DE1027582B

DE1027582B - Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten Steinen

Info

Publication number: DE1027582B
Application number: DED15845A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Werz; Felix Baumhauer
Original assignee: Dynamidon Werk Engelhorn & Co; Niederrheinische Huette AG
Current assignee: Dynamidon Werk Engelhorn & Co; Niederrheinische Huette AG
Priority date: 1953-08-31
Filing date: 1953-08-31
Publication date: 1958-04-03

Description

Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten Steinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten Steinen mit einer Porosität von über 301/o, insbesondere von etwa 501/o, und einheitlicher Porengröße im Bereich von etwa 1 bis 30@, jedoch nicht über 40@, durch Brennen eines Gemisches aus Mg O-haltigem oder Mg 0-lieferndem Material und A1203-haltigen Stoffen, erforderlichenfalls unter Zusatz eines geeigneten Bindemittels, insbesondere Ton, wobei die Ausgangsstoffe eine Kornfeinheit von 0 bis etwa 0,2 mm aufweisen, bei 1400 bis 1500° C.
Es sind bereits Filtersteine mit einer Porosität von 30% bekannt, welche aus einem Gemisch von Magnesit und Chrornerz hergestellt wurden. Solche Filtersteine sind nur für die Anwendung neutraler Gase bestimmt und nur hier verwendbar, aber nicht bei Anwendung reduzierender Gase, da das Chromerz bei den in Betracht kommenden hohen Temperaturen zu metallischem Chrom reduzirert und hierdurch der Schmelzpunkt des Filtersteins stark herabgesetzt wird, so daß bei der Gasbehandlung der Metallschmelzen eine Verstopfung der Poren eintritt. Auch fallen die Poren infolge der Anwendung sehr verschiedener Korngrößen des Ausgangsmaterials, nämlich Chromerz in Körnung von 0,208 bis 4,70 mm und Magnesit in Körnung unterhalb von 0,147 111111, sehr verschieden aus. Eine beträchtliche Anzahl derselben besitzt eine Größe über 40 #t. Wenn durch solche Filtersteine Gase hindurchgepreßt werden, so würden diese bei niedrigem Druck nur durch die groben Poren dringen, während die feinen Poren nicht durchströrnt werden. Es wird also bei solchen Steinen nur ein geringer Prozentsatz der Poren für die Gasbehandlung wirksam. Außerdem haben die durch die groben Poren austretenden, verhältnismäßig großen Gasblasen eine viel kleinere chemisch wirksame Oberfläche als die bei der gleichen Gasmenge austretenden kleinen Gasblasen. Andererseits gestattet die große Anzahl grober Poren eines solchen Steines, daß das flüssige Metall leicht in sie ein-und durch sie durchdringen kann. Solche Steine haben sich daher für die neueren gasmetallurgischen Verfahren, welche mit oxydierenden und reduzierenden Gasen arbeiten, als unbrauchbar erwiesen.
Es sind auch bereits hochporöse Formkörper aus Tonerde bekannt, die mittels gasbildender Stoffe porös gestaltet sind und bei deren Herstellung die Tonerde in einer Korngröße unter 12 Et angewandt wird. Bei der Herstellung solcher Formkörper werden aber weder bestimmte Korngrößen verarbeitet, noch einheitlich gestaltete Porengrößen erzielt, sondern die Porosität des fertigen Steines wird vorzüglich durch die aus den zugesetzten gasabspaltenden Verbindungen entstehenden Gase hervorgerufen. wodurch es unmöglich ist, einen porösen Stein von gleichmäßigem Porendurchmesser zu erzielen.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten porösen Steinen mit einer Porosität von über 30%, vorzüglich von etwa 50%, aus Mg0-lraltigern oder Mg0-lieferndem Material, wie Sinter- oder Schmelzmagnesia, kau-, stischer Magnesia oder Magnesit, und Al 202-haltigen Stoffen, wie Schamotte, Bauxit, Sillirnanit, erforderlichenfalls unter Zusatz eines geeigneten Bindemittels, insbesondere Ton, werden die Schamotte und das vorzüglich kalkfreie Mg0-Material mit einer Feinheit von 0 bis etwa 0,2 mm angewandt und die Schamotte dem Mg 0-Material in solcher Menge zugemischt, daß nach dem anschließenden Brennen bei 1400 bis 1500° C das Endprodukt im wesentlichen aus Spinell, Magnesiumorthosilikat und Mg0 besteht. Aber auch diese Steine genügen bezüglich Temperatur, Beständigkeit und gleichmäßiger Porengröße nicht den Anforderungen der obenerwähnten gasmetallurgischen Verfahren.
Bei der Behandlung von Metallschmelzen lediglich mit inerten Gasen werden die porösen Steine nur von der Schmelze und der Schrnelztemperatur beansprucht. Bei den neueren gasmetallurgischen Verfahren unter Verwendung reagierender Gase hingegen müssen die Steine außerdem bei Schmelztemperaturen über 1700° C gegen Reduktionsgase, Gas-Metall-Reaktionen und deren Reaktionsprodukte sowie gegen reagierende Gasgernische aus oxydierenden und reduzierenden Gasen beständig sein. Zudem müssen die Steine mit ihrer Porengröße derart auf die temperaturbedingte Viskosität der Schmelze abgestimmt sein, daß die Schmelze, die bei den gasmetallurgischen Reaktionen sehr dünnflüssig wird, auch nach dieser Behandlung nicht in die Poren einsickern kann, so daß für eine solche Gasbehandlung auch die bekannten porösen Steine nicht benutzt werden können.
Es wurde nun gefunden, daß man die Schwierigkeiten, die bei der Verwendung der bisher bekannten Steine bei den gasmetallurgischen Verfahren unter Verwendung reagierender Gase auftreten, dadurch überwinden kann, daß als Ale 03-1laltiges ;Material Tonerde in Form von Elektrokorund in einer für die Bildung von Magnesiumspinell erforderlichen, vorteilhaft auch einer überschüssigen Menge verwendet und die Ausgangsstoffe mit praktisch gleicher, jedoch zwischen 0 und. 0,2 min liegender Korngröße gemischt, unter hohem Druck (300 bis 500 kg/cm2) verpreßt und gebrannt werden.
l#Ian geht bei diesem Verfahren von möglichst reiner Magnesia und möglichst reiner Tonerde in Form von Elektrokorund aus. Durch die vorteilhafte Anwendung eines Tonerdeüberschusses gegenüber der für die Magnesiumspinellbildung erforderlichen Menge erreicht man eine besonders hohe Festigkeit der Steine.
Die auf diese Weise hergestellten Steine besitzen einen Schmelzpunkt von über 1800° C und weisen eine bei der Behandlungstemperatur der Metallschmelzen mit aktiven Gasen genügende Warmdruckfestigkeit auf, so daß sie den Druck des Barüberstehenden flüssigen Metalls aushalten. Sie besitzen gleich große bzw. gleich feine Poren von einem Durchmesser zwischen ungefähr 1 bis 30 #t und höchstens 40 #t und eine Porosität von über 30%, genügen also auch hinsichtlich der Porengröße und Porosität den bei den obenerwähnten neueren gasmetallurgischen Verfahren an sie gestellten Anforderungen. Sie können bei diesem Verfahren nicht nur in stehenden Pfannen, sondern auch in drehbaren Ofenaggregaten Verwendung finden,.
Um gegebenenfalls bei - einem Durchbruch der Metallschmelze durch gerissene Filtersteine die Schmelze aufzufangen, werden die Filtersteine mit Steinen, die einen größeren Porendurchmesser haben, unterbaut. Das eventuell durchfließende Metall wird in diesen grobporigen Filtersteinen durch die durchstreichenden kühlen Gase zum Erstarren gebracht und hierdurch aufgefangen und so ein Durchbruch des Metalls in die Gaskammer verhindert.
Um den Einbau dieser Filtersteine zu erleichtern, ist es auch möglich, die beiden Filtersteinsorten in einen einzigen Stein in Form eines Doppelfilters zu vereinigen, in welchem durch zweckentsprechende, unter Berücksichtigung der angewandten Ausgangsmaterialien getroffene Auswahl der Korngrößen eine Schicht mit feinen Poren nicht über 40 u und eine Schicht mit gröberen Poren über 40 Lt vorhanden ist. Beispiel 70 Teile Edelkoruud, Körnung 0,1 bis 0,2 Inm, werden mit 20 Teilen Sintermagnesia derselben Körnung und 10 Teilen feinstgemahleneln Ton vermischt; unter hohem Druck (300 bis 500 kg/ctn2) verformt und bei 1400 bis 1500° C gebrannt. Diese Filtersteine besitzen eine Porosität über 50%, gleichmäßige Porengröße von etwa 15 u. Feuerfestigkeit über 1800° C und eine Kaltdruckfestigkeit von etwa 300 kg/em2.

Claims

hAT-I°_NTANS I'RUCi1 Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten Steinen mit einer Porosität von über 30%, insbesondere von etwa 50%, und einheitlicher Porengröße im Bereich von etwa 1 bis 30 p" jedoch nicht über 40 #I" durch Brennen eines Gemisches aus Mg O-haltigem oder Mg 0-lieferndem Material und A1203 haltigen Stoffen, erforderlichenfalls unter Zusatz eines geeigneten Bindemittels, insbesondere Ton, wobei die Ausgangsstoffe eine Kornfeinheit von 0 bis etwa 0,2 mm aufweisen, bei 1400 bis 1500° C, dadurch gekennzeichnet, daß als Ale 03-haltiges Material Tonerde in Form von Elektrokorund in einer für die Bildung von Magnesiumspinell erforderlichen, vorteilhaft auch einer überschüssigen Menge verwendet und die Ausgangsstoffe mit praktisch gleicher, jedoch zwischen 0 und 0,2 mm liegender Korngröße gemischt, unter hohem Druck (3001 bis 500 kg/am2) verpreßt und gebrannt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 297308, 821023, 870 821; deutsche Patentanmeldung p 45657 VI/80b D.