DE1232053B - Feuerfeste Materialien und Ofenauskleidungen - Google Patents
Feuerfeste Materialien und OfenauskleidungenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WAW PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C04b
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Deutsche Kl.: 80 b - 8/17
1232053
C32746VIb/80b
28. April 1964
5. Januar 1967
C32746VIb/80b
28. April 1964
5. Januar 1967
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues basisches feuerfestes Schmelzgußmaterial, welches sich besonders
für die Verwendung in basischen Sauerstoff öfen für
die Stahlerzeugung eignet, sowie basische Sauerstofföfen oder Gefäße, die eine Auskleidung aus dem
neuen feuerfesten Schmelzgußmaterial enthalten. Bekanntlich wird feuerfestes Schmelzgußmaterial
üblicherweise hergestellt, indem man einen Ansatz des feuerfesten Materials der gewünschten Zusammensetzung
schmilzt, gießt und das geschmolzene feuerfeste Material unter Bildung einer erstarrten feuerfesten
Masse abkühlt. In einigen Fällen wird ein getrennter Gießvorgang fortgelassen; das geschmolzene
feuerfeste Material erstarrt in dem gleichen Behälter, in dem es geschmolzen wurde. Weiterhin
kann das neuartige basische feuerfeste Schmelzgußmaterial in Form kleiner Körnchen hergestellt werden,
indem man das geschmolzene feuerfeste Material nach bekannten Verfahren in kleine Tropfen zerteilt,
die dann erstarren.
Die Bedingungen, die in basischen Sauerstofföfen für die Stahlherstellung herrschen, verursachen ziemlich
starke Korrosion und Erosion an den Betriebsauskleidungen, insbesondere denen der Seitenwände.
Die schädlichsten dieser Einflüsse sind: die durch den Sauerstoffstrom entwickelten hohen Temperaturen,
die auslaugende Wirkung der Schmelze auf die feuerfeste Auskleidung, die korrodierenden Eigenschaften
der stark kalkhaltigen Schlacken und Schlackendämpfe und die reduzierende Wirkung der entwickelten
Kohlenmonoxydatmosphäre. Die feuerfesten Materialien, die als Betriebsauskleidungen in diesen Öfen
bisher verwendet wurden, setzen sich aus gebrannten oder teergebundenen Dolomiten und Magnesiten oder
Mischungen derselben zusammen. Diese feuerfesten Materialien weisen zwar eine mäßige Korrosions-Erosions-Beständigkeit
unter den in basischen Sauerstofföfen herrschenden Bedingungen auf; auf Seiten der mit diesen Öfen arbeitenden Techniker besteht
jedoch der Wunsch nach einem feuerfesten Material mit stark verbesserter Korrosions-Erosions-Beständigkeit,
um die Lebensdauer der Betriebsausldeidungen zu erhöhen.
Es wurde nun ein neuartiges basisches feuerfestes Schmelzgußmaterial gefunden, das unter den in
einem basischen Sauerstoffofen herrschenden Bedingungen eineKorrosions-Erosions-Beständigkeit besitzt,
die der des bisher verwendeten gebrannten oder teergebundenen basischen feuerfesten Materials weit
überlegen ist.
Das erfindungsgemäße feuerfeste Schmelzgußmaterial
besteht, allgemein gesagt, analytisch im wesentlichen
Feuerfeste Materialien und Ofenauskleidungen
Anmelder:
Corhart Refractories Company,
Louisville, Ky. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. W. Beil, A. Hoeppener, Dr. H. J. Wolff
und Dr. H. Chr. Beil, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Adelonstr. 58
und Dr. H. Chr. Beil, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Adelonstr. 58
Als Erfinder benannt:
Allen Myron Alper, Corning, N. Y.;
Robert Nicholas McNaIIy,
Horseheads, N. Y. (V. St. A.)
Allen Myron Alper, Corning, N. Y.;
Robert Nicholas McNaIIy,
Horseheads, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. Mai 1963 (278 322)
aus etwa 80 Gewichtsprozent MgO plus CaO plus BaO plus SrO, wobei das MgO mindestens 50Gewichtsprozent
und die Gesamtmenge von CaO plus BaO plus SrO weniger als 35 Gewichtsprozent ausmacht,
und aus 0,05 bis 20 Gewichtsprozent Fluor. Dieses überlegene korrosions-erosions-beständige feuerfeste
Schmelzgußmaterial läßt sich leicht in Form von im wesentlichen von Rissen freien Körpern herstellen,
indem man eine Mischung geeigneter Rohmaterialien, z.B. Magnesia und Magnesiumfluorid oder Magnesia
und Calciumfiuorid, schmilzt. Erwartungsgemäß sind relativ hohe Temperaturen (z. B. etwa 2000 bis 2800° C)
erforderlich, um die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zu sintern und zu schmelzen. Vorzugsweise
werden die üblichen Lichtbogenelektroöfen verwendet, gewünschtenfalls kann jedoch jede andere geeignete
Vorrichtung angewendet werden. Die Rohmaterialien des Ansatzes werden zweckmäßigerweise in solchen
Mengenverhältnissen eingesetzt, daß die gewünschte Endzusammensetzung erhalten wird, wobei die normale
Verdampfung eines Teils des fluorhaltigen Bestandteils berücksichtigt wird, die bei den angewendeten
hohen Schmelztemperaturen auftritt. Als allgemeine Regel wurde gefunden, daß das in dem
erstarrten feuerfesten Material zurückgehaltene Fluor mindestens etwa 15 Gewichtsprozent des Fluorgehaltes
der Ausgangsmischung beträgt. Es ist also erforderlich, einen angemessenen Überschuß des
609 750/377
fluorhaltigen Bestandteils im Ansatz vorzusehen, um den gewünschten Restgehalt in dem erstarrten Material
zu erzielen. Die Materialien des Ansatzes werden vorzugsweise vorgemischt, bevor sie in den Schmelzofen
gegeben werden.
Es ist bekannt, Magnesia in einem elektrischen Ofen zu schmelzen, beispielsweise aus S e a r 1 e, »Refractory
Materials«, 1940, S. 468, und aus der deutschen Patentschrift 891 826. Es ist auch bekannt, fluorhaltige
Verbindungen einer Schmelze feuerfester Massen zuzusetzen; so wird gemäß USA.-Patentschrift
2 480 475 Cryolith (Na3AlF2) einer Schmelze von AIN
und Al2O3 zugesetzt, um den Schmelz- oder Erweichungspunkt
herabzusetzen, und gemäß USA.-Patent 2154 318 wird Cryolith oder Flußspat aluminiumhaltigem
Schmelzgußmaterial als »Mineralisator« zur Erzielung größerer Kristalle einverleibt.
Eine ähnliche Wirkung ist bei der Verwendung von Fluorgas in Silikatschmelzen gemäß der deutschen
Patentanmeldung F 680 VIb/80 b beabsichtigt. Im Gegensatz zu den vorstehend genannten Verfahren
wird in der vorliegenden Erfindung Fluor in genau definierten, hoch magnesiahaltigen Schmelzgußmassen
mit dem Ziele eingesetzt, Produkte mit überlegener Korrosions- und Erosionsbeständigkeit gegenüber
basischen Schlacken zu gewinnen.
Die übliche Anwendungsform des neuen feuerfesten Materials zur Auskleidung von basischen Sauerstofföfen
ist die von Ziegeln, die in Formen gegossen oder von Barren geschnitten werden, welche durch Gießen
der geschmolzenen Materialien des Ansatzes in herkömmliche vorgebildete Formen aus irgendeinem
geeigneten Material, z.B. Graphit, Sand oder Stahl, und Abkühlen und Erstarrenlassen des Materials
nach üblichen Verfahren, z.B. nach dem in der USA.-Patentschrift 1 615 750 von G. S. F u 1 c h e r beschriebenen,
hergestellt werden, auf das Bezug genommen werden kann. Gewünschtenfalls kann man
das neue feuerfeste Material natürlich in dem gleichen
Behälter schmelzen und erstarren lassen. Man kann jedoch auch einen Strom des geschmolzenen feuerfesten
Ansatzmaterials nach bekannten Verfahren zu kleinen Tropfen von gewünschter Größe zerteilen
und dann als eine Masse körnigen Schmelzgußmaterials erstarren lassen. Dieses körnige Material kann dann
zur Bildung von besonders geformten Ziegeln verwendet werden, die sich nicht so leicht durch direktes
Gießen aus dem geschmolzenen Material herstellen lassen. Das körnige Material zur Herstellung solcher
Ziegel kann auch dadurch erhalten werden, daß man gegossene Blöcke oder Barren aus dem neuen feuerfesten
Material zerkleinert.
Zusätzlich zu Magnesiumfluorid und Calciumfluorid oder an Stelle dieser Materialien können andere
geeignete fluorhaltige Stoffe zur Herstellung des neuen erfindungsgemäßen feuerfesten Materials verwendet
werden, wie z. B. Bariumfluorid, Strontiumfluorid oder Aluminiumfluorid und Kombinationen
der genannten Fluoride. Wenn andere Fluoride als Magnesiumfluorid verwendet werden, wird das neue
feuerfeste Material analytisch auch kleinere Mengen der jeweiligen Metalloxyde infolge des teilweisen
Verlustes an Fluor während des Schmelzens enthalten.
Andere Zusätze oder Verunreinigungen können in kleinen Mengen dem neuen feuerfesten Material einverleibt
werden, ohne die überlegene Korrosions-Erosions-Beständigkeit zu beeinträchtigen. Darüber
hinaus wurde gefunden, daß gewisse Zusätze besondere Vorteile ergeben. Wenn nämlich bei der Lagerung
oder dem Transport der neuen feuerfesten Materialien Hydratisierungsprobleme auftreten, verhindern Siliziumdioxyd,
Titanoxyd, Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd und/oder Chromoxyd, wie gefunden wurde, wirksam
die Hydratisierung in dem neuen feuerfesten Material. Im allgemeinen kann das neue feuerfeste Material
einen oder mehrere der folgenden Bestandteile enthalten, wobei die Mengen jedoch für den entsprechenden
MgO-Gehalt wie angegeben begrenzt sind, um eine Beeinträchtigung der überlegenen Korrosions-Erosions-Beständigkeit
zu vermeiden (analytisch in Gewichtsprozent):
Wenn der M 50 bis 80 beträgt |
gO-Gehalt mindestens 80 beträgt |
|
CaO 4- BaO + SrO ... Al2Oo |
unter 35 unter 6 unter 4 unter 4 unter 8 unter 10 |
unter 19 unter 10 bis zu 18 bis zu 8 bis zu 12 bis zu 15 |
Cr2O, | bis zu 10 | bis zu 10 |
SiO2 | nicht über 10 | |
TiO2 | ||
ZrO2 | ||
FeO | ||
Al2O3 + Cr2O3 + SiO2 + TiO2 + ZrO3 .... |
Um eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Hydratisierung sicherzustellen, insbesondere wenn Calciumfluorid
als Fluorquelle verwendet wird (oder wenn wesentliche Mengen CaO, BaO oder SrO enthalten
sind), sollte die feuerfeste Zusammensetzung eine wirksame Menge mindestens eines der hydratisierungshemmenden
Bestandteile, nämlich Al2O3, Cr2O3,
SiO2, TiO2 und ZrO2 enthalten. Besondere Zusammensetzungen
des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials mit guter Hydratisierungsbeständigkeit bestehen im
wesentlichen analytisch aus mindestens 80 Gewichtsprozent MgO, mindestens 0,2 Gewichtsprozent Fluor,
mindestens 1 bis 8 Gewichtsprozent Al2O3 oder 5 bis
18 Gewichtsprozent Cr2O3 oder 1 bis 8 Gewichtsprozent
SiO2 oder 2 bis 12 Gewichtsprozent TiO2 oder
2 bis 15 Gewichtsprozent ZrO2 und gegebenenfalls einem im wesentlichen aus CaO bestehenden Rest.
Zur Erzielung optimaler Eigenschaften und Ergebnisse beim Arbeiten mit basischen Sauerstofföfen
sollten die folgenden Mengengrenzen der Zusammensetzung (analytisch in Gewichtsprozent) eingehalten
werden:
MgO mindestens 88%
Fluor 0,20 bis 5,0%
CaO bis zu 11,8%
Al2O8 weniger als 5 %
Cr2O5 weniger als 10%
SiO2 weniger als 3 %
TiO2 weniger als 5 %
ZrO2 bis zu 5%
FeO weniger als 5%
Zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden folgende eingehende
Beschreibungen und Werte von erfmdungsgemäßen feuerfesten Proben und herkömmlichen Materialien
sowie deren Eigenschaften und Merkmale angegeben:
Die Tabelle I zeigt Zusammensetzungen, die im Lichtbogen geschmolzen wurden und unter Bildung eines
erfindungsgemäßen feuerfesten Materials erstarrten. Die angegebenen Mengen sind Gewichtsprozentsätze.
Schmelze Nr. |
Magnesia | Fluoride | Aluminiumoxyd | Chromoxyd | Siliziumdioxyd | Sonstiges |
1 | 90 | 10 | ||||
2 | 85 | 15 | — | — | — | — |
3 | 80 | 20 | — | .— | — | |
4 | 70 | 30 | — | — | — | — |
5 | 50 | 50 | — | — | — | — |
6 | 90 | 8 | —. | — | 2 | — |
7 | 80 | 18 | — | — | 2 | |
8 | 95 | 5 | — | — " | — | |
9 | 90 | 10 | ||||
10 | 85 | 15 | — | — | — | |
11 | 80 | 20 | — | .— | — | — |
12 | 70 | 30 | — | — | — | . |
13 | 60 | 40 | — | — | — | |
14 | 50 | 50 | — | — | — | |
15 | 85 | 10 | 5 | — | — | — |
16 | 80 | 10 | 5 | 5 | ||
17 | 80 | 5 | 5 | 10 | ||
18 | 80 | 5 | 4 | 5 | — | 5TiO2 |
19 | 85 | 13 | — | 2 | — | |
20 | 85 | 10 | — | 5 | — | — |
21 | 80 | 10 | — | 10 | — | |
22 | 80 | 5 | — | 15 | — | . |
23 | 80 | 12 | — | 5 | 3 | — |
24 | 80 | 5 | — | — | 5 | 10 T. C. O. b) |
25 | 80 | 5 | — | — | _ f | 10 T. C. O. b) 5TiO8 |
26 | 93 | 5 | — | — | 2 | |
27 | 90 | 9,5 | — | — | 0,5 | |
28 | 90 | 8 | — | 2 | ||
29 | 85 | 13 | — | — | 2 | |
30 | 80 | 18 | — | — | 2 | |
31 | 80 | 15 | 5 | |||
32 | 88 | 2 | — | — | — | 10 TiO2 |
33 | 85 | 12 | — | — | — | 3TiO2 |
34 | 80 | 10 | — | — | — | 10 TiO2 |
35 | 85 | 13 | — | — | 2ZrO2 | |
36 | 85 | 10 | — | •—· | — | 5ZrO2 |
a) Gereinigtes Magnesiumfluorid wurde in den ersten sieben Schmelzen, Fluorspat (Fluorit) in allen anderen Schmelzen verwendet.
b) Transvaal Chromerz.
Die verschiedenen Bestandteile der obigen Mischungen stammten aus handelsüblichen Rohmaterialien,
die die folgenden typischen chemischen Analysenwerte (in Gewichtsprozent) zeigten:
Calciniertes Magnesit:
98,51 % MgO, 0,86% CaO, 0,28% SiO2,
0,22% Fe2O3, 0,13% Glühverlust.
Gereinigtes Magnesiumfluorid:
85,0% MgF2, 3,00% MgO, 11,50% Glühverlust
(H2O).
Silikasand:
99,92% SiO2, 0,04% Al2O3.
Fluorit:
97,3% CaF2, 1,1% CaCO3, 1,1% SiO2,
0,5% Fe2O3.
Aluminiumoxyd nach dem Bayerverfahren:
99,2% Al2O3, 0,45% Na2O, 0,03% Fe2O3,
0,02 % SiO2, 0,3% Glühverlust.
Grünes Chromoxyd:
99,75% Cr2O3.
99,75% Cr2O3.
Rutil:
96 bis 98% TiO2, 1% max. Fe2O3, 0,3% ZrO2,
0,3% Al2O3, 0,25% SiO2, 0,1% Cr2O3, 0,29%
V2O5, 0,025 bis 0,05% P2O5, 0,01% S.
Transvaal Chromerz:
44% Cr2O3, 23% FeO, 13% Al2O3, 12% MgO,
4% SiO2, 0,5% CaO, 0,4% TiO2.
Zirkonerde:
85,03% ZrO2, 10,00% AI2O3, 4,36% SiO2,
0,15% Fe2O3, 0,18% TiO2, 0,28% CaO.
Wie leicht ersichtlich, ist, ergeben diese geschmolzenen
Mischungen analytische Zusammensetzungen, die eindeutig innerhalb des vorstehend definierten
Rahmens der Erfindung üegen, weil die Fluoridmaterialien teilweise verdampfen. Zum Beweis sind
die am erstarrten Produkt von acht Schmelzen nach bekannten chemischen Analysenverfahren erhaltenen
Ergebnisse in Gewichtsprozent in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt:
IO
Schmelze Nr. |
MgO b) | Fluor | SiO2 | CaO |
1 | 98,80 | 1,20 | _ | _ |
5 | 91,60 | 8,40 | — | — |
6 | 96,01 | 1,29 | 2,7 | — |
11 | 87,68 | 3,24 | 0,50 | 8,58 |
12 | 73,82 | 7,18 | — | 19,0 |
13 | 76,94 | 7,06 | — | 16,0 |
14 | 70,87 | 9,13 | — | 20,0 |
29 | 90,17 | 1,57 | 1,83 | 6,43 |
mäßigen Geschwindigkeit von 72mal pro Stunde bewegt, wobei eine ihrer großen Oberflächen nach
oben zeigte. Als Schlacke wurde eine typische basische Sauerstoffofenschlacke der folgenden Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent) verwendet: 22% Fe2O3,
20% SiO2, 39% CaO, 10% 4 CaO · P2O5, 6% MgO
und 3% Al2O3. Nach Ablauf des 2 stündigen Versuches
wurde die durchschnittliche Dicke der Proben gemessen und mit der ursprünglichen Dicke von
13 mm vor dem Versuch verglichen. Die in Tabelle III angegebenen Ergebnisse dieses Vergleiches geben die
prozentuale Änderung der Dicke der Proben wieder:
a) Eine einzige Analyse für jede Schmelze mit Ausnahme von
Schmelze Nr. 29, wo die Ergebnisse den Durchschnitt von vier getrennten Analysen mit Abweichungen innerhalb der
folgenden Grenzen darstellen: MgO ± 1,0, Fluor ± 0,63, SiO2 ± 0,35, CaO ± 0,63.
b) Als Differenz.
3o
Bei dem im Lichtbogen geschmolzenen Produkt ist also der Fluor-Restgehalt ziemlich gleichmäßig und
beträgt gewöhnlich etwa 15 bis 30% für das gereinigte
Magnesiumfluorid, da das im Ansatz befindliche Fluorid etwa 5 bis 50% des Ansatzes ausmacht und
etwa 25 bis 70% für den Fluorit, da die im Ansatz
befindliche Menge etwa 5 bis 60 % des Ansatzes ausmacht. In Anbetracht der festgestellten Gleichmäßigkeit
wurden nicht alle Produkte der Beispiele in Tabelle I der kostspieligen und zeitraubenden ehemisehen
Analyse unterworfen.
Die Tabelle III zeigt die Ergebnisse von Versuchen zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit gegen
Schlacke, die mit verschiedenen erfindungsgemäßen feuerfesten Proben und mit herkömmlichen Materialien
durchgeführt wurden. Die numerierten Proben waren die erstarrten Produkte der entsprechenden numerier-"
ten Schmelzen der Tabelle I. Die Proben A bestanden aus handelsüblichen, teergebundenen Dolomitziegeln,
die Proben B aus handelsüblichen, teergebundenen Magnesiaziegeln. Die Proben C bestanden aus einem
Schmelzgußmaterial mit der folgenden Analyse (in Gewichtsprozent): 62,92% MgO, 0,16% Fluor,
0,92% CaO, 25,4% Al2O3, 6,5% Cr2O3, 0,7% SiO2
und 3,4% FeO. Dieses letztere Schmelzgußmaterial stammt aus einer früheren Erfindung der gegenwärtigen
Erfinder, die in der gleichzeitig laufenden USA.-Patentanmeldung 127 475, eingereicht am 28.7.1961,
beschrieben ist.
Die Versuche zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit gegen Schlacke, bei denen die Werte der
Tabelle III erhalten wurden, bestanden darin, daß man Proben mit den Abmessungen 38 · 25 · 13 mm in
einem Gas-Sauerstoff-Ofen anbrachte, der als basischer Sauerstoffofen betrieben werden konnte. Die Proben
wurden etwa 2 Stunden lang bei 17000C durch einen abwärts gerichteten Strom geschmolzener basischer
Schlacketropfen mit einer im wesentlichen gleich-
Verringerung | Proben | Verringerung | |
Proben | durch Schlacke | 23 | durch Schlacke |
2 | 10, 11 | 24 | 16* |
3 | 9,8 | 25 | 10 |
6 | 9, 9, 9, 11 | 26 | 7 |
7 | 8, 12 | 27 | 16, 16 |
8 | 6, 12 | 28 | 12 |
9 | 11 | 29 | 12, 14 |
10 | 12, 12, 19 | 30 | 12,13,17,18,10 |
11 | 13, 12, 16, 18 | 31 | 13 |
16 | 12 | 33 | 14 |
17 | 12 | 34 | 12 |
18 | 10 | A | 11 |
19 | 15, 14 | B | 70, 32 |
20 | 12, 12 | C | 27,29 |
21 | 8 | 39, 30, 28 | |
22 | 12, 16 | ||
* Durchschnitt von neun Proben.
Die Werte der Tabelle III zeigen klar die wesentliche Verbesserung der Korrosions-Erosions-Beständigkeit
des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials für die Verwendung in basischen Sauerstoffofen. Es ist
auch ersichtlich, daß ein basisches feuerfestes Schmelzgußmaterial nach dem bisherigen Stand der Technik,
das in Siemens-Martin-Öfen verwendet wurde, im wesentlichen keine bessere Korrosions-Erosions-Beständigkeit
zeigt als die teergebundenen feuerfesten Materialien, die für den Betrieb von basischen
Sauerstoffofen verwendet wurden. Aus diesem Grund ist es also sehr wichtig, daß die zuvor erwähnten
Bestandteile innerhalb der angegebenen Mengenverhältnisse gehalten werden.
Die Tabelle IV zeigt die Ergebnisse von Hydratisierungsversuchen für verschiedene feuerfeste Proben
der vorliegenden Erfindung. Bei den Proben handelte es sich um die erstarrten Produkte der entsprechend
numerierten Schmelzen in Tabelle I. Die Versuche bestanden darin, daß man entweder (1) die Proben
in siedendes Wasser tauchte oder (2) die Proben in eine Atmosphäre von 100% Feuchtigkeit bei 650C
brachte. Die Proben wurden so lange in diesen beiden Medien gehalten, bis ein Stück absplitterte oder abblätterte
oder ein offener Riß mit einer Breite von mindestens 9,8 mm entstand; dann wurde die Verweilzeit
in dem Medium in Stunden notiert. Bei vier der in Tabelle IV aufgeführten Versuche wurden diese
vor dem Abblättern oder der Rißbildung unterbrochen, weil die bereits abgelaufene beträchtliche Zeit klar
eine überlegene Beständigkeit gegen Hydratisierung anzeigte.
Eintauchen | 100% Feuchtigkeit | |
Probe") | in siedendes H2O | bei 650C |
Stunden | Stunden | |
1 | 290 b) | |
11 | 3 | 20 |
10 | 4 | — |
29 | 13 | 68 |
15 | 29 | |
23 | 155 | 119 b) |
33 | 382V2 b) | — |
36 | 290 b) | — |
a) Die Proben 11, 23 und 29 hatten die Abmessungen
76 · 102 · 102 mm; die Proben 1, 10, 15, 33 und 36 hatten die Abmessungen 25 · 26 · 76 mm.
bl Versuch abgebrochen ohne Auftreten von Bruch oder
Bildung eines offenen Risses von mindestens 0,8 mm.
Wie sich aus den Tabellen I und IV leicht ergibt, wird die Anfälligkeit für Hydratisierung, die bei dem
mit Calciumfluorid hergestellten feuerfesten Material am stärksten auftritt, durch kleine Zugaben einer oder
mehrerer der Verbindungen Al2O3, Cr2O3, SiO2, TiO2
und ZrO2 stark herabgesetzt. Während diese Zusätze aus den vorstehend erwähnten Gründen auf die angegebenen
Mengen beschränkt bleiben sollen, ist die Verwendung überschüssiger Mengen auch deswegen
besonders sorgfältig zu vermeiden, weil sie die Widerstandsfähigkeit des Schmelzgußmaterials gegen
Verformung bei Belastung in heißem Zustand stark herabsetzen. Es ist daher zur Erzielung einer guten
Widerstandsfähigkeit gegen Verformung in heißem Zustand wesentlich, daß die Gesamtmenge dieser fünf
Zusätze etwa 10% nicht übersteigt, wenn der MgO-Gehalt niedriger als etwa 80% ist. Selbst wenn der
MgO-Gehalt mindestens 80% oder mehr beträgt, ist es aus dem gleichen Grunde besonders wichtig, daß
der Al2O3-Gehalt weniger als 10% beträgt, der SiO2-Gehalt
8% nicht übersteigt und der TiO2-Gehalt 12% nicht überschreitet. Eine übermäßige Menge
SiO2 reduziert auch stark den Bruchmodul bei Raumtemperatur.
Das erfindungsgemäße feuerfeste Material, das die bevorzugte Zusammensetzung mit mindestens 88%
MgO besitzt und die Form von gegossenen Blöcken hat, ist im allgemeinen dadurch gekennzeichnet, daß
es weniger als 5 % lineare Verformung bei etwa 2000 und sogar 22000C aufweist, wenn ein Würfel mit einer
Kantenlänge von 25 mm einer Belastung von 1,8 kg/ cm2 ausgesetzt wird, während er mit einer Geschwindigkeit
von 100°C/Stunde erhitzt wird.
Der in der vorliegenden Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen verwendete Ausdruck
»analytisch« bedeutet, daß das Fluor und die Oxyde der verschiedenen Metalle und Metalloide in dem
feuerfesten Material jeweils als ungebundenes Fluor und als die spezifische angegebene Oxydverbindung,
z.B. TiO2, FeO usw., berechnet wurden.
Die erfindungsgemäßen feuerfesten Schmelzgußmassen wurden im vorstehenden in ihrer Verwendung
als Auskleidungen für basische Sauerstofföen beschrieben; sie können jedoch auch in anderen Formen,
Strukturen und für andere Zwecke nach Wunsch und Eignung eingesetzt werden. Beispielsweise können
die gegossenen Blöcke auf geeignete Weise geschnitten und zu Raketendüsen oder Auskleidungen in magnetohydrodynamischen
Generatoren zusammengesetzt werden.
Claims (6)
1. Feuerfestes Schmelzgußmaterial auf der Basis von MgO, das für Ofenauskleidungen geeignet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß es nach der chemischen Analyse aus mindestens
80 Gewichtsprozent MgO mit CaO, BaO, SrO und 0,05 bis 20 Gewichtsprozent Fluor besteht,
wobei die Menge an MgO nicht kleiner als 50 Gewichtsprozent ist und die Gesamtmenge des CaO,
BaO und SrO weniger als 35 Gewichtsprozent beträgt.
2. Feuerfestes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich weniger
als 6% Al2O3, weniger als 4% Cr2O3, weniger
als 4% SiO2, weniger als 8% TiO2, weniger als
10 % ZrO2 und bis zu 10% FeO enthält, wobei die Gesamtmenge des Al2O3 plus Cr2O3 plus SiO2
plus TiO2 plus ZrO2 10% nicht übersteigt.
3. Feuerfestes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an MgO
mindestens etwa 80%, der Gehalt an CaO plus BaO plus SrO weniger als 19% beträgt und das
Material zusätzlich weniger als 10% Al2O3, bis
zu 18% CrO3, bis zu 8% SiO2, bis zu 12% TiO2,
bis zu 15% ZrO2 und bis zu 10% FeO enthält.
4. Feuerfestes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an MgO
mindestens 80%, der Gehalt an Fluor mindestens 0,2% beträgt und das Material weiter mindestens
eines der aus der folgenden Gruppe ausgewählten Oxyde, nämlich 1 bis 8 % Al2O3, 5 bis 18 % Cr2O3,
1 bis 8% SiO2, 2 bis 12% TiO2 und 2 bis 15%
ZrO2 enthält und der Rest gegebenenfalls aus CaO besteht.
5. Feuerfestes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an MgO
mindestens 88 %> der an Fluor 0,2 bis 50J0, der
an CaO nicht mehr als 11,8% beträgt und das Material weiterhin weniger als 5% Al2O3, weniger
als 10% Cr2O3, weniger als 3% SiO2, weniger
als 5% TiO2, bis zu 5% ZrO2 und weniger als
5% FeO enthält.
6. Feuerfestes Material nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine wirksame Menge
mindestens eines der die Hydratisierung hemmenden Bestandteile Al2O3, Cr2O3, SiO2, TiO2 und
ZrO2 enthält.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 715 926, 891 826;
deutsche Patentanmeldung F 680 VIb/80b (bekanntgemacht am 30. 7.1953);
Deutsche Patentschriften Nr. 715 926, 891 826;
deutsche Patentanmeldung F 680 VIb/80b (bekanntgemacht am 30. 7.1953);
USA.-Patentschriften Nr. 2 480 475, 2154 318.
609 750/377 12.66 © Bundesdruckerei Berlin
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US278322A US3250632A (en) | 1963-05-06 | 1963-05-06 | Refractory and furnace lining |
Publications (1)
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DE1232053B true DE1232053B (de) | 1967-01-05 |
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FR (1) | FR1396033A (de) |
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---|---|---|---|
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