromoxydreiche Verbin dungen enthaltende, hochfeuerfeste Masse er halten werden kann. Das Verfahren zur Her stellung der neuartigen hochfeuerfesten Kör per kann auch mit der Herstellung von Ferro- chrom verbunden werden.
Man führt in-einem solchen Falle die Reduktion des Chromerzes mit einem Unterschuss an Kohlenstoff aus, erzeugt dadurch kohlenstoffarmes Ferro- chrom und hält gleichzeitig den Chromgehalt der Schlacke hoch. Geeignete Oxyde (Mg0, A1_03) kann man, falls gewünscht, in ge eigneten Prozentsätzen von vornherein oder im Laufe des Reduktionsprozesses zugeben. Versuche in dieser Richtung haben gezeigt, dass es möglich ist, neben kohlenstoffarmem Ferrochrom eine Schlacke zu erzielen, deren Schmelzpunkt um 2000 oder höher liegt.
Man kann nun derart vorgehen, dass man von vornherein weniger Kohlenstoff zur Be schickung zugibt, als theoretisch zur mög lichst weitgehenden Reduktion des Chrom erzes erforderlich ist, oder aber, dass man das Chromerz zunächst in normaler Weise mit einem Überschuss an Kohle reduziert, in einer zweiten Phase des Prozesses aber erneut so viel Chromerz zugibt, dass der Kohlenstoff gehalt hierdurch auf den gewünschten Gehalt vermindert und die Schlacke an Chromoxyd angereichert wird.
Die Durchführung des Schmelzprozesses zur Erzeugung der neuartigen hochfeuer festen Körper kann in beliebiger Weise und in beliebigen Ofen erfolgen, sofern diese nur gestatten, bei den in Frage kommenden Tem peraturen (bis zu 2000 ) zu arbeiten. Natur gemäss wird man hierzu gegebenenfalls elek trische Ofen benutzen.
Man arbeitet beispielsweise derart, dass man einen 14Zöller gewählter Zusammen setzung in einen Elektroofen einsetzt, diesen unter Zugabe von Reduktionsmitteln bis zum Schmelzfluss erhitzt, wobei noch hauptsäch lich Eisen und teilweise Silizium als Me talle ausgeschieden werden. Sonstige Verun reinigungen der Schmelze werden durch Ver dampfung mehr oder weniger entfernt. Die Temperatursteigerung im Schmelzofen wird möglichst hoch getrieben, um so das an gestrebte Mass von Verbindungen höchster Feuerfestigkeit zu erreichen.
Die aus dem Schmelzofen in Formen ver gossene Schmelze wird man anschliessend einer besonderen Wärmebehandlung unter werfen. Dieses Tempern bezw. Kühlen der Schmelze bezw. Körper hat weniger die Auf gabe, Spannungen im Erzeugnis zu verhüten, als vielmehr die Bildung wertvoller Verbin dungen herbeizuführen. Das Schmelzen, aber ebenso das Kühlen bezw. Tempern der Mas sen sind zwei wichtige Massnahmen des Ver fahrens. Das Schmelzen geschieht zu dem Zweck, dass auf dem Wege des Seigerns die besonders widerstandsfähigen Verbindungen entstehen können.
Das Tempern bezw. be sondere Abkühlenlassen der Masse schafft die Möglichkeit, dass sich in genügendem bezw. jeweils gewünschtem Ausmass die wert vollen Verbindungen bilden können. Die Stoffe selbst werden in den für die Reaktion günstigen physikalischen Zustand überge führt, und durch Erhaltung der in allen Fällen notwendigen hohen Temperatur wird den Stoffen auch die Zeit zum Eingehen der wertvollen Verbindungen gegeben.
Eine erfindungsgemäss hergestellte Masse zeigt beispielsweise folgende Zusammen setzung: Neben geringen Mengen Fe203 und TiO2, deren Gehalt in Molen, bezogen auf 2 Mol. S102, 0,006 nicht überstieg, enthielt die durch Schmelzen von Chromeisenstein, Bauxit und Magnesit in reduzierendem Feuer erhaltene Masse nach der Abkühlung, Ca0, SiO2, Cr203, A1203, Mg0 in dem molekularen Verhältnis 1 CaO : 2 Si0- :
2,5 CrzO3 : 4 A1203 : 10 Mg0. 47 % der Masse waren chromoxydarme Kri stalle, 53 % glasartige Bestandteile.
Die auf die beschriebene Weise hergestell ten hochfeuerfesten Erzeugnisse besitzen einen sehr hohen Schmelzpunkt, der bei 92000'C und darüber liegt. Ihre Feuer- und Standfestigkeit ist ausserordentlich günstig. Die Verbindungen, die bei den hohen Tempe raturen bezw. durch den zur Anwendung kommenden Schmelzprozess erzeugt werden, weisen wider Erwarten in chemischer Be ziehung eine Widerstandsfähigkeit auf, wie sie bisher bei keinem andern Material fest gestellt werden konnte. Diese besondere che mische Widerstandsfähigkeit ist auch bei hohen Temperaturen vorhanden.
Deshalb sind die neuartigen Erzeugnisse hervorragend für den Bau heissgehender (Ofen, in denen die Schlackenfrage, wie überhaupt Widerstands fähigkeit gegen chemische Angriffe eine Rolle spielt, ganz hervorragend geeignet. So können sie mit den besten Erfolgen zum Bei spiel für Siemens-Martin-Ofen, Elektroöfen und dergleichen benutzt werden.
Highly refractory body and process for its manufacture. Three properties in particular are required of the highly refractory materials: 1. a high melting point, 2. a high softening point, 3. good resistance to chemical attack, especially at high temperatures. These conditions are only very inadequately met by the usual refractory bricks.
The invention relates to a highly refractory molded body which has the aforementioned properties. This is characterized in that it has been obtained by fusing together oxides of aluminum, silicon, magnesium and chromium and has a composition such that a part A1203 to SiO., And a part Mg0, furthermore Cr303 to the remaining part A1203 and to another. Part of MgO are in a monomolecular ratio and excess MgO is present. Slight deviations are possible.
The new highly refractory bodies should therefore contain the four basic substances aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide and chromium oxide, in such a ratio that the individual oxides appear to be mutually saturated, but there is also excess magnesium oxide.
It is advisable to ensure that chromium oxide and magnesium oxide together make up the main amount, which means that they make up 50% and more of the mass. The amount of excess magnesium oxide is to be adjusted according to the intended use, whereby the principle applies that the excess magnesium oxide makes the compound particularly resistant to alkaline slag attacks.
The bodies which contain about <B> 50% </B> and more vitreous components, whose particularly high resistance to stresses of all kinds, should be emphasized, behave very advantageously. This is achieved by subjecting the mass obtained by melting to tempering or by cooling the melt accordingly.
It is advisable to ensure that the highly refractory body has as little lime as possible and also not too high a silica content, although small amounts of these substances, in particular silica, do not significantly impair the good properties of the new compound.
The process for the production of the new type of highly refractory body is carried out in a very simple manner in such a way that an appropriately matched mixture of the substances containing the refractory oxides mentioned is melted and the melt is cast into molded bodies. The most useful starting materials are chrome ores, which in addition to chromium oxide also contain clay, silica and magnesia.
By adding suitable amounts of bauxite, magnesite and the like, you can mix them in such a way that the mass of clay appears saturated with silica and magnesia, on the other hand chromium oxide with magnesia and clay, and excess MgO is present.
If a chromium oxide-rich end product is sought, chrome ore or a similar substance which also contains the other oxides can advantageously be melted in a suitable furnace, where appropriate, without other substances being added, a highly refractory mass containing chromium oxide compounds directly he can be held. The process used to manufacture the new, highly refractory body can also be combined with the manufacture of ferro-chrome.
In such a case, the chromium ore is reduced with a deficit of carbon, thereby producing low-carbon ferro-chromium and at the same time keeping the chromium content of the slag high. Suitable oxides (Mg0, A1_03) can, if desired, be added in suitable percentages from the start or during the course of the reduction process. Tests in this direction have shown that it is possible, in addition to low-carbon ferrochrome, to obtain a slag with a melting point of around 2000 or higher.
You can now proceed in such a way that you add less carbon to the loading from the start than is theoretically necessary for the greatest possible reduction of the chromium ore, or else that you first reduce the chromium ore in the normal way with an excess of coal, in one In the second phase of the process, however, again adding enough chrome ore that the carbon content is reduced to the desired level and the slag is enriched in chromium oxide.
The implementation of the melting process to produce the new type of highly refractory body can be carried out in any way and in any furnace, provided that these only allow the temperatures in question to work (up to 2000). Due to the nature of this, electrical ovens may be used for this.
For example, one works in such a way that a 14-inch machine of the chosen composition is placed in an electric furnace, heated with the addition of reducing agents until it melts, whereby mainly iron and partly silicon are separated out as metals. Other impurities in the melt are more or less removed by evaporation. The temperature increase in the melting furnace is driven as high as possible in order to achieve the desired degree of connections of highest fire resistance.
The melt poured into molds from the furnace is then subjected to a special heat treatment. This tempering respectively. Cooling the melt respectively. The body has less the task of preventing tension in the product than of bringing about the formation of valuable connections. The melting, but also the cooling respectively. Tempering the masses are two important measures of the process. Melting is done for the purpose that the particularly resistant connections can arise on the way of seigering.
The tempering resp. be special letting the mass cool creates the possibility that in sufficient resp. can form the valuable connections to the desired extent. The substances themselves are brought into the physical state that is favorable for the reaction, and by maintaining the high temperature required in all cases, the substances are also given the time to form the valuable compounds.
A mass produced according to the invention has the following composition, for example: In addition to small amounts of Fe 2 O 3 and TiO 2, the content of which in moles, based on 2 moles of S102, did not exceed 0.006, the mass obtained by melting chrome iron stone, bauxite and magnesite in a reducing fire contained according to the Cooling, Ca0, SiO2, Cr203, A1203, Mg0 in the molecular ratio 1 CaO: 2 Si0-:
2.5 CrzO3: 4 A1203: 10 Mg0. 47% of the mass were low-chromium crystals, 53% glass-like components.
The highly refractory products produced in the manner described have a very high melting point, which is 92000'C and above. Their resistance to fire and stability is extremely favorable. The compounds that bezw at the high temperatures. generated by the melting process used, contrary to expectations, have a chemical resistance that has not been found in any other material. This special chemical resistance is also present at high temperatures.
This is why the new products are excellently suited for the construction of hot-running (furnaces, in which the question of slag, as well as resistance to chemical attack in general, plays a role. Thus, with the best successes for Siemens-Martin furnace, Electric furnaces and the like can be used.