DE10354261A1 - Unshaped refractory products, especially refractory concrete, with non-oxide components - Google Patents

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Abstract

Feuerfeste Masse, enthaltend eine grobkörnige feuerfeste Komponente (sog. Grobkorn) und/oder eine mittelkörnige feuerfeste Komponente (sog. Mittelkorn) und/oder eine feinkörnige feuerfeste Komponente (sog. Mehl) und/oder eine feinstkörnige feuerfeste Komponente (sog. Feinstkorn), dadurch gekennzeichnet, dass die Masse kohlenstofffrei ist und eine feuerfeste borhaltige, stickstofffreie Komponente umfasst.Refractory mass, containing a coarse-grained refractory component (so-called coarse grain) and / or a medium-grained refractory component (so-called medium-sized grain) and / or a fine-grained refractory component (so-called flour) and / or a fine-grained refractory component (so-called fine grain), characterized in that the mass is carbon-free and comprises a refractory boron-containing, nitrogen-free component.

Description

Die Erfindung betrifft ungeformte feuerfeste Erzeugnisse, insbesondere Feuerbetone, mit Nichtoxidanteilen.The invention relates to unshaped refractory products, in particular refractory concrete, with non-oxide components.

Feuerfeste ungeformte Erzeugnisse sind einer der umsatzstarken Produktbereiche für die Stahlindustrie. Der Anteil der ungeformten Erzeugnisse an der Feuerfestproduktion in der EU liegt derzeit bei ca. 43 %. Vorreiter in der Hinsicht ist Japan, wo der Anteil der Massen bereits fast 60 % beträgt. Der Anteil der ungeformten feuerfesten Werkstoffe an der Gesamtproduktion feuerfester Werkstoffe in den USA liegt über 55 %. Bedingt durch die eindeutigen technischen und wirtschaftlichen Vorteile gewinnen feuerfeste Massen in der Industrie zunehmend an Bedeutung und verdrängen in vielen Bereichen Steinzustellungen.Refractory unshaped products are one of the high-revenue product areas for the steel industry. The amount of unshaped products in refractory production in the EU is currently around 43%. Japan is a pioneer in this regard, where the mass share is almost 60%. The proportion of unshaped refractory materials on the total production of refractory materials is over in the US 55%. Due to the clear technical and economic Refractories are gaining increasing advantages in industry Meaning and oust stone deliveries in many areas.

Die wichtigste Werkstoffgruppe der ungeformten Erzeugnisse stellen Feuerfestbetone (Feuerbetone) dar. Feuerbetone sind Mischungen aus feuerfesten Zuschlagstoffen und Bindemitteln, meist trocken angeliefert und nach der Zugabe von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit verarbeitet. Sie werden eingebaut durch Gießen mit Vibration, Gießen ohne Vibration (Selbstfließen), durch Stochern oder, falls erforderlich, durch Anstampfen. Bindung und Erhärten erfolgen ohne Erwärmung. Nach dem Erhärten, Trocknen und Aufheizen entsteht eine Ofenauskleidung, die im Vergleich mit feuerfestem Mauerwerk besonders fugenarm ist und deshalb auch „monolithisch „ genannt wird (3). Aus feuerfesten Betonen können auch Fertigteile hergestellt werden, die meist thermisch vorbehandelt oder auch vorgebrannt werden.The main material group of the unshaped products are refractory concretes (refractory concretes). Refractory concretes are mixtures of refractory aggregates and Binders, usually delivered dry and after the addition of Water or other liquid processed. They are installed by casting with vibration, casting without Vibration (self-flow), by poking or, if necessary, by pounding. binding and hardening take place without heating. After hardening, Drying and heating up results in a furnace lining, which is compared with fireproof masonry is particularly low in gaps and is therefore also called "monolithic" will (3). Prefabricated parts can also be made from refractory concrete that are usually thermally pretreated or prebaked.

Die üblichen modernen verflüssigten Feuerbetone mit ihrem geringen Anmachwasserbedarf (bis hierunter auf 3,5 Gew.-%) enthalten Zuschlagstoffe mit Korngrößen bis 10 mm, einen geringen Anteil an Calciumaluminatcement (3–5 Gew.-%) feinstkörnige Zusatzstoffe wie Microsilica und/oder Tonerden unterschied cher Primärkristallgröße (spezifischer Oberfläche) und Mahlfeinheit, Verflüssiger und Abbinderregulierer. Zementarme Vibrations-Feuerbetone mit einem richtigen Kornaufbau benötigen einen Wasserzusatz von 3,5 bis 6 Gew.-%. Im Falle selbstfließender Feuerbetone liegt der Wasserzusatz im Bereich 4,5 bis 7 Gew.-%.The usual modern liquefied ones Refractory concrete with its low mixing water requirement (up to this to 3.5% by weight) contain aggregates with grain sizes up to 10 mm, a small proportion of calcium aluminate cement (3-5% by weight) very finely Additives such as microsilica and / or clays of different primary crystal sizes (more specific Surface) and fineness, liquefier and setting regulator. Low-cement vibration refractory concrete with one need correct grain structure a water addition of 3.5 to 6 wt .-%. In the case of self-flowing refractory concrete the water addition is in the range of 4.5 to 7% by weight.

Der in den hydraulisch gebundenen Feuerbetonen als Binder eingesetzte Calciumaluminat-Cement stellt im Gefüge der Feuerbetone oft das schwächste Glied dar. Grund dafür sind die relativ niedrigschmelzenden Eutektika im System CaO-Al2O3-SiO2. Um diese negativen Effekte zu reduzieren, wurden viele Anstrengungen unternommen, um den Zementgehalt zu verringern. Als Resultat wurden zementarme Feuerbetone bzw. Feuerbetone mit einem äußerst geringen Zementgehalt entwickelt, s. oben. Parallel zur technologischen Entwicklung der Feuerbetone auf Calciumaluminat-Basis geht aber die Suche nach neuen Bindersystemen als Ersatz für den Calciumaluminat-Cement weiter. Die technologisch relevanten Entwicklungen sind:
In basischen Betonen – Mg(OH)2 und Bariumaluminat-Cement Aktives Al2O3. Sein Einsatz verbessert die Betoneigenschaften wie z.B. Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) und Bruchzähigkeit.
Kombination von Microsilica mit aktivem Al2O3 – dies führt zur Bildung von Mullit und damit zur Verbesserung der thermomechanischen Eigenschaften und TWB
Phospatbindung, in erster Linie auf Basis von Monoaluminiumphosphat
Wasserglas
Kunstharze
The calcium aluminate cement used as a binder in the hydraulically bound refractory concretes often represents the weakest link in the structure of the refractory concretes. The reason for this is the relatively low-melting eutectics in the CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system . In order to reduce these negative effects, many efforts have been made to reduce the cement content. As a result, low-cement refractory concretes or refractory concretes with an extremely low cement content were developed, see above. Parallel to the technological development of refractory concrete based on calcium aluminate, the search for new binder systems to replace calcium aluminate cement continues. The technologically relevant developments are:
In basic concretes - Mg (OH) 2 and barium aluminate cement Active Al 2 O 3 . Its use improves concrete properties such as resistance to temperature changes (TWB) and fracture toughness.
Combination of microsilica with active Al 2 O 3 - this leads to the formation of mullite and thus to the improvement of the thermomechanical properties and TWB
Phosphate binding, primarily based on monoaluminum phosphate
water glass
resins

Um die Eigenschaften der Feuerbetone und ihr Einsatzverhalten zu verbessern, kommen diverse Zusätze zur Anwendung. Verbreitet ist z.B. der Zusatz von Stahlfasern, die die mechanische Festigkeit und die TWB positiv beeinflussen (Genrong, L.; Hongliang, Z.: Influence of stainless steel fiber addition on flexural strength and thermal shock resistance of refractor castables. Int. Coll. Aachen, 1992). Ein ZrO2- und/oder Cr2O3-Zusatz steigert wiederum die Korrosionsbeständigkeit (Boquan, Z.; Hongxi, Z.: Study on slag resistance of magnesia/zirconiabased castables. Stahl Eisen (2001), S. 68–70; Miyaji, T.; Sakamoto, S.; Kudo, E.: Role of Cr2O3 in Al2O3-Cr2O3 castables for waste melting furnaces. Taikabutsu Overseas 22(2002)2, S. 118–121).Various additives are used to improve the properties of the refractory concrete and its application behavior. For example, the addition of steel fibers that have a positive influence on mechanical strength and TWB is widespread (Genrong, L .; Hongliang, Z .: Influence of stainless steel fiber addition on flexural strength and thermal shock resistance of refractor castables. Int. Coll. Aachen , 1992). A ZrO 2 and / or Cr 2 O 3 addition in turn increases the corrosion resistance (Boquan, Z .; Hongxi, Z .: Study on slag resistance of magnesia / zirconia-based castables. Stahl Eisen (2001), pp. 68-70; Miyaji, T .; Sakamoto, S .; Kudo, E .: Role of Cr 2 O 3 in Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 castables for waste melting furnaces. Taikabutsu Overseas 22 (2002) 2, pp. 118-121 ).

Der Einsatz monolithischer Feuerfest-Zustellungen bringt folgende Vorteile:
Möglichkeit der Mechanisierung der Zustellung und damit eine Verkürzung der Montagezeit
Fehlen der Fugen, die die Penetrierung der Zustellung und damit die Korrosion beschleunigen
Verbesserung der Stahlreinheit
Reduzierung der Zustellungskosten um bis zu 50 %
Verringerung des spezifischen Verbrauchs
The use of monolithic refractory linings has the following advantages:
Possibility of mechanizing the delivery and thus reducing the assembly time
Lack of joints that accelerate penetration of the lining and thus corrosion
Improve steel cleanliness
Reduction of delivery costs by up to 50%
Reduction of specific consumption

Unter allen ungeformten Feuerfest-Stoffen eigenen sich die Feuerbetone und Torkretiermassen zur Mechanisierung und Automatisierung der Zustellung am besten. Die Stampfmassen und plastische Massen, die auch zur Gruppe ungeformter Erzeugnisse gehören, sind in der Hinsicht nicht so günstig. Die modernen Feuerbetone erreichen Eigenschaftswerte, die die der Feuerfeststeine übertreffen können.Among all unshaped refractories the fire concrete and gate locking compounds are suitable for mechanization and automation of delivery best. The ramming masses and plastic masses, which also belong to the group of unshaped products not so cheap in that regard. Modern refractory concrete achieves property values that those of Exceed refractory bricks can.

Die Vorteile der Anwendung monolithischer Zustellungen stellen einen großen Anreiz für ihren verstärkten Einsatz in der Praxis sowohl in der technischen als auch wirtschaftlichen Hinsicht dar. In der Zwischenzeit haben sich ungeformte feuerfeste Erzeugnisse und die daraus hergestellten Fertigbauteile in praktisch allen Anwendungsbereichen feuerfester Werkstoffe eingeführt und ersetzen z.T. die feuerfesten geformten Werkstoffe oder sind alternative Werkstoffe. In der Eisen- und Stahlindustrie als dem größten Abnehmer feuerfester Produkte ist auch der Verbrauch an Feuerbetonen am größten. In der gesamten Produktionslinie findet man außer Konverter kaum eine Anlage, in der keine ungeformten Feuerfest-Erzeugnisse eingesetzt werden.The advantages of using monolithic infeeds represent a great incentive for their increased use in practice, both in technical and economic terms. In the meantime Unshaped refractory products and the prefabricated components made from them have been introduced in practically all areas of application of refractory materials and sometimes replace the refractory molded materials or are alternative materials. In the iron and steel industry as the largest buyer of refractory products, the consumption of refractory concrete is also greatest. Apart from converters, there is hardly a plant in the entire production line in which no unshaped refractory products are used.

Diese Entwicklung fordert von der Feuerfest-Industrie die Entwicklung neuer leistungsfähigerer Werkstoffe und Technologien. Eine der wichtigsten Forderungen und Herausforderungen bei der Herstellung und dem Einsatz einer monolithischen Feuerfest-Zustellung ist die Einstellung eines möglichst niedrigen Anmachwassergehaltes. Ein zu hoher Wassergehalt führt nämlich zur Verschlechterung der Porosität und der Festigkeit der Feuerbetone. Außerdem ist die Trocknung einer monolithisch zugestellten Ausmauerung ein sehr aufwendiges und z.T. kompliziertes Unterfangen. Bei einer nicht sachgerechten Führung können dabei große Schäden z.B. durch Materialexplosion infolge des zu hohen Wasserdampfdruckes auftreten. So ist die Verringerung des Anmachwassergehaltes auch unter diesem Gesichtspunkt eines der Ziele der Weiterentwicklung der Feuerbetone.This development demands from the Refractory industry the development of new more powerful Materials and technologies. One of the most important demands and Challenges in the manufacture and use of a monolithic Refractory lining is hiring one if possible low mixing water content. A too high water content leads to Deterioration of porosity and the strength of the refractory concrete. In addition, drying is one monolithic brick lining a very complex and sometimes complicated undertaking. In the case of an improper tour, you can major damage e.g. due to material explosion due to excessive water vapor pressure occur. So is the reduction of the mixing water content from this point of view one of the goals of the further development of the Refractory concretes.

Die wichtigste Aufgabe aber ist die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit ungeformter Erzeugnisse insbesondere der Feuerbetone. Feuerbetone zeichnen sich in der Regel durch eine gute Korrosionsbeständigkeit aus. Sie wird u.a. durch einen kleinen Porendurchmesser zumal in selbstfließenden Feuerbetonen bedingt. In vielen Anwendungsbereichen z.B. in der Stahlindustrie reicht dies aber immer noch nicht aus, so dass man nach Möglichkeiten der weiteren Verbesserung sucht. Eine davon ist die Integrierung in das Werkstoffgefüge der Kohlenstoffanteile. Zum Einsatz kommen in erster Linie Grafit und Ruß. Ähnlich wie bei geformten Steinen bringt die Kohlenstoffphase eine erhebliche Steigerung der Korrosionsbeständigkeit. Aufgrund der schlechten Benetzbarkeit durch Wasser lassen sich allerdings größere Kohlenstoffmengen in einen Feuerbeton nicht einfach einbringen. Kohlenstoffhaltige Betone benötigen auch höhere Anmachwassermengen, was aber die oben geschilderten Schwierigkeiten bei der Trocknung nach sich zieht. Gewisse Abhilfe schafft hier der Einsatz von oberflächenaktiven Substanzen. Weitestgehend ungelöst ist bis jetzt der Schutz des Kohlenstoffes vor dem Ausbrand aus dem Gefüge eines Feuerbetons.The most important task is that Improve corrosion resistance unshaped products, in particular refractory concrete. castables are usually characterized by good corrosion resistance out. Among other things, due to a small pore diameter especially in self-fluxing Fireproof conditional. In many areas of application e.g. in the But this is still not enough for the steel industry, so that one for opportunities looking for further improvement. One of them is integration into the material structure the carbon content. Graphite is primarily used and soot. Similar to in the case of shaped stones, the carbon phase brings a considerable Increase in corrosion resistance. Due to the poor wettability by water, however, larger amounts of carbon not just put it in a fire concrete. Carbonaceous Need concrete even higher ones Mixing water quantities, but what the difficulties described above entails drying. There is a certain remedy here Use of surface active Substances. Mostly unsolved So far, the protection of carbon from burnout is over the structure a fire concrete.

Nach der Kohlenstoffoxidation entstehen im Werkstoffgefüge Poren, die die Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen. Die in geformten MAGCARBON (Magnesia-Kohlenstoff) Steinen üblichen metallischen Antioxidantien sind nur bedingt einsetzbar. Da die Betonsuspensionen einen basischen Charakter haben, können die Metallpulver mit den im Anmachwasser gelösten Bestandteilen und Additiven reagieren. Der dabei entstehende Wasserstoff stellt ein Gefährdungspotential dar (Hara, T.; Yasuda, N.; Sugiyama, K.; Shimizu, I.: Gas evolution of silicon-containing castables. Taikabutsu Overseas 22(2002),2, 114–117).After carbon oxidation arise in the material structure Pores that affect corrosion resistance. The usual in molded MAGCARBON (magnesia carbon) stones metallic antioxidants can only be used to a limited extent. Since the Concrete suspensions can have a basic character Metal powder with the ingredients and additives dissolved in the mixing water react. The resulting hydrogen poses a potential hazard (Hara, T .; Yasuda, N .; Sugiyama, K .; Shimizu, I .: Gas evolution of silicon-containing castables. Taikabutsu Overseas 22 (2002), 2, 114-117).

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, feuerfeste ungeformte Massen insbesondere Feuerbetone zur Verfügung zu stellen, die eine, im Vergleich zu herkömmlichen Erzeugnissen, deutlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit aufweisen und großtechnisch und wirtschaftlich hergestellt werden können.Against this background, it is the Object of the present invention, refractory unshaped masses in particular Refractory concrete available to make the one, in comparison to conventional products, clear improved corrosion resistance have and on an industrial scale and can be manufactured economically.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine feuerfeste Masse, enthaltend eine grobkörnige feuerfeste Komponente (sog. Grobkorn) und/oder eine mittelkörnige feuerfeste Komponente (sog. Mittelkorn) und/oder eine feinkörnige feuerfeste Komponente (sog. Mehl) und/oder eine feinstkörnige feuerfeste Komponente (sog. Feinstkorn) dadurch gekennzeichnet, dass die Masse kohlenstofffrei ist und eine feuerfeste borhaltige, stickstofffreie Komponente umfasst.The task is solved by a refractory mass containing a coarse-grained refractory component (so-called coarse grain) and / or a medium-grain refractory component (so-called medium grain) and / or a fine-grained refractory component (so-called flour) and / or a fine-grained refractory component (so-called fine grain) characterized in that the mass is carbon-free and comprises a refractory boron-containing, nitrogen-free component.

Kohlenstofffrei bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass kein ungebundener Kohlenstoff, z.B in Form von Grafit, Russ und dergleichen, im Material vorhanden ist. Die Erfindung umfasst somit auch feuerfeste Massen und Materialien, die unter Verwendung eines kohlenstoffhaltigen Binders, z.B. Harz, Teer, Pech hergestellt werden. Auch Massen mit Anteilen an chemisch gebundenem Kohlenstoff, wie z.B, in feuerfesten Carbiden, wie z.B. Siliciumcarbid, sind ein Bestandteil der Erfindung.Carbon-free means in the sense the present invention that no unbound carbon, e.g. in the form of graphite, soot and the like, present in the material is. The invention thus also includes refractory masses and materials, made using a carbonaceous binder, e.g. Resin, Tar, pitch are made. Even masses with shares in chemical bound carbon, e.g. in refractory carbides, e.g. Silicon carbide are part of the invention.

Als grobkörnige, mittelkörnige, feinkörnige, und feinstkörnige feuerfeste Komponenten kommen alle typischen, oxidischen und nichtoxidischen, saueren und basischen Rohstoffe, bzw. ihre Kombination zur Anwendung. Besonders bevorzugt sind basische Metalloxide wie z.B. Sinter-, Schmelzmagnesia, Sinter-, Schmelzspinell, Sinterdolomit, Sinterkalk, Olivin oder Forsterit. Vorteilhaft sind auch Massen auf Al2O3-Basis mit variablen SiO2- und/oder SiC-Anteilen. Auch Kombinationen dieser Rohstoffe können vorliegen.All typical, oxidic and non-oxidic, acidic and basic raw materials, or their combination, are used as coarse-grained, medium-grained, fine-grained and fine-grained refractory components. Basic metal oxides such as sintered, melted magnesia, sintered, melted spinel, sintered dolomite, sintered lime, olivine or forsterite are particularly preferred. Masses based on Al 2 O 3 with variable SiO 2 and / or SiC fractions are also advantageous. Combinations of these raw materials can also be present.

Als feuerfeste borhaltige, stickstofffreie Komponente eignen sich besonders gut eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe Borcarbid B4C, refraktäre Boride und ihrer Mischungen. Refraktäre Boride sind bevorzugt CaB6, TiB2, und ZrB2. Es hat sich gezeigt, dass auch eine Mischung aus mehreren borhaltigen, stickstofffreien Verbindungen vorteilhaft eingesetzt werden kann. Die borhaltige, stickstofffreie Verbindung liegt vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 10,0 Gew.-% vor.A particularly suitable fire-resistant boron-containing, nitrogen-free component is a compound selected from the group boron carbide B 4 C, refractory borides and their mixtures. Refractory borides are preferably CaB 6 , TiB 2 , and ZrB 2 . It has been shown that a mixture of several boron-containing, nitrogen-free compounds can also be used advantageously. The boron-containing, nitrogen-free compound is preferably present in amounts from 0.1 to 30% by weight, particularly preferably from 0.5 to 10.0% by weight.

Die erfindungsgemäße Masse umfasst vorzugsweise einen Zusatzstoff. Unter Zusatzstoffen sind im Sinne der Erfindung vorzugsweise Metallpulver, Nichtoxide wie z.B. Nitride, Carbide, Silicide, Oxynitride, Oxycarbide, Metallfasern, Kunststofffasern und Carbonfasern zu verstehen, vorzugsweise handelt es sich um die Metallpulver Al, Mg, Si und Nichtoxide wie z.B. SiC, AlN, Si3N4, AlON, SiAlON. Die Zusatzstoffe liegen vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 30 Gew.-% vor.The composition according to the invention preferably comprises an additive. In the context of the invention, additives are preferably metal powders, non-oxides such as nitrides, carbides, silicides, oxynitrides, oxycarbides, metal fibers, plastic fibers and carbon fibers, preferably the metal powders Al, Mg, Si and non-oxides such as SiC, AlN , Si 3 N 4 , AlON, SiAlON. The additives are preferred in amounts of 0.5 to 30 wt .-%.

Unter grobkörnig sind im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Körnungen ≥ 1 mm, besonders bevorzugt 1–10 mm zu verstehen. Als Mittelkorn kommen Körnungen 0,2 bis < 1 mm, bevorzugt 0,2 bis 0,5 mm, zum Einsatz.Below are coarse-grained in the sense of the present Invention preferably grain sizes ≥ 1 mm, especially preferably 1-10 mm to understand. Grains of 0.2 to <1 mm are preferred as the middle grain 0.2 to 0.5 mm, for use.

Unter feinkörnig sind im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Körnungen 0,02 bis < 0,2 mm, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,1 mm zu verstehen. Diese Kornfraktion wird üblicherweise im technischen Sprachgebrauch als Mehl bezeichnet.Below are fine-grained in the sense of the present Invention preferably grits 0.02 to <0.2 mm, to understand particularly preferably 0.02 to 0.1 mm. This grain fraction is usually referred to as flour in technical parlance.

Als Feinstkorn sind reaktive feuerfeste Komponenten mit einer mittleren Korngröße < 15 μm, bevorzugt < 5 μm, zu verstehen. Zur Anwendung kommen z.B. calcinierte Tonerde, reaktive Tonerde, feinstgemahlene, feuerfeste Rohstoffe, Microsilica, Feuerfestton, Bindeton.Reactive refractories are the finest grain Components with an average grain size <15 μm, preferably <5 μm to understand. For example, calcined alumina, reactive alumina, finely ground, refractory raw materials, microsilica, refractory clay, Clay.

Die erfindungsgemäßen ungeformten Feuerfest-Massen können hydraulisch, chemisch bzw. keramisch gebunden werden. Zu diesem Zweck eignen sich alle in der Feuerfesttechnologie typischen Bindersysteme. Vorzugsweise kommt eine hydraulische Bindung mittels eines Feuerfest-Cements vorzugsweise eines Calciumaluminat-Cements in einer Menge bis zu 25 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, zur Anwendung.The unshaped refractory compositions according to the invention can be bound hydraulically, chemically or ceramic. To this All binder systems typical in refractory technology are suitable for this purpose. Hydraulic binding is preferably carried out by means of a refractory cement preferably a calcium aluminate cement in an amount up to 25% by weight, preferably 1 to 10% by weight, for use.

Für die chemische Bindung, d.h. als Binder, eignen sich abhängig von der chemischen Zusammensetzung der Feuerfestrohstoffe alle in der Feuerfestindustrie geläufigen flüssigen Bindemittel sowohl wasserfrei als auch wasserhaltig, z.B. Harze, Teer, Pech. Ligninsulfonat (Sulfitlauge), Polyvinylalkohol, Phosphate, MgSO4-Lösung, Wasserglas, Lävulinsäure. Die Bindermenge liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Gew.-%.Depending on the chemical composition of the refractory raw materials, all liquid binders common in the refractory industry are suitable for chemical bonding, ie as binders, both water-free and water-containing, for example resins, tar, pitch. Lignin sulfonate (sulfite liquor), polyvinyl alcohol, phosphates, MgSO 4 solution, water glass, levulinic acid. The amount of binder is preferably between 0.1 and 50% by weight, preferably between 1 and 10% by weight.

Keramische Bindung stellt sich in den erfindungsgemäßen Massen bei Aufheizen auf Temperaturen > 700 °C ein. Dieser Vorgang wird durch den Einsatz von Feinstkorn-Anteilen unterstützt.Ceramic bond arises in the masses according to the invention when heating up to temperatures> 700 ° C. This The process is supported by the use of fine grain fractions.

Abhängig von der Art der Bindung werden die Massen mit bis zu 40 Gew.-%, vorzugsweise < 10 Gew.-%, Wasser angemacht.Depending on the type of binding the masses with up to 40 wt .-%, preferably <10 wt .-%, water turned on.

Um den Wassergehalt zu reduzieren und/oder die rheologischen Eigenschaften der Massen zu verbessern, ist der Einsatz von unterschiedlichen Additiven, wie z.B. Verflüssiger, Abbinderegulierer, Dispergiermittel, vorteilhaft. Der Anteil dieser Additive liegt im Bereich bis max. 5 Gew.-% vorzugsweise < 1,5 Gew.-%.To reduce the water content and / or to improve the rheological properties of the masses, is the use of different additives, e.g. condenser, Setting regulator, dispersant, advantageous. The share of this Additive is in the range up to max. 5% by weight, preferably <1.5% by weight.

Die grobkörnige Komponente liegt vorzugsweise in Mengen < 90 Gew.-% besonders bevorzugt in Mengen von 15 bis 80 Gew.-% vor.The coarse-grained component is preferably located in quantities <90 % By weight particularly preferably in amounts of 15 to 80% by weight.

Die mittelkörnige Komponente liegt vorzugsweise in Mengen < 40 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 3 bis 20 Gew.-% vor.The medium grain component is preferably in quantities <40 % By weight, particularly preferably in amounts of 3 to 20% by weight.

Die feinkörnige Komponente liegt vorzugsweise in Mengen < 95 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 5 bis 80 Gew.-% vor.The fine-grained component is preferably in quantities <95 % By weight, particularly preferably in amounts of 5 to 80% by weight.

Die feinstkörnige Komponente liegt vorzugsweise in Mengen von < 50 Gew.-%, besonders bevorzugt in Mengen von 0.1 bis 35 Gew.-% vor.The fine-grained component is preferably in amounts of <50 % By weight, particularly preferably in amounts of 0.1 to 35% by weight.

Zur Verstärkung der Wirkung der borhaltigen Komponenten oder zur Verbesserung der Werkstoffeigenschaften können den erfindungsgemäßen Feuerfest-Massen als Zusatzstoff spezielle metallische und/oder nichtoxidische Stoffe zugesetzt werden. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe der Metallpulver Al, Mg, Si sowie Nichtoxide wie z.B. SiC, AlN, Si3N4, AlON, SiAlON.To enhance the effect of the boron-containing components or to improve the material properties, special metallic and / or non-oxidic substances can be added to the refractory compositions according to the invention. These are preferably compounds selected from the group of metal powders Al, Mg, Si and non-oxides such as SiC, AlN, Si 3 N 4 , AlON, SiAlON.

Zum Zweck der Gefügeverstärkung und/oder der Verbesserung des Trocknungsvorgangs ist auch ein Zusatz von Metallfasern von Vorteil.For the purpose of reinforcing and / or improving the structure the drying process is also an addition of metal fibers from Advantage.

Die erfindungsgemäßen kohlenstofffreien Feuerfest-Massen zeichnen sich durch eine Reihe positiver Eigenschaften aus. Bedingt durch die relativ hohe Wärmeleitfähigkeit der borhaltigen Zusätze besitzen sie im Vergleich zu Massen ohne Zusatz eine verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit.The carbon-free refractory compositions according to the invention are characterized by a number of positive properties. conditioned due to the relatively high thermal conductivity of boron additives they have an improved compared to masses without additives Thermal shock resistance.

Bedingt durch die hohe Sauerstoffaffinität zeigen die borhaltigen Verbindungen gute Oxidationsbeständigkeit im Werkstoffgefüge. Dieses Verhalten wird durch Bildung von Passivierungsschichten auf der Materialoberfläche, die den Kontakt mit dem Sauerstoff erschweren, unterstützt. Die zugesetzten borhaltigen Stoffe werden von ionischen Schmelzen schlecht benetzt, wodurch die Benetzung durch geschmolzene Schlacken eingeschränkt wird. Dies verbessert die Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Steigerung der Haltbarkeit dieser neuen Feuerfest-Massen bei.Show due to the high affinity for oxygen the boron-containing compounds have good oxidation resistance in the material structure. This Behavior is achieved by forming passivation layers on the Material surface, which make contact with oxygen more difficult. The added boron-containing substances become bad from ionic melts wetted, which limits the wetting by molten slag. This improves the corrosion resistance and contributes to the increase the durability of these new refractory materials.

Auf die Korrosionsbeständigkeit der neuen Massen wirkt sich ebenfalls positiv die Bildung feuerfester, stabiler Oxide infolge der Reaktion der Boride mit Sauerstoff aus. Da die Reaktionen mit einer z.T. beträchtlichen Volumenzunahme einhergehen, führen sie zu einer Verdichtung des Werkstoffgefüges was wiederum zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Festigkeit der Zustellung beiträgt.Corrosion resistance the new masses also have a positive effect on the formation of fireproof, stable Oxides due to the reaction of the borides with oxygen. Since the Reactions with a partially considerable Volume increase, lead they condense the structure of the material, which in turn improves it corrosion resistance and contributes to the strength of the delivery.

Boride und Borcarbid sind in der Lage die kritischen Bestandteile von metallurgischen Schlacken zu reduzieren und dadurch ihre Aggressivität zu verringern.Borides and boron carbide are in the Able to reduce the critical components of metallurgical slags and thereby their aggressiveness to reduce.

Für die Korrosionsbeständigkeit der feuerfesten Werkstoffe ist eine hohe Verdichtung des Werkstoffgefüges wichtig. Diese kann u.a. durch eine entsprechende Kornverteilung verbessert werden. Für den erfindungsgemäßen Versatz hat sich folgender Kornaufbau als vorteilhaft erwiesen:
Grobkornkomponente: < 90 Gew.-% > 0,2 mm. Bevorzugt werden Anteile von 15 bis 80 Gew.-% der Kornfraktion 1–10 mm.
Mittelkornkomponente: < 40 Gew.-% der Kornfraktion 0.2 bis 1 mm. Bevorzugt werden Anteile von 3 bis 20 Gew.-% der Kornfraktion 0,2–0,5 mm.
Feinkornkomponente: < 95 Gew.-% < 0,2 mm, vorzugsweise 5 bis 80 Gew.-%
Feinstkornkomponente: < 50 Gew.-% < 15 μm, vorzugsweise 0,1 bis 35 % < 5 μm
Borhaltige, stickstofffreie Verbindung: 0,1 bis 30 Gew.-% –325 mesh (< 45 μm), vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%.
A high compression of the material structure is important for the corrosion resistance of the refractory materials. This can be improved, among other things, by an appropriate grain distribution. The following grain structure has proven to be advantageous for the offset according to the invention:
Coarse grain component: <90% by weight> 0.2 mm. Portions of 15 to 80% by weight of the grain fraction 1-10 mm are preferred.
Medium grain component: <40% by weight of the grain fraction 0.2 to 1 mm. Portions of 3 to 20% by weight of the grain fraction 0.2-0.5 mm are preferred.
Fine grain component: <95% by weight <0.2 mm, preferably 5 to 80% by weight
Fine grain component: <50% by weight <15 μm, preferably 0.1 to 35% <5 μm
Boron-containing, nitrogen-free compound: 0.1 to 30% by weight -325 mesh (<45 μm), preferably 0.5 to 5% by weight.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Feuerfest-Massen erfolgt bei dem Feuerfest-Hersteller bzw. vor Ort bei dem Feuerfest-Anwender, vorzugsweise in folgenden Schritten:The production of the refractory compositions according to the invention preferably at the refractory manufacturer or on-site at the refractory user in the following steps:

Herstellung einer homogenen Mischung aus den genannten feuerfesten Komponenten in den genannten Gew.-Anteilen.Production of a homogeneous Mixture of the above refractory components in the above parts by weight.

Zusatz eines Binders und/oder Additive und/oder Anmachwassers und weitere Homogenisierung des Gemenges.Addition of a binder and / or Additives and / or mixing water and further homogenization of the Mince.

Zusatz von Zuschlagstoffen und weitere Homogenisierung des Gemenges. Nach Bedarf werden der Mischung Stoffe beigemischt, die in den fertigen Massen bestimmte Funktionen übernehmen. Beispiel sind Metallpulver und nichtoxidische Werkstoffe wie Carbide, Nitride, Silizide, Metallfaser, Kunststofffaser, Carbonfaser, welche die Oxidationsbeständigkeit, Festigkeit Trocknungsverhaltens, Korrosionsbeständigkeit und die Temperaturwechselbeständigkeit des Werkstoffes weiter verbessern.Addition of aggregates and others Homogenization of the batch. If necessary, the mixture becomes substances added, which take on certain functions in the finished masses. Examples are metal powder and non-oxide materials such as carbides, Nitrides, silicides, metal fiber, plastic fiber, carbon fiber, which resistance to oxidation, Strength drying behavior, corrosion resistance and resistance to temperature changes further improve the material.

Das homogenisierte Gemisch ist einsatzbereit und kann mittels der in der Feuerfesttechnologie geläufigen Techniken, z.B. Gießen, Vibrieren, Spritzen, Torkretieren, Stampfen usw., zu einer monolithischen Feuerfestauskleidung bzw. einer funktionellen Masse verarbeitet werden.The homogenized mixture is ready for use and can be done using techniques familiar in refractory technology, e.g. To water, Vibrate, spray, gate lock, pound, etc., into a monolithic Refractory lining or a functional mass processed become.

Aus den erfindungsgemäßen Feuerfest-Massen können auch Fertigbauteile hergestellt werden. Dazu werden die wie oben beschrieben hergestellten Massen in eine Metall-, bzw. Holz-, bzw. Kunststoffform gebracht. Durch anschließendes Vibrieren, Stampfen, Pressen usw. kann die Masse zusätzlich verdichtet werden. Nach Aushärten der Masse wird das Bauteil ausgeformt und bei 80 bis 700 °C getrocknet und/oder getempert. Nach Bedarf kann das getrocknete bzw. getemperte Bauteil gebrannt werden. Die Brennbedingungen hängen im wesentlichen von der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung der Feuerfest-Masse sowie der Form und Geometrie des Bauteils ab. Nach dem Trocknen bzw. Tempern bzw. Brand sind die erfindungsgemäßen Fertigbauteile einsatzbereit.From the refractory compositions according to the invention can prefabricated components are also manufactured. To do this, do the same as above described manufactured masses in a metal, or wood, or Brought plastic mold. By subsequent vibrating, pounding, The mass can be pressed additionally be compressed. After curing the component is shaped and dried at 80 to 700 ° C and / or annealed. If necessary, the dried or tempered Component to be burned. The firing conditions depend essentially on the chemical and mineralogical composition of the refractory mass as well as the shape and geometry of the component. After drying or tempering or The prefabricated components according to the invention are fire ready for use.

Die erfindungsgemäßen ungeformten Feuerfestmassen können in den Öfen und Anlagen der Nichteisen-Industrie, Stahlindustrie, Zementindustrie, Glasindustrie Müllverbrennungsanlagen usw. eingesetzt werden.The unshaped refractory compositions according to the invention can in the ovens and plants of the non-ferrous industry, steel industry, cement industry, Glass industry waste incineration plants etc. are used.

Die Herstellung und die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Erzeugnisse sei nachstehend an einigen Beispielen erläutert. Bei den Versätzen der Beispiele wird, wie in der Keramik üblich, zunächst ein "Grundversatz" hergestellt, der bereits 100 ergibt. Um Variationen zu erhalten, werden zu diesem Grundversatz Zusatzstoffe in unterschiedlichen Mengen zugegeben. Deren % Angaben beziehen sich auf den 100 Wert des Grundansatzes.The manufacture and the properties of the products according to the invention will be explained below with some examples. With the offsets of the Examples, as is customary in ceramics, a "basic offset" is first produced, which already gives 100. In order to obtain variations, additives are added to this basic offset added in different amounts. Get% of their data to the 100 value of the basic approach.

Beispiel 1example 1

Es wurden 4 selbstfließende Korundbetone mit variablen B4C-Anteilen hergestellt. Ihre Zusammensetzung und der Kornaufbau waren wie folgt:

Figure 00110001
4 self-flowing corundum concretes with variable B 4 C components were produced. Their composition and grain structure were as follows:
Figure 00110001

Alle Rohstoffe und Additive sind unter den genannten Bezeichnungen bei der Fa. ALCOA Deutschland erhältlich.All raw materials and additives are under the names given by ALCOA Germany available.

Die Rohstoffe und Additive wurden mit variablen B4C-Anteilen, –325 mesh (< 45 μm), der Fa. Wacker Chemie GmbH, München und Anmachwasser homogen gemischt. Es zeigte sich, dass mit steigendem B4C-Gehalt die benötigte Wassermenge. geringer wird. Aus den Massen wurden Standardprüfkörper 50 × 50 mm hergestellt. Die Herstellung der Prüfkörper erfolgte durch Gießen in eine Kunststoffform, Aushärten bei Raumtemperatur 24 h, und anschleißendes Trocknen bei 110 °C, 24 h. Die getrockneten Prüfkörper wurden durch die Bestimmung der Kaltdruckfestigkeit, KDF, (DIN EN 9935), Rohdichte, RD, (DIN EN 993) und offenen Porosität, OP, (DIN EN 993) charakterisiert. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Aufstellung zusammengefasst.The raw materials and additives were mixed with variable B 4 C components, -325 mesh (<45 μm), from Wacker Chemie GmbH, Munich, and mixing water. It was shown that with increasing B 4 C content the amount of water required. becomes lower. Standard test specimens 50 × 50 mm were produced from the masses. The test specimens were produced by pouring them into a plastic mold, curing them at room temperature for 24 hours, and then drying them at 110 ° C. for 24 hours. The dried test specimens were characterized by the determination of the cold compressive strength, KDF, (DIN EN 9935), bulk density, RD, (DIN EN 993) and open porosity, OP, (DIN EN 993). The results obtained are summarized in the table below.

Figure 00120001
Figure 00120001

Die Ergebnisse zeigen, dass durch den Zusatz von Borcarbid die Anmachwassermenge in erfindungsgemäßen Betonen reduziert werden kann. Auch Korundbetone mit relativ hohen B4C-Anteilen besitzen gute Eigenschaftswerte.The results show that the amount of mixing water in the concretes according to the invention can be reduced by adding boron carbide. Corundum concrete with a relatively high B 4 C content also has good property values.

Beispiel 2Example 2

Es wurde ein Bauxit Feuerbeton mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

Figure 00120002
A bauxite refractory concrete was made with the following composition:
Figure 00120002

Bei dem gesinterten Bauxit (Sinterbauxit) handelt es sich um ein handelübliches Produkt. Sinterkorund T60, Calcinierte Tonerde CTC 50, Tonerdezement CA 270 und Additive können z.B. über die Fa. ALCOA Deutschland bezogen werden.In the sintered bauxite (sinter bauxite) it is a commercially available Product. Sintered corundum T60, calcined alumina CTC 50, alumina cement CA 270 and additives can e.g. about can be obtained from ALCOA Germany.

Dem Gemenge wurden 2 Gew.-% Borcarbid der Fa. Wacker Chemie GmbH, München, beigemischt. Die Mischung wurde dann mit 5.7 Gew.-% Anmachwasser zu einem Beton aufbereitet. Aus dem Beton wurden zylindrische Testtiegel für die Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit hergestellt. Die Herstellung erfolgte, wie im Beispiel 1 dargestellt, durch Eingießen des verflüssigten Betons in eine Kunststoffform. Die Gießform war in der Weise konstruiert, dass an einer Seite des Prüfzylinders eine runde Vertiefung mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Tiefe von 10 mm entstand. Die Vertiefung diente der Aufnahme einer Testmetallschmelze. Nach dem Aushärten bei Raumtemperatur, 24 h und Trocknen bei 110 °C, 24 h wurden in die Vertiefung des Tiegels 20 g reinen Aluminiumpulvers platziert. Der Tiegel wurde dann bei 800 °C, 72 h lang in einem Elektroofen unter Luftabschluss ausgelagert. Nach der Abkühlung wurde der Testtiegel nach eventuellen Korrosionserscheinungen, wie chemische Reaktion mit dem Metall und Infiltration des Metalls in das Werkstoffgefüge, untersucht. Zum Vergleich wurde ein Tiegeltest aus gleichem Feuerbeton ohne B4C-Zusatz hergestellt und unter gleichen Bedingungen untersucht. Der erfindungsgemäße Bauxit-B4C-Feuerbeton zeigte im Vergleich zum Werkstoff ohne Borcarbid keine Infiltration und einen deutlich besseren Korrosionswiderstand gegenüber der Al-Schmelze. Beispiel 3

Figure 00130001
2% by weight of boron carbide from Wacker Chemie GmbH, Munich, were added to the mixture. The mixture was then made into a concrete with 5.7% by weight of mixing water. Cylindrical test crucibles for testing corrosion resistance were made from the concrete. As shown in Example 1, the production was carried out by pouring the liquefied concrete into a plastic mold. The casting mold was constructed in such a way that a round recess with a diameter of 30 mm and a depth of 10 mm was created on one side of the test cylinder. The depression was used to hold a test metal melt. After curing at room temperature, 24 h and drying at 110 ° C, 24 h, 20 g of pure aluminum powder were placed in the well of the crucible. The crucible was then aged at 800 ° C for 72 hours in an electric oven with no air. After cooling, the test crucible was examined for any signs of corrosion, such as chemical reaction with the metal and infiltration of the metal into the material structure. For comparison, a crucible test was made from the same refractory concrete without the addition of B 4 C and examined under the same conditions. The bauxite B 4 C refractory concrete according to the invention showed no infiltration and a significantly better corrosion resistance compared to the Al melt compared to the material without boron carbide. Example 3
Figure 00130001

Bei den Spinellrohstoffen handelt es sich um einen gesinterten Al2O3-reichen Magnesium-Aluminium-Spinell der über die Fa.The spinel raw materials are a sintered Al 2 O 3 -rich magnesium aluminum spinel, which is available from

ALCOA Deutschland bezogen werden kann. Auch die anderen Komponenten, Calcinierte Spinell/Tonerde CTC 55, Tonerdezement sowie Additive können von dieser Firma bezogen werden.ALCOA Germany can. Also the other components, calcined spinel / alumina CTC 55, alumina cement and additives can be obtained from this company become.

Dem Gemenge wurden 3 Gew.-% Zirkonborid der Fa. Wacker Chemie GmbH, München beigemischt. Die Mischung wurde dann mit 5.2 Gew.-% Anmachwasser zu einem Beton aufbereitet. Aus dem Beton wurden zylindrische Testtiegel für die Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit hergestellt. Zu diesem Zweck wurde der Beton in eine Kunststoffform gefüllt und anschließend auf einem Rütteltisch verdichtet. Die Form war in der Weise konstruiert, dass an einer Seite des Prüfzylinders eine runde Vertiefung mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Tiefe von 10 mm entstand. Die Vertiefung diente der Aufnahme einer Testschlacke. Nach dem Aushärten bei Raumtemperatur/24 h und Trocknen bei 110 °C/24 h wurden in die Vertiefung des Tiegels 20 g einer Pfannenschlacke aus der Stahlindustrie platziert. Der Tiegel wurde dann bei 1500 °C, 6 h lang in einem Elektroofen an Luft gebrannt. Nach der Abkühlung wurde der Testtiegel nach eventuellen Korrosionserscheinungen, wie chemische Reaktion mit der Schlacke und ihre Infiltration in das Werkstoffgefüge, untersucht. Zum Vergleich wurde ein Tiegeltest aus gleichem Feuerbeton ohne ZrB2 hergestellt und unter gleichen Bedingungen untersucht. Der erfindungsgemäße Spinell-Beton mit ZrB2-Zusatz zeigte im Vergleich zum Werkstoff ohne Zusatz einen wesentlich besseren Infiltrations- und Korrosionswiderstand.3% by weight of zirconium boride from Wacker Chemie GmbH, Munich, were added to the mixture. The mixture was then made into a concrete with 5.2% by weight of mixing water. Cylindrical test crucibles for testing corrosion resistance were made from the concrete. For this purpose, the concrete was filled into a plastic mold and then compacted on a vibrating table. The shape was constructed in such a way that a round recess with a diameter of 30 mm and a depth of 10 mm was created on one side of the test cylinder. The deepening was used to hold a test slag. After curing at room temperature / 24 h and drying at 110 ° C / 24 h, 20 g of a ladle slag from the steel industry were placed in the well of the crucible. The crucible was then fired in air at 1500 ° C for 6 hours in an electric furnace. After cooling, the test crucible was examined for any signs of corrosion, such as chemical reaction with the slag and its infiltration into the material structure. For comparison, a crucible test was made from the same refractory concrete without ZrB 2 and examined under the same conditions. The spinel concrete according to the invention with ZrB 2 addition showed a significantly better infiltration and corrosion resistance compared to the material without addition.

Beispiel 4Example 4

Es wurde eine chemischgebundene, basische Masse mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

Figure 00140001
A chemically bound, basic mass with the following composition was produced:
Figure 00140001

Bei dem Magnesiasinter handelt es sich um eine gesinterte hoch reine Magnesia, z.B. der Fa. NEDMAG. Titanborid (z.B. Titandi borid) kann z.B. von der Fa. Wacker Chemie GmbH, München bezogen werden.It is the magnesia sinter a sintered high purity magnesia, e.g. from NEDMAG. Titanium boride (e.g. titanium diboride) can e.g. from Wacker Chemie GmbH, Munich can be obtained.

Die Komponenten wurden trocken homogenisiert und anschließend durch Mischen mit 12 Gew.-% Na-Wasserglas zu einer spritzfähigen Masse aufbereitet. Die Masse wurde auf einen gebrannten Magnesiastein aufgetragen und bei 1550 °C 2h gebrannt. Nach dem Brand haftete die Masse auf der Steinoberfläche sehr gut und zeigte sehr gute Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer Stahlkonverterschlacke. Die Masse eignet sich zur Durchführung von sowohl Kalt- als auch Heißreparaturen der Feuerfestzustellungen.The components were homogenized dry and subsequently by mixing with 12% by weight Na water glass to form a sprayable mass edited. The mass was burned on a magnesia stone applied and at 1550 ° C Burned for 2 hours. After the fire, the mass adhered very strongly to the stone surface good and showed very good resistance to oxidation and corrosion across from a steel converter slag. The mass is suitable for carrying out both cold and hot repairs of refractory deliveries.

Beispiel 5Example 5

Al2O3-SiC-Stampfmasse mit PhosphatbindungAl 2 O 3 -SiC ramming mass with phosphate bond

Es wurde eine chemischgebundene Al2O3-SiC-Masse mit folgender Zusammensetzung hergestellt:

Figure 00150001
A chemically bound Al 2 O 3 -SiC mass with the following composition was produced:
Figure 00150001

Sinterkorund-Rohstoffe können von der Firma ALCOA Deutschland bezogen werden.Sintered corundum raw materials can be from can be obtained from ALCOA Germany.

Als Silicumcarbid-Pulver kam ein Produkt der Fa. ESK-SiC GmbH und als Silicum-Pulver ein handelübliches Produkt zum Einsatz. Die Komponenten wurden trocken mit 3 Gew.-% ZrB2 (Fa. Wacker Chemie GmbH, München) homogenisiert und anschließend durch Mischen mit 6,5 Gew.-% von einer Monoaluminiumphosphat-Lösung (50-%ig) der Fa. BUDENHEIM zu einer Stampfmasse aufbereitet. Aus der Masse wurden durch Stampfen in einer Stahlform Prüfkörper mit Durchmesser 50 mm und Höhe 50 mm hergestellt. An einer Seite des Prüfzylinders wurde beim Pressvorgang zur Aufnahme der Testschlacke eine runde Vertiefung mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Tiefe von 10 mm eingepresst. In die Vertiefung. wurden 20 g einer Stahlkonverterschlacke platziert. Der Tiegel wurde dann bei 1500 °C 6h lang in einem Elektroofen an Luft 6 h gebrannt. Zum Vergleich wurde ein Tiegel aus dem Versatz ohne ZrB2 hergestellt und unter gleichen Bedingungen getestet. Nach der Abkühlung wurden die Testtiegel nach eventuellen Korrosionserscheinungen, wie chemische Reaktion mit der Schlacke und ihre Infiltration in das Werkstoffgefüge, untersucht. Die erfindungsgemäße Al2O3-SiC-Stampfmasse mit ZrB2 zeigte im Vergleich zum Werkstoff ohne Zusatz einen wesentlich besseren Infiltrations- und Korrosionswiderstand.A product from ESK-SiC GmbH was used as silicon carbide powder and a commercially available product was used as silicon powder. The components were dry-homogenized with 3% by weight of ZrB 2 (from Wacker Chemie GmbH, Munich) and then by mixing with 6.5% by weight of a monoaluminum phosphate solution (50% strength) from BUDENHEIM prepared a ramming mass. Test specimens with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm were produced from the mass by stamping in a steel mold. A round recess with a diameter of 30 mm and a depth of 10 mm was pressed in on one side of the test cylinder during the pressing process to accommodate the test slag. In the recess. 20 g of a steel converter slag were placed. The crucible was then fired at 1500 ° C in an electric furnace for 6 hours in air. For comparison, a crucible was made from the offset without ZrB 2 and tested under the same conditions. After cooling, the test crucibles were examined for any signs of corrosion, such as chemical reaction with the slag and its infiltration into the material structure. The Al 2 O 3 -SiC ramming mass with ZrB 2 showed a much better infiltration and corrosion resistance compared to the material without addition.

Beispiel 6Example 6

Es wurde ein selbstfließender Korundbeton B4C- und Stahlfasernzusatz mit folgender Zusammensetzung untersucht.A self-flowing corundum concrete B 4 C and steel fiber additive with the following composition was examined.

Figure 00160001
Figure 00160001

Die Bezugsquellen der Rohstoffe, Zusatzstoffe und Additive sind wie in vorangehenden Beispielen genannt.The sources of supply of the raw materials, Additives and additives are as mentioned in the previous examples.

Die Rohstoffe und Additive wurden mit 2.0 Gew.-% Stahlfasern (D = 0.3mm, Länge = 20 mm) trocken vorgemischt und anschließend mit 6.7 Gew.-% Anmachwasser zu einem Beton aufbereitet. Aus dem Beton wurden Standardprüfkörper 50 × 50 mm hergestellt. Die Herstellung der Prüfkörper erfolgte durch Gießen in eine Kunststoffform, Aushärten bei Raumtemperatur 24 h, und anschließendes Trocknen bei 110 °C, 24 h. Die getrockneten Prüfkörpern wurden durch die Bestimmung der Kaltdruckfestigkeit, KDF, (DIN EN 9935), Rohdichte, RD, (DIN EN 993), offenen Porosität, OP, (DIN EN 993) und Temperaturwechselbeständigkeit TWB (DIN EN 993-11) charakterisiert. Zum Vergleich wurden unter gleichen Bedingungen Prüfkörper ohne Stahlfaserzusatz hergestellt und untersucht. Nach dem Trocknen besaßen die Prüfkörper folgende Kennwerte:

Figure 00170001
The raw materials and additives were premixed dry with 2.0% by weight of steel fibers (D = 0.3mm, length = 20mm) and then processed into a concrete with 6.7% by weight of mixing water. Standard test specimens 50 × 50 mm were made from the concrete. The test specimens were produced by pouring them into a plastic mold, curing them at room temperature for 24 hours, and then drying them at 110 ° C. for 24 hours. The dried test specimens were characterized by the determination of the cold compressive strength, KDF, (DIN EN 9935), bulk density, RD, (DIN EN 993), open porosity, OP, (DIN EN 993) and temperature change resistance TWB (DIN EN 993-11). For comparison, test specimens without the addition of steel fibers were produced and examined under the same conditions. After drying, the test specimens had the following characteristic values:
Figure 00170001

Die Ergebnisse belegen, dass durch den Stahlfaserzusatz die Temperaturwechselbeständigkeit der erfindungsgemäßen Betone verbessert werden kann.The results show that through the steel fiber additive the thermal shock resistance of the concretes according to the invention can be improved.

Claims (15)

Feuerfeste Masse, enthaltend eine grobkörnige feuerfeste Komponente (sog. Grobkorn) und/oder eine mittelkörnige feuerfeste Komponente (sog. Mittelkorn) und/oder eine feinkörnige feuerfeste Komponente (sog. Mehl) und/oder eine feinstkörnige feuerfeste Komponente (sog. Feinstkorn) dadurch gekennzeichnet, dass die Masse kohlenstofffrei ist und eine feuerfeste borhaltige, stickstofffreie Komponente umfasst.Refractory mass containing a coarse-grained refractory Component (so-called coarse grain) and / or a medium-grain refractory component (so-called medium grain) and / or a fine-grained refractory component (so-called flour) and / or a fine-grained refractory component (so-called fine grain) characterized in that the mass is carbon-free and comprises a refractory boron-containing, nitrogen-free component. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grobkörnige, mittelkörnige, feinkörnige, und feinstkörnige feuerfeste Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe der, oxidischen und nichtoxidischen, saueren oder basischen Rohstoffe.Composition according to claim 1, characterized in that the coarse-grained, middle grain, fine-grained, and fine-grained refractory component selected is from the group of, oxidic and non-oxidic, acidic or basic raw materials. Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die feuerfesten Komponenten ausgewählt sind aus der Gruppe der basische Metalloxide wie z.B. Sinter-, Schmelzmagnesia, Sinter-, Schmelzspinell, Sinterdolomit, Sinterkalk, Olivin oder Forsterit, der Massen auf Al2O3-Basis mit einem variablen SiO2- und/oder SiC-Anteil und deren Kombinationen.Composition according to claim 2, characterized in that the refractory components are selected from the group of basic metal oxides such as sintered, fused magnesia, sintered, melted spinel, sintered dolomite, sintered lime, olivine or forsterite, the masses based on Al 2 O 3 a variable SiO 2 and / or SiC component and their combinations. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die borhaltige stickstofffreie Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe Borcarbid, refraktäre Boride und deren Mischungen.Composition according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the nitrogen-free component containing boron is selected from the group boron carbide, refractory borides and mixtures thereof. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die borhaltige, stickstofffreie Komponente in Mengen von 0,1 bis 30 Gew.-% vorliegt.Composition according to one of Claims 1 to 4, characterized in that that the boron-containing, nitrogen-free component in amounts of 0.1 up to 30 wt .-% is present. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem einen Zusatzstoff umfasst, der vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe Metallpulver, Nichtoxide wie z.B. Nitride, Carbide, Silicide, Oxynitride, Oxycarbide, Metallfasern, Kunststofffasern und Carbonfasern.Composition according to one of claims 1 to 5, characterized in that that it also comprises an additive that is preferably selected from the group metal powder, non-oxides such as e.g. Nitrides, carbides, silicides, Oxynitrides, oxycarbides, metal fibers, plastic fibers and carbon fibers. Masse nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in Mengen von 0,5 bis 30 Gew. Anteilen vorliegt.Composition according to claim 6, characterized in that the additive is present in amounts of 0.5 to 30 parts by weight. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem einen Binder, vorzugsweise ein in der Feuerfestindustrie geläufiges flüssiges Bindemittel umfasst.Composition according to one of claims 1 to 7, characterized in that that they also have a binder, preferably one in the refractory industry Common liquid Binder includes. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem ein Additiv, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Verflüssiger, Abbinderegulierer und Dispergiermittel umfasst.Composition according to one of claims 1 to 8, characterized in that that they also contain an additive, preferably selected from the group of plasticizers, Setting regulator and dispersant includes. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die grobkörnigen feuerfeste Komponente in Mengen < 90 Gew.-% vorliegt.Composition according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the coarse-grained refractory components in quantities <90 % By weight is present. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mittelkörnige feuerfeste Komponente in Mengen von < 40 Gew.-% vorliegt.Composition according to one of claims 1 to 10, characterized in that the medium grain refractory component is present in amounts of <40 wt .-%. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die feinkörnigen feuerfeste Komponente in Mengen von < 95 Gew.-% vorliegt.Composition according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the fine-grained refractory component is present in amounts of <95 wt .-%. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die feinstkörnigen feuerfeste Komponente in Mengen von < 50 Gew.-% vorliegt.Composition according to one of claims 1 to 12, characterized in that that the finest grained refractory component is present in amounts of <50 wt .-%. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem Wasser, vorzugsweise in einer Menge von bis zu 40 Gew.-% umfasst.Composition according to one of claims 1 to 13, characterized in that it also contains water preferably comprises in an amount of up to 40% by weight. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem Additive, wie z.B. Verflüssiger, Abbinderegulierer, Dispergiermittelumfasst.Composition according to one of claims 1 to 14, characterized in that that they also contain additives such as Condenser, setting regulator, Dispergiermittelumfasst.
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