DE1069055B

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Publication number: DE1069055B
Application number: DENDAT1069055D
Authority: DE
Publication date: 1959-11-12

Description

Schmelzgegossener Gegenstand aus feuerfestem Material Die Erfindung bezieht sich auf schmelzgegossene Formkörper, die hergestellt werden durch Niederschmelzen einer Masse hauptsächlich aus Al2O3, Gießen des geschmolzenen Materials in entsprechenden Formen, Abkühlen des gegossenen Materials unter Beachtung bestimmter Bedingungen zwecks Formung eines monolithen Gegenstandes einer gewünschten Größe und Form.
Es ist bekannt, daß beim Niederschmelzen verschiedener Anteile von Zirkon (Zirkonsilikatj und Aluminiumoxyd und beim Gießen von Formkörpern daraus sich bei den gegossenen Artikeln beginnende Risse zeigen. Es ist sehr erwünscht, Risse bei solchen Zusammensetzungen zu vermeiden oder doch stark zu vermindern, damit sich Gußgegenstände mit optimaler Festigkeit und Widerstand gegen Korrosion und Erosion im nachfolgenden Gebrauch ergeben.
Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, daß aus Schmelzmassen von Zirkon und Aluminiumoxyd gegossene Gegenstände in ihren physikalischen Eigenschaften wesentlich verbessert werden können, wenn man kleine Prozentsätze anderer Bestandteile in bestimmten eng begrenzten Gewichtsprozenten zusetzt. So hat sich gezeigt, daß ein Zusatz kleiner Gewichtsprozente eines Alkalioxyds, beispielsweise Natrium-oder Kaliumoxyd, zusammen mit Bruchteilen eines Prozents von Boroxyd verbesserte Eigenschaften der schmelzgegossenen und abgekühlten Gegenstände ergibt, die dann besonders geeignet sind für Auskleidungen von Glaswannen oder für andere feuerfeste Zwecke. Derartige Gegenstände sind auch dort sehr geeignet, wo eine große Abriebfestigkeit gefordert wird, z. B. bei Auskleidungen von Kugelmühlen, Rutschen u. dgl.

Wenn man die verschiedenen Bestandteile in den weiter unten aufgeführten Anteilen auswählt, bestehen die hergestellten Gegenstände hauptsächlich aus kristallinem Zirkonoxyd und kristallinem Aluminiumoxyd, die in einer siliziumhaltigen glasigen Masse eingebettet und verteilt sind, wobei diese Masse herrührt von dem Siliziumoxyd und Unreinheiten des Ursprungszirkons, sowie aus dem Alkalioxvd und dem Boroxyd der Rohmischung. Die sich ergebenden Gegenstände sind dicht und fein kristallin und haben eine geringe Porosität. Auch nach Abkühlung sind die Gegenstände im wesentlichen riß- und sprungfrei. Eine vorzugsweise Mischung für die schmelzgegossenen Gegenstände nach der Erfindung besteht aus ungefähr gleichen Gewichtsteilen reinen kristallinen Aluminiumoxyds, z. B. weißer Tonerde, und hochgradigem Zirkon unter Zusatz von 1 bis 2,5% Natriumkarbonat und 0,10 bis 0,5°/o Boroxyd. Das Zirkonmaterial ist hochgradig und enthält etwa 991/ü oder mehr Zirkonsilikat mit etwa 67'% Zirkonoxyd und 33% Siliziumoxyd. Die Analyse einer solchen weißen Tonerde ergibt folgende Zusammensetzung: Ale 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98,890/0 Si 02 ........................... 0,03% Nag O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,55% Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,030/0 Ti 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,004% Glühverlust ..................... 0,50% Die gegossenen Gegenstände bestehen im wesentlichen aus 80 Gewichtsprozent kristallinen Aluminiumoxyds und kristallinen Zirkonoxyds und aus etwa 20% einer siliziumhaltigen glasigen Masse. Die glasige Masse rührt her von dem Siliziumoxyd und Unreinheiten des Ursprungszirkons sowie von dem Alkalioxyd des Natriumkarbonats und von dem Boroxyd. Wenn die Rohmaterialien rein sind, wie gemäß Beispiel I, hat die glasige blasse eine helle gelbliche Farbe, so daß eine Färbung der mit diesen Gegenständen bei hoher Temperatur in Berührung kommenden Materialien nicht wahrnehmbar ist. Obwohl die Gewichtsprozente der in kleinen Anteilen zugesetzten Bestandteile gering sind, ergibt erst die gemeinsame Verwendung von Alkalioxyd und Boroxy d zufriedenstellende Resultate. Das folgende Beispiel zeigt die Zusammensetzung einer besonders zufriedenstellenden Rohmischung.

Beispiel I

Gewichtsteile

Weiße Tonerde .................... 50

Zirkon ............................ 50

Natriumkarbonat (Na2 C 03) . . . . . . . . 2

Boroxyd (B203) ................... 0,15

Die aus dieser Rohmischung hergestellten Gegenstände hatten folgende chemische Zusammensetzung: A12 03............................. 45,15 72 36 Zr 02 .............................

S'02 .............................. 16,,26 Fee 03 ............................ 0,15 Ti 02.............................. 0,06 Ca0 .............................. 0 Mg0 ............................. Spur Alkalioxyde ....................... 1,39 B203 .............................. 0,23 Freier Kohlenstoff ................. 0,04 Bei der Herstellung von feuerfesten Gegenständen werden die Tonerde oder ein anderes A12 03 haltiges reines Ausgangsmaterial und das Zirkon oder äquivalente Mengen Zirkonoxyd und Siliziumoxy d in einem Lichtbogen-Tauchofen niedergeschmolzen. Solche Öfen werden bei der Herstellung synthetischer Korund-Schleifmittel benutzt. Das Alkaliaxyd, beispielsweise Natrium- oder Kaliumoxyd, üblicherweise in Form von Natriumkarbonat, und das Boroxyd werden entweder dem Zirkon und dem Aluminiumoxyd zugemischt oder in viel größeren Anteilen einer Spezialcharge von Zirkon und Aluminium zugesetzt, welch letztere erst nach Niederschmelzen der Hauptmasse zugesetzt wird.
Der Ofen besteht grundsätzlich aus einem wassergekühlten Eisenmantel, der keine andere Auskleidung besitzt, als sie sich beim Niederschmelzen des Materials ausbildet. Zunächst erfolgt das Schmelzen durch die Hitze zwischen zwei oder mehr Kohle- oder Graphitelektroden in dem Eisenmantel, und nachdem sich ein Schmelzbad gebildet hat, erfolgt die Erhitzung durch den elektrischen Widerstand dieses Schmelzbades. Das Material wird allmählich zugegeben, und die Elektroden werden angehoben, wenn sich die Schmelzmasse aufgebaut hat. Das angewendete Verfahren ist im wesentlichen dem bei der Herstellung gewöhnlicher Schleif-Aluminiumoxyde angewendeten ähnlich. Wenn das Material die richtige Temperatur und den richtigen Flüssigkeitsgrad erreicht hat, wird es in die Formen eingefüllt.
Die geformten Gegenstände bleiben in der Form zwecks Hitzebehandlung oder werden, besonders bei Eisenformen, herausgenommen, kurz nachdem sich die äußeren Teile des Gusses verfestigt haben. Dann erfolgt eine sorgfältige Abkühlung auf irgendeine der bekannten Arten, und nach der Abkühlung werden verbleibende Unebenheiten und Rauhheiten durch Meißeln oder Schleifen entfernt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schmelzgegossener Gegenstand, bestehend aus kristallinem Zirkonoxyd und Aluminiumoxyd und Si 02 haltigen glasigen Bestandteilen, gekemizeichnet durch einen Anteil von 1 bis 1,5 Gewichtsprozent eines Alkalioxyds und 0,10 bis 0,5 Gewichtsprozent Boroxyd.
2. Schmelzgegossener Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 47 Gewichtsprozent Aluminiumoxyd, etwa 36 Gewichtsprozent Zirkonoxy d, etwa 15 Gewichtsprozent Siliziumoxyd, 1 bis 1,5 Gewichtsprozent Alkalioxyd und etwa 0,5 Gewichtsprozent Boroxyd.
3. Schmelzgegossener Gegenstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: 10 bis 20 Gewichtsprozent Siliziumoxyd, 1 bis 1.,5 Gewichtsprozent Alkalioxyd, 0,10 bis 0,5 Gewichtsprozent Boroxyd, Rest kristallines Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 890 923; USA.-Patentschrift Nr. 2 695 849.