Gemisch zur Erzeugung kieselsäurehaltiger, feuerfester Massen für die Herstellung von Bauteilen von Industrieöfen Die Erfindung betrifft ein Gemisch zur Erzeugung kieselsäurehaltiger, feuerfester Mas sen für die Herstellung von Bauteilen von Industrieöfen, welches dadurch gekennzeich net ist, dass es vorwiegend aus gemahlenem Quarzgut und Zirkonsilikat besteht.
Es hat sich erwiesen, dass ein solches Ge- miseh sich sowohl für die Erzeugung von Massen zur Bildung von Bausteinen, die, ge brannt oder ungebrannt, zum Aufbau von Industrieöfen oder Teilen von solchen be stimmt sind, als auch für die Erzeugung von Massen, die unmittelbar zur Bildung von Tei len von Industrieöfen an der Baustelle, z. B. Gewölbeteilen, ganzer Auskleidungen, sehr gut eignet.
Quarzgut und Zirkonsilikat enthalten ge wöhnlich nur geringe Mengen von schmelz- punkterniedrigenden Flussmitteln. Insbeson dere liegen in diesen Ausgangsstoffen nur ge ringe Mengen von Tonerde vor, deren Anteil beim. Quarzgut etwa 0,2%, beim Zirkonsilikat etwa 0,4% nicht übersteigt.
Schon durch ihre Reinheit gewähren diese beiden Ausgangs stoffe die Erreichung der höchstmöglichen Feuerfestigkeit der Masse. Zirkonsilikat liegt ausserdem bereits als Ausgangsstoff praktisch voll in kristalliner Phase vor, während Quarz gut bei starker Erhitzung voll zu Cristobalit entglast. Ein aus diesen beiden Stoffen be stehendes CTemiseh ergibt.deshalb eine Masse bzw. einen Stein fast ganz aus kristalliner Phase. Das Wesentliche ist jedoch die Er kenntnis, dass sich gemahlenes Quarzgut und Zirkonsilikat im Gemisch beim Erhitzen fest verkitten.
Bei hohen Temperaturen, etwa 1600 C; tritt eine starke Rekristallisation und eine Sammelkristallisation des Zirkonsilikates ein, wodurch eine feste Einbindung des aus dem Quarzgut gebildeten Cristobalites ein-, tritt. Es entsteht so ein festes Gefüge des Steines bzw. der Masse.
Die aus der durch Vermischen von ge mahlenem Quarzgut und Zirkonsilikat gebil deten Masse hergestellten Steine bleiben beim . Herstellungsbrand praktisch raumbeständig, und sie wachsen bei späterer Erhitzung nicht nach. Sie besitzen keine oder nur eine äusserst geringe Glasphase, die praktisch vernachlässigt werden kann. Aber auch nach einem über den Schmelzpunkt des reinen Cristobalites hinaus gehenden Erhitzen tritt kein Abschmelzen oder Abtropfen des Steines ein, infolge der hohen Viskosität der geschmolzenen Kiesel säure, die in einem Netzwerk des hochfeuer festen Zirkonsilikates eingebettet ist.
Die Feuerfestigkeit der aus dem genannten Ge misch erzeugten Masse liegt daher sehr hoch; sie steht etwa 50 C über der der besten Sili- katsteine. Dadurch halten die aus dem er findungsgemässen Gemisch hergestellten Steine der Einwirkung höherer Betriebstemperaturen stand, so dass die mit solchen Steinen erstell ten'Öfen bzw. Ofenteile erhöhte Leistungen er bringen lassen.
Durch die Verwendung des erfindungs gemässen Gemisches werden demnach Lei stungssteigerungen in Öfen mit Zustellung saurer Steine dort ermöglicht, wo höchst wertige basische Steine z. B. wegen Gefahr einer Verschmutzung des zu verarbeitenden Gutes, beispielsweise Glasschmelzen, nicht ver wendet werden, können.
Zur Herstellung des erfindungsgemässen Gemisches wird gekörntes Quarzgut vorteil haft mit fein zerkleinertem Zirkonsilikat innig vermischt. Hierbei wird Zirkonsilikat am besten in einer Feinmahlung eingebracht, die unter der kleinsten Korngrösse des Quarzgutes liegt. Das Quarzgut kann in einer einheit lichen Korngrösse oder in mehreren Korn grössen, zweckmässig im Bereich von 0,5--4 mm Korndurchmesser; zugegeben werden. Man kann aber- auch grössere Quarzgutkörner wäh len.
Das Zirkonsilikat dagegen wird. vorteil haft als fein gemahlenes Gut in einer Korn grösse von höchstens 0,1 mm in einer solchen Menge zugemischt, dass praktisch die Quarz gutkörner vom Feinmehl des Zirkonsilikates eingehüllt werden. Gegebenenfalls über diese yIenge hinaus noch zugegebenes Zirkonsilikat kann man, ebenfalls in gröberer Körnung von etwa 0,1-4 mm beimischen. Die Gesamtkör nung wird dabei so abgestimmt, dass eine mög lichst dichte Körnungspackimg eintritt.
Ein beispielsweises Gemisch ist folgendes: 70 Raumteile Quarzgut in einer Körnung von 0,5-4 mm, 30 Raumteile Zirkonsilikat in Körnung von höchstens 0,1 mm.
Ein anderes Gemisch enthält beispielsweise 40 Raumteile Quarzgut in Körnung von 0,5-4 mm, 30 Raumteile Zirkonsilikat in Kör nung von 0,1-4 mm und 30 Raumteile Zirkon- silikat in Feinstmählung mit Korngrössen von höchstens 0,1 mm.
Die nach dem zweiten Gemischbeispiel her gestellten, bei etwa 1600 C gebrannten Steine hatten bei 1000 C eine thermische Ausdeh nung von nur 0,85%, gegenüber 1,3=1,4% bei Silikatsteinen. Die Steine zeigten kein Nach- wachsen und besassen beim Druckerweichungs- versuch ein Erweichungsintervall zwischen ; t. -Punkt und t" -Punkt von 70 C, und zwar zwischen 1680 C und 1750 C.
Je nach dem zu erfüllenden Zweck der Steine bzw. der. Masse kann man das Mi schungsverhältnis zwischen Quarzgut und Zir- ; konsilikat in geeigneten Grössen halten. Man kann einerseits bis 90% Quarzgut nehmen oder anderseits 90% Zirkonsilikat einbringen. Bei Gemischen mit weniger als 20% Zirkon- silikat ist es jedoch zweckmässig, noch ein an deres Bindemittel, z. B. etwas Kalk, zuzu setzen. Nur keine Tonerde soll mit dem Binde mittel eingebracht werden, da diese die Bil dung. einer niedrig schmelzenden Glasphase verursacht.
Bei Kalkzusatz bis zu 3 % der Masse erfolgt. noch eine zusätzliche Verfesti gung durch. Troekensinterung zwischen Kalk und Kieselsäure bei niederen Temperaturen. Man kann dann die Brenntemperatur, die ohne Kalkzusatz bei etwa 1600 C liegt, erheblich, bis auf etwa 1450 C, herabsetzen. Die groben Quarzgutkörner besitzen eine träge Entgla- sungstendenz, so dass sie auch nach einem Brande bei 1450 C noch als Quarzgut erhalten bleiben.
Solche Steine haben eine sehr ge ringe thermische Ausdehnung, die bei 1000 C etwa 0,3<B>%</B> nicht überschreitet, und sie. zeigen bei einer Erhitzung auf Temperaturen zwi schen 200-300 C praktisch keinen Cristobalit- effekt, so dass sie temperaturwechselbeständig sind. Diese Steine können deshalb plötzliches Erhitzen überstehen, ohne Abplatzungen oder Cxefügerisse zu erleiden. Sie sind daher beson ders für Heissreparaturen von Industrieöfen geeignet. Zur besseren Formhaltung der Steine im ungebrannten Zustand kann der Masse noch ein formhaltendes Bindemittel zu gesetzt werden, z.
B. Sulfitablauge. An Stelle von Kalk wird mit Vorteil Kalkhydrat zuge setzt.
Die aus dem erfindungsgemässen Gemisch hergestellten Steine eignen sich ausser für Glasschmelzöfen auch für Siemens-Martin- Öfen, Elektroöfen und dergleichen, insbeson dere für den Gewölbet.eil solcher Öfen. Da die Steine nicht nachwachsen und auch ihre thermische Ausdehnung gering ist, können bei der Planung der Öfen die bei Verwendung anderer Baustoffe, z. B. Silikatsteine, notwen digen, erheblich breiten Dehnfugen auf ein äusserst geringes Mass reduziert, bei kleineren Mauerwerksabmessungen überhaupt wegge lassen werden, was einen erheblichen ofenbau technischen Vorteil bedeutet.
Das Nichtauf treten von Spannungen in ihrem Gefüge, selbst bei Temperaturgefällen, macht die aus dem erfindungsgemässen Gemisch hergestellten Steine besonders geeignet für -Siemens-Martin- Öfen, bei denen die Steine sowohl in den heissen Köpfen als auch in den weniger heissen Cxewölbeteilen spannungsfrei bleiben.