DE1471012A1

DE1471012A1 - Mit Pech gebundene feuerfeste Massen

Info

Publication number: DE1471012A1
Application number: DE19621471012
Authority: DE
Inventors: Shurtz Robert Ferguson
Original assignee: Basic Inc
Current assignee: Basic Inc
Priority date: 1961-03-16
Filing date: 1962-03-08
Publication date: 1969-05-29
Also published as: GB976537A; BE615209A; LU41397A1; US3210205A

Description

Mit Pech gebundene feuerfeste Massen

Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte feuerfeste Massen, insbesondere basische feuerfeste Massen, die während der Herstellung mit Steinkohlenteerpech abgebunden wurden und bei erhöhten Gebrauchstemperaturen eine verbesserte Kohlenstoffbindung besitzen.

Feuerfeste Gegenstände, üblicherweise in der Form von Schamotte, besitzen weite Anwendungsgebiete bei vielen industriellen Verfahren, insbesondere solchen, bei welchen hohe Temperaturen angewandt werden, z.B. bei der Stahlherstellung. Die den Fachleuten als basische feuerfeste Massen bekannte Klasse der feuerfesten Stoffe enthalten Calciumoxyd und Magneeiurnoxyd oder deren Gemische und Verbindungen. Diese feuerfesten Massen können durch Brennen von Dolomit, wie er im nördlichen Ohio gefunden wird, oder von magneaiumoxydhaltigen Erzen, beispielsweise Magnesit,

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bei erhöhten Temperaturen erhalten werden. Gewöhnlich wird das Brennen bia zur Bildung von totgebrannten Massen fortgesetzt, in denen alle Mineralien in Oxyde übergeführt und zur Umsetzung mit etwa vorhandenen totbrennenden Mitteln
gebracht wurden.

Um das Brennen zu erleichtern und die Anwendung von niedrigeren Temperaturen zu erlauben, ist es in der Praxis allgemein gebräuchlich, Totbrennmittel oder Plussmittel zuzusetzen oder von dem Vorteil, dass solche natürlicherweise im Rohstein vorhanden sind, Gebrach zu machen. Ganz allgemein wird Eisenoxyd als Flussmittel verwendet, da es leicht mit den erhaltenen, gesinterten Calcium- und Magnesiumoxyden unter Bildung von Calciumferrit und Dicalciumferrit mit festen Lösungen mit Periklas oder Magnesiumferrit im letzteren Pail reagiert» Infolgedessen bildet Eisen einen bemerkenswerten Teil der erhaltenen totgebrannten Masse. So kann Eisen in einer Menge bis zu 6 Gew.-5^ und selbst höher, berechnet als Eisen, vorhanden sein»

Bei einigen Anwendungsgebieten war es gebräuchlich, feuerfeste Steine oder andere geformte Gegenstände aus feuerfesten Massen aus totgebranntem Dolomit und/oder totgebranntem Magnesit, gebunden mit Kohlenstoff, durch Vermischen einer kleinen Menge von heissem Steinkohlenteerpech mit den vorerhitzten feuerfesten Körnern, Verpressen der noch heissen Mischung zu einer beliebig

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gewünschten Form und anschliessendes Erhitzen der geformten Gemische (bisweilen in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre) auf Temperaturen zwischen 65O°C und 1260°0 (1200 bis 2300⁰P) oder auch höher, herzustellen. Während der Erhitzungsstufe erleidet das Steinkohlenteerpech eine pyrolytisch^ Reaktion oder "Spaltung". Diese Reaktion ist ähnlich derjenigen, die bei Erdölspaltdestillationen oder beim Herstellungsverfahren von Kohleelektroden stattfindet, worin ein als Ausgangsstoff vorliegendes Bindemittel auf Steinkohlenteerpech anschliessend unter Bildung einer Kohlenstoffbindung verkokt wird. Im Verlauf der pyrolytischen oder Spaltreaktion destilliert eine flüchtige Kohlenwasserstoffraktion ab und hinterlässt eine Kohlenstoffmasse oder "Koks", welcher zur Verbindung der feuerfesten Teilchen zu einer gemeinsamen Masse dient. Dieses Erhitzen oder Zusammenbacken der feuerfesten Masse wird anschliessend als "Verkoken" bezeichnet. Auf diese Weise hergestellte Steine wurden weitgehend zur Auskleidung verschiedener Arten von Stahlherstellungsöfen, beispielsweise von Thomaskonvertern und den unlängst entwickelten Sauerstoffkonvertern, verwendet.

Bei Sauerstoffkonvertern besteht z.B. ein Verfahren zur Erzeugung der pyrolytischen "Spaltung" oder "Verkokung" darin, dass zuerst der ungekokte, pechgebundene Stein in den Konverter eingebaut wird und danach eine Beschickung aus glühendem Koks

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eingebracht wird, welche durch Einleitung von geregelten Sauerstoffmengen in kräftigem Brennen gehalten wird. Durch dieses rasche Erhitzen wird der Stein fortschreitend von seiner Innenfläche zur Aussenseite hin verkokt. Dieses Verkoken kann ganz beim anfänglichen Erhitzen oder bei dicken, feuerfesten Auskleidungen während des nachfolgenden Gebrauches des Ofens zur Stahlherstellung erreicht werden, wobei aufeinanderfolgende Chargen (heats) von geschmolzenem Stahl auf hohe Temperaturen gebracht, raffiniert und in Giesspfarmen (ladles) abgestochen werden.

Die Festigkeit und Haftung der durch das Verkoken gebildeten Bindung ist eine sehr wichtige Eigenschaft oder ein Kennzeichen dieser Steinart· Sie muss sowohl stark wie auch elastisch sein, damit der Stein sowohl mechanischen, als auch thermischen Spannungen, denen der Stein unterworfen ist, widerstehen kann. Die Kohlenstoffbindung muss auch fest an den Oberflächen der Körner der totgebrannten Masse anhaften, um einen meäianisch festen Stein zu ergeben. Entsprechend der Erfindung werden diese Erfordernisse der Bindung derartiger mit Steinkohlenteerpech gebundener feuerfester Gegenstände wirksam verbessert.

Es besteht somit ein allgemeines Ziel der Erfindung in einer verbesserten totgebrannten, basischen Masse, welche Eisen enthält, welches zur Bildung einer mit Steinkohlenteerpech gebundenen feuerfesten Masse, die aus Calciumoxyd und/oder Magnesiumoxyd

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mit einem Eisengehalt besteht, geeignet ist, die eine verbesserte Dauerhaftigkeit bei erhöhter Temperatur unter Gebrauchsbedingungen aufweist.

Weitere Ziele der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.

Um die vorstehenden Zwecke und verwandte Zwecke zu erreichen, sieht die Erfindung die nachfolgend ausführlicher beschriebenen Merkmale vor, die insbesondere in den Ansprüchen aufgeführt werden, wobei die nachstehende Beschreibung die Erfindung im einzelnen beschreibt. Diese Beschreibung erläutert jedoch nur einen oder mehrere verschiedene Wege, auf welchen die Erfindung praktisch ausgeführt werden kann.

Es wurde festgestellt, dass die Kohlenstoffbindung von mit Steinkohlenteerpech gebundenen, feuerfesten Massen bei erhöhten Temperaturen allmählich erweicht· Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, dass mindestens ein zu dieser Abschwächung der Kohlenstoffbindung beitragender Faktor, in ihrer Oxydation durch Sauerstoff, der aus den vorhandenen Ferrieisenverbindungen herrührt, besteht» Dies wiederum erleichtert die mechanische Abnützung oder Erosion der feuerfesten Körner durch geschmolzenes Metall und Schlacke und das Eindringen von Metall oder Schlacke durch kapillare öffnungen, die in der

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feuerfesten Masse nach dieser Oxydation verblieben sind« Dieses Eindringen führt zu einem raschen Angriff auf die verbliebenen feuerfesten Körner. So wird neben der Verminderung der Anzahl und Festigkeit der Bindungen ihre Haftung an die Körner der feuerfesten Masse zerstört. Gerade in dieser Haftung liegt aber die Hauptursache der mechanischen Festigkeit, so dass selbst bei einem kleinen Ausmass der Oxydation der Bindungen an der Oberfläche der feuerfesten Masse sich ein grosser Verlust an mechanischer Festigkeit einstellt.

Es ist bekannt, dass das Eisen in auf normale Weise erhaltenen feuerfesten Stoffen aus totgebranntem Dolomit und Magnesiumoxyd im wesentlichen im oxydierten Zustand vorliegt, da das Totbrennen gewöhnlich in Drehofen durchgeführt wird. Infolge der zur entsprechenden Verbrennung von Brennstoff zur Aufrechterhaltung der zum Totbrennen des Gesteins in dem Ofen erforderlichen Temperatur notwendigen Bedingungen liegen mindestens 60 $ des gesamten Eisens in der erhaltenen totgebrannten Masse im Ferrizustand vor. Häufig liegen bis zu 90 i< > des Eisens in dem Klinker im Ferrizustand vor. Es ist zu betonen, dass dieses Ferrieisen in einer Vielzahl von Ferrieisenverbindungen vorhanden sein kann, die Sauerstoff enthalten, wie Magnesiumferrit, Calciumferrit, Dicalciumferrit, Magnetit und in einem geringeren Ausmass Ferrioxyd. Die öfen, in welchen das totgebrannte Material hergestellt wird, müssen eine oxydierende

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Atmosphäre besitzen oder ihre Leistungen oder Wirksamkeiten sind wesentlich vermindert und das Produkt selbst besitzt geringe Brauchbarkeit·

Bs liegt infolgedessen ein Widerstreit zwischen der erwünschten Wirkung des Eisens als Plussmittel bei dem Totbrennen, der wünschenswerten und auch notwendigen oxydierenden Atmosphäre in einem Ofen und der unerwünschten Wirkung des in den Perrieisenverbindungen enthaltenen Sauerstoffs auf die Kohlenstoffbindung eines aus der totgebrannten Hasse hergestellten, feuerfesten Gegenstandes vor.

Nach der Erfindung wird nun vorgschlagen, das Verhältnis von Ferroeisen zu Perrieisen in der totgebrannten Masse vor der Bildung eines feuerfesten Gegenstandes, wie eines Steine, zu erhöhen. Im Perrozustand vorliegendes Eisen gibt Sauerstoff nicht so rasch oder in so grossen Mengen ab, um unerwünschte Oxydationsreaktionen zu bewirken. Insbesondere, wenn ein mit Steinkohlenteerpech gebundener, feuerfester Stoff verwendet wird, oxydieren die reduzierten Eisenverbindungen die Kohlenstoffbindungen langsam und in einem geringeren Umfang mit sich daraus ergebender Steigerung der Lebensdauer.

Bei der Ausführung der Erfindung ergibt jede Senkung des Prozentsatzes des gesamten Eisens, welches in dem Ferrizuatand vorkommt, verbesserte Ergebnisse. Das bedeutet, dass der

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Prozentsatz Ferrieisen wünschenswerterweise mindestens niedriger als das übliche Minimum von 60 $> des Gesamteisens, wie vorstehend angegeben, liegt, vorzugsweise weit niedriger, d.h. bei Prozentsätzen im Bereich von 5 # bis 30 # des Gesamteisens als Ferrieisen. Für die Erfindung ist es nicht kritisch, ob die Reduktion beim Ferrozustand aufhört, öder ob ein Teil des Eisens völlig in den metallischen Zustand übergeführt wird. Zum Zweck der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche ist unter nicht-Ferrieisen sowohl metallisches als auch Ferroeisen zu verstehen.

Entsprechend der Erfindung wird das Ferrieisen in der totgebrannten Masse vor der Bildung einer kohlenstoffgebundenen feuerfesten Masse daraus chemisch reduziert. Insbesondere kann eine basische totgebrannte Masse zunächst nach beliebigen gebräuchlichen Verfahren, z.B. durch Erhitzen von dolomitischen oder magnesiumoxydhaltigen Gesteinen, beispielsweise in einem Drehofen mit eindr oxydierenden Atmosphäre, bis der totgebrannte Zustand erreicht oder praktisch erreicht ist, erhalten werden. Anschliessend wird die totgebrannte Masse nach einem beliebigen Verfahren reduziert, bei welchem sich ein Gleichgewicht einstellt, welches die Reduktion der Ferrieisenverbindung begünstigt, z.B. die Umwandlung von Ferrioxyd zu Ferrooxyd, vorzugsweise nach einem Verfahren, bei welchem die Geschwindigkeit dieser Umwandlung gross genug ist, um eine wesentliche

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Umwandlung von Ferrioxyd zu Ferrooxyd oder metallischem Bisen innerhalb eines praktischen Zeitraums zu erreichen. Bei diesem Verfahren wird die Masse mit irgendeinem Reduktionsmittel, sei es gasförmig oder fest, umgeben, welches eine grössere Affinität für Sauerstoff als das Ferrioxyd besitzt, welches in dem totgebrannten Material vorliegte Geeignete gasförmige, reduzierende St of ff¹ sind Methan, Ithan, Propan, Äthylen, Raffineriegas und Erdgas. Ein geeigneter fester. Stoff ist Kohlenstoff in seinen verschiedenen Formen oder andere kohlenstoffhaltige Stoffe, wie Kohle oder Pech,oder Metalle, wie Aluminium oder Magnesium. Jedoch sind die gasförmigen Substanzen bequemer anzuwenden, da sie leicht von der totgebrannten, feuerfesten Masse abgetrennt werden können. Im allgemeinen ist es notwendig, die Massen bei einer erhöhten Temperatur zu behandeln, um eine praktische Umwandlungsgeschwindigkeit zu erzielen. Erhebliche Umwandlungsgeschwindigkeiten von Fe₂O^ zu FeO wurden bei Temperaturen von etwa 980*0 (180O⁰F) erzielt und noch grössere Geschwindigkeiten bei 1200⁰C (2200⁰F). Mit bestimmten, sauerstoffbindenden Stoffen können praktische Umwandlungsgeschwindigkeiten schon bei niedrigeren Temperaturen erhalten werden, während bei anderen Reduktionsmitteln höhere Temperaturen als angegeben, erforderlich sein können, um zufriedenstellende Umwandlungsgeschwindigkeiten zu erzielen. Unter Verwendung der vorstehend angegebenen Temperaturen wird in Zeiträumen zwischen zwei und acht Stunden eine bedeutende Reduktion erhalten.

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- ίο -

Wie vorstehend angegeben, schwächt sich die Festigkeit der Kohlenstoffbindung bei bisherigen mit Steinkohlenteerpech gebundenen feuerfesten Massen durch Oxydation bei erhöhten Anwendungstemperaturen allmählich ab. Infolgedessen ist die Widerstandsfähigkeit von mit Kohlenstoff gebundenen Steinen gegenüber mechanischem Bruch ein Mass für die Güte der Bindung und für ihre Haftung an den feuerfesten Körnern. Um die gesteigerte Festigkeit der Kohlenstoffbindung von nach der Erfindung hergestellten mit Steinkohlenteer gebundenen feuerfesten Massen zu erläutern, selbst nach wenigen Stunden Behandlung bei erhöhter Temperatur, werden die nachstehenden Vergleicbaflaten gebracht. Um eine einheitliche Basis zum Vergleich zu haben, wurde das Verhältnis von Ferroeisen zu Ferrieisen bei den angegebenen Probestücken durch die gleiche nachstehend beschriebene reduzierende Behandlung erhöht. Jedoch werden gleichfalls günstige Ergebnisse erzielt, wenn ein beliebiges der anderen beschriebenen Reduzierverfahren für diesen Zweck verwendet wird.

Es wurden drei verschiedene Ansätze von feuerfesten Massen verwendet· Aus jedem Ansatz wurden Probestücke hergestellt unter Verwendung einer auf übliche Weise hergestellten (oxydierten) totgebrannten feuerfesten Masse und aus totgebranntem feuerfesten Stoff, der nach der Erfindung hergestellt wurde. Dieser hatte infolgedessen im Vergleich zum ersten ein vermindertes Verhältnis von Ferrieisen zu Ferroeisen. Probestücke nach der

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Erfindung wurden durch Einbringen von totgebrannten, feuerfesten Körnern aus Dolomit oder Magnesiumoxyd in Magnesiatiegeln erhalten, welche in metallurgischen Koks gepackt wurden. Die feuerfesten Körner wurden in einem elektrischen Widerstandsofen mit einer solchen Geschwindigkeit erhitzt, dass die Temperatur von 100O⁰C (1832°F) in 16 Stunden erreicht wurde. Ofen und Inhalt wurden bei dieser Temperatur zwei Stunden gehalten und dann im Verlaufe von 24 bis 26 Stunden allmählich abkühlen gelassen. Die reduzierten feuerfesten Körner wurden dann entnommen, Proben zur Analyse gegeben und in den nachstehenden sechs Ansätzen verwendet, worin die Maschenzahl in Maschen je qcm und mesh sizes U.S. Standard Sieve angegeben sind.

Ansatz 1

1 kg (2,2 lbs) (15#) totgebrannter Dolomit, der ein Sieb

mit einer Öffnung von 9,52 mm (0,375") passiert und auf

einem Sieb mit einer öffnung von 4,76 mm (0,1875") liegen

bleibt.

1»5 kg (3»30 lbs) (22#) totgebrannter Dolomit, der ein Sieb mit einer öffnung von 4,76 mm (0,1875") passiert und auf.

einem Sieb mit einer Maschenzahl je qcm von 4 (6 mesh) liegen

bleibt.

1,56 kg (3»45 lbs) (23#) totgebrannter Dolomit, der ein Sieb

mit einer Maschenzahl von 25 je qcm (14 mesh) passiert.

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2,72 kg (6,003-be; (40#) Periklas, von dem 65 i> durch ein Sieb mit einer Maschenzahl von 6400 Je qcm (200 mesh) gehen.

0,4-1 kg (0,90 lbs) (6 i» Zusatz bezogen auf das Gewicht der feuerfesten Körner) eines Steinkohlenteerpechs mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 80 bis 85°C.

Probestücke, die aus diesem Ansatz unter Verwendung von oxydierten feuerfesten Körnern hergestellt wurden, sind mit 1-0 (für oxydiert) bezeichnet, während Probestücke, die aus diesem Ansatz unter Verwendung einer reduzierten feuerfesten Masse hergestellt wurden, mit 1-R (für reduziert) bezeichnet sind. Diese Ausdrucksweise wird für sämtliohe Ansätze angewandt.

Ansatz 2

1,70 kg (3,75 lbs) (25#) totgebranntes Magnesiumoxyd, das ein Sieb mit öffnungen von 9,52 mm (0,375^M) passiert und auf einem Sieb mit einer Maschenzahl je qcm von 3 (5 mesh) liegen bleibt.

1,70 kg (3>75 lbs) (25#) totgebranntes Magnesiumoxyd, das ein Sieb mit einer Maschenzahl von 3 passiert und durch ein Sieb mit einer Maschenzahl von 49 je qcm (20 mesh) zurückgehalten wird.

0,68 kg (1,50 lbs) (10#) totgebranntes Magnesiumoxyd, das ein Sieb mit einer Maschenzahl von 49 passiert (20 mesh).

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2,72 kg (6,00 lbs) (40*) totgebranntes Magnesiumoxyd, wovon
65 * ein Sieb mit einer Maschenzahl von 6400 (200 mesh) passieren.

0,41 kg (0,90 lbs) (6 * Zusatz)des gleichen Steinkohlenteerpechs, wie in Ansatz 1 verwendet wurde.

Ansatz 3

1,70 kg (3,75 lbs) (25*) Periklas,der ein Sieb mit öffnungen von 9,52 mm (0,375^M) passiert und auf einem Sieb mit einer

Maschenzahl von 3 (5 mesh) liegen bleibt.

1,70 kg (3,75 lbs) (25*) Periklas, der ein Sieb mit einer

Maschenzahl von 3 (5 mesh) passiert und auf einem Sieb mit

einer Maschenzahl von 49 liegen bleibt (20 mesh).

0,68 kg (1,50 lbs) (10*) Periklas, der ein Sieb mit einer

Maschenzahl von 49 (20 mesh) passiert.

2,72 kg (6,00 lbs) (40*) Periklas, von dem 65 * ein Sieb mit

einer Maschenzahl von 6400 (200 mesh) passieren.

0,41 kg (0,90 lbs) (6 *-Zusatz) des Steinkohlenteerpechs,

welches in Ansatz 1 verwendet wurde.

Die chemischen Analysen der normalen oder oxydierten Massen
und der reduzierten Stoffe, die in diesen Ansätzen verwendet wurden, waren vor der Zerkleinerung oder Vermahlung zur Herstellung der in den Ansätzen aufgeführten Grossen, wie nachstehend angegeben.

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Chemische Analysen der normalen Stoffe

σ co oo

ro ο σ>

Glühverlust

SiO₂

Al₂O₃

Gesamteisen

Ferroeisen

TiO₂

Cr₂O₃

CaO

MgO

Prozent Gesamteisen als Ferrieisen

totgebrannter Dolomit, der durch öffnungen von 9,52 mm (O,375^M) geht und auf Öffnungen von 4,76 mm (1875") zurückgehalten wird

0,55

1,16	96
0,68	96
4,79	96
0,28	96
0,48	96
52,54	96
37,70	*
94,2	96

totgebrannter Dolomit, mit kleinerer Maschenzahl je qcm als 25 (als 14 mesh)

1,00 96

0,74 96 0,42 £ 2,61 96 0,09 96

54,90 96 39,32 96 96,6 ί

totgebranntes Magnesiumoxyd das durch ein Sieb mit öffnungen von 9,52 mm (0,375") geht und auf einem Sieb mit einer Maschenzahl von (5 mesh) zurückgehalten wird·

0,15 96

3,83 96

1,02 96

2,27 i»

0,82 96

3,98 0 87,88 96

63,9 96

Periklas

Glühverlust freie Basis	62	96	14710'
4,	49	96	_»,
O,	24	96
o,	05	*
o,	02 11	96
o, o,	37	96
94,	,2	96 ·
79,

Chemische Analysen der reduzierten Stoffe

Stoff

totgebrannter Dolomit, kleiner 4,62

als 9»52 mm und grosser als
4,76 mm (-3/8¹¹ +0,1875")

totgebrannter Dolomit, kleiner

als 4,76 mm und grosser als

4 Maschen je qcm (-0,1875" +6 mesh) 4,80

totgebrannter Dolomit, kleiner

als 20 Maschen je qcm (-12 mesh) 2,50

totgebranntes Magnesiumoxyd,

kleiner als 4,76 mm und grosser

als 3 Maschen je qcm (-3/8" +5 mesh) 2,15

totgebranntes Magnesiumoxyd,

kleiner als Maschenzahl 3 und

grosser als Maschenzahl 49 (-5 +20 mesh) 2,29 totgebranntes Magnesiumoxyd,

kleiner als Maschenzahl 49 (20 mesh) 3,09

totgebranntes Magnesiumoxyd,
65 f> kleiner als Maschenzahl
6400 (200 mesh) 2,22

Periklas, kleiner als 4,76 mm und

grosser als Maschenzahl je qcm 3

(-3/8" +5 mesh) 0,20

Periklas, kleiner als Maschenzahl 3

und grosser als Maschenzahl 49 (-5 +20 mesh) 0,22 Periklas, kleiner als 49 Maschen

(-20 mesh) je qcm 0,20

Periklas, 65 # kleiner als 6400

Maschen (200 mesh) je qcm 0,20

Prozent Gesamteisen Prozent Perroeisen

3,23

3,67
1,97

1,57

1,90
2,89

2,08

Prozent Gesamteisen im Perri« zustand

30,1

23,5 21,2

27,0

17,0 6,7

6,3

ο,	10	50,	0	4>
0,	16	27,	3	—k O
0,	15	25,	0
0,	15	25,	,0

In sämtlichen Fällen wurden die Massen aller Ansätze auf 149°C vorerhitzt, vermischt und dann bei 704 Atmosphären Druck (5 tone per square inch) zu Zylinderblöoken mit den Abmessungen von etwa 9 cm (3»5 inches) zu 5,08 cm (2 inches) gepresst. Bei einer Versuchsreihe wurden zwei Blöcke sowohl von oxydierten als auch reduzierten.Körnern und von jeweils jedem Ansatz hergestellt. Diese Blöcke wurden in Graphit eingepackt und in einem elektrischen Widerstandsofen mit einer solchen Geschwindigkeit erhitzt, dass eine Temperatur von 1000°0 (1832°F) in 16 Stunden erhalten wurde« Der Ofen wurde bei dieser Temperaturhöhe zwei Stunden gehalten und dann wurden Ofen und Inhalt auf Raumtemperatur im Verlaufe von 24 bis 26 Stunden abkühlen gelassen.

Bs wurden die Pressfestigkeiten der erhaltenen zylindrischen Blöcke bestimmt, indem diese Standard-Druokbruchuntersuchungen in einer Presstestmasohine unterworfen wurden· Die Bruchfestigkeit wurde durch Division der gesamten Bruchbelastung durch die Querschnittsfläohe des zylindrischen Blooks bestimmt. Diese Druckfestigkeiten waren wie nachstehend:

Pressfeetigkeiten von bei 1000 °0 (1832⁰F) verkokten Blöcken

Ansatz	Mittelwert von Blöcken	k«/qcm	(psi)
1-0 1-R	2 2	278 284	(3955) (4040)
2-0 2-R	2 2	OO COCVl KN in	(5396) (7402)
3-0 3-R	CVl CVI	162,8 231	(2317) ' (3277)

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Bei einer weiteren Versuchsreihe wurden sowohl auB den
oxydierten als auch aus den reduzierten feuerfesten Körnern und für jeweils jeden Ansatz drei Blöcke hergestellt. Diese Blöcke wurden in Koks in einem Steingefäss, welches innerhalb eines Globar-Ofens eingebaut war, eingepackt und dann etwa
vier Stunden bei 1371°C (250O⁰F) gebrannt. Nach Brennen und Abkühlung wurden die Blöcke zerkleinert und die Druckfestigkeiten, die wie vorstehend beschrieben erhalten wurden, bestimmt, wobei die chemischen Analysen der Blöcke, wie nachstehend, waren:

Druckfestigkeiten von auf 1371°0 (2500⁰F) erhitzten Blöcken

Ansatz	Durchschnitt von Blöcken k«/qcm	164 172,5	(psi)
1-0 1-R	3 3	198,5 285	(2336) (2467)
2-0 2-R	3 3	127 251,5	(2825) (4049)
3-0 3-H	3 3	(250O⁰F) erhitzten	(1808) (3578)
Chemische	Analysen der auf 1371⁰C	Blöcke
Ansatz	Prozent vorhandenes Gesamteisen	Prozent G-esamteisen im Ferrizustand
1-0 1-R	2,48 2,37	4,0 -1,8*
2-0 2-R	2,41 2,34	4,1 2,7
3-0 3-H	0,24 0,24	27,9 27,9

Analysenfehler

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In jedem Pall zeigten die mit einer reduzierten» basischen, feuerfesten Masse hergestellten Blöcke eine grössere Festigkeit als die mit normalen Massen hergestellten, d.h., einem totgebrannten, feuerfesten Korn, welches unter einer oxydierenden Atmosphäre hergestellt wurde und einen hohen Prozentsatz Ferrieisen enthält.

Es ergibt sich, dass eine verbesserte, totgebrannte, feuerfeste Masse, zur Bildung von feuerfesten Gegenständen, insbesondere von mit Steinkohlenteerpech gebundenen feuerfesten Gegenständen, erhalten wurde. Die mit Teer gebundenen feuerfesten Gegenstände besitzen nach der Erfindung eine verbesserte Dauerhaftigkeit bei erhöhten Temperaturen im Gebrauch aufgrund einer wirksam festeren Kohlenstoffbindung, indem die oxydierende Wirkung von vorhandenem Perrioxyd auf diese Kohlenstoffbindung mit der sieh daraus ergebenden Abschwächung vermindert wird. Die vorliegende Erfindung gibt ein Mittel zur Verminderung sowohl der mit Ferrieisen gebundenen Menge Sauerstoff als auch deren chemischer Aktivität.

-fatentanaprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung kohlenstoffgebundener feuerfester Masse aus basischen feuerfesten Massen, die eine Verbindung mit Ferrieisen und Sauerstoff enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ferrieisengehalt der Massen vor der Bildung des feuerfesten Gegenstandes reduziert·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ferrieisengehalt durch chemische Reduktion des Perrieisene vermindert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man eine basische, feuerfeste Masse aus totgebranntem Calciumoxyd und/oder Magnesiumoxyd verwendet.

4. Verfahren zur Herstellung einer mit Steinkohlenteerpech gebundenen feuerfesten Masse aus totgebrannten feuerfesten Körnern, die Calciumoxyd und/oder Magnesiumoxyd und eine Verbindung mit Perrieisen und Sauerstoff enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass man diese feuerfesten Körner mit einem Steinkohlenteerpech vermischt und dann das Ge-

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misch zur Verkokung des Steinkohlenteerpeohe unter Bildung einer Kohlenetoffbindung zwischen den feuerfesten Körnern erhitzt, wobei vor der Vermischung mit dem Steinkohlenteer pe oh die feuerfesten Körner zur Verminderung der darin enthaltenen Menge lerrieisen behandelt werden«

5, Verfahren natta Anspruoh 4-, dadurch ge kenne β lehnet, dass man die Menge dee ferrieisens in den feuerfesten Körnern duroh ohemiaohe Reduktion des Ferrieisens vermindert.

6· Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, .dass man den ftrrlslssngshalt dtr feuerfesten Körner auf einen Wert im Bereich ron etwa 5 J* si· etwa 30 Gew.-Jt dee Gesamteiaengehalts der Körner,vermindert.

7. JTerfahfsn mmeh Anspruoh 5 oder I₁ daduroh gekennzeichnet, dass mail Aas ferrieisen durch Erhitzen der tetgebrannten feuerfesten Körner mit einem gasförmigen reduzierenden Mittel ohtmleok reduziert.

8· Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass man als gasförmiges reduzierendes Mittel eine oder mehrere der nachstehenden Verbindungen, Methan, Ithan, Propan, Xthylen, Raffineriegas oder Erdgas verwendet.

9· Verfahren nach Anspmoh 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Perrieisen duroh Erhitzen der totgebrannten feuerfesten Körner mit einem festen reduzierenden Mittel

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- 21 chemisch reduziert.

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass man als festes reduzierendes Mittel eine oder mehrere der nachstehenden Stoffe, Kohlenstoff, Aluminium oder Magnesium, verwendet.

11. Basische, totgebrannte, feuerfeste Masse, erhalten aus einem dolomitischen und/oder magnesiumoxydhaltigen Erz, welches eine Verbindung, die Eisen und Sauerstoff enthält, umfasst, wobei die Masse zur Verwendung bei der Herstellung eines feuerfesten Gegenstandes geeignet ist, wobei das Eisen einen verminderten Ferrieisengehalt im Vergleich zu dem Ferrieisengehalt aufweist, der in der Masse, wie sie anfänglich durch Totbrennen erhalten wurde, vorhanden war.

12«. Basische, totgebrannte, feuerfeste Masse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Perrieisengehalt der Masse zwischen 5 und 30 Gew.-$> des gesamten Eisengehalts beträgt.

13· Gebundener, feuerfester Gegenstand, bestehend aus Teilchen einer basischen, feuerfesten Masse, welche durch eine Kohlenstoffbindung unter einer Ausbildung einer zusammenhängenden

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Masse gebunden ist, und aus Eisen, das in dieser feuerfesten Masse in einer Menge bis zu etwa 8 Gew.-$ vorhanden ist, worin weniger als 60 Gew.-# des Eisens im Ferrizustand vorliegen.

14· Gebundener, feuerfester Gegenstand nach Anspruch 13»
dadurch gekennzeichnet, dass das ferrieisen etwa 5 bis etwa 30 Gew.-$ des Gesamteisens ausmacht.

15. Gebundener, feuerfester Gegenstand nach Anspruch 13
oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die basische
feuerfeste Masse aus einem totgebrannten Dolomit und/oder Magnesit besteht.

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