DE1471013C - Verfahren zur Herstellung eines gegen über Glasschmelzen widerstandsfähigen Form korpers - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- Formkörperzubereitung auf Grund der Tatsache verstellung eines gegenüber Glasschmelzen Widerstands- lorengeht, daß die Mullit-Kristalle sich in geschmolfähigen Formkörpers mit hohem Al₂O₃-Gehalt durch zenem Glas schneller als Korund lösen.
Mischen von Aluminiumsilikat, Korund und Binde- Es wurde nunmehr gefunden, daß man besonders mittel, Verformen des Gemisches und Brennen des- 5 gegenüber geschmolzenem Glas widerstandsfähige selben. ■ Formkörper herstellen kann, die einen wesentlich

Das erfindimgsgcmäße Verfahren liefert verbesserte verbesserten Korrosionswiderstand und ebenso eine

widerstandsfähige Formkörper, welche eine hohe Thcrnioschockrcsistenz von wenigstens der gleichen

Korrosionsfestigkeit gegcnübcrgeschmolzcneiiSchlak- Größe gegenüber Zubereitungen nach dem Stande

ken ebenso wie eine hohe Thermoschockresistcnz be- ίο der Technik aufweisen, indem man 10 bis 50 Ge-

sitzen. ' Beispielsweise haben die so hergestellten wichtsprozent eines ohne erkennbare Mullitkristall-

Formkörper wegen ihrer hohen Korrosions- und bildung bei ungefähr 1650 ' C gesinterten Bauxits mit

Thermoschockresistenz eine besondere Brauchbar- einem Al₂O₁₁-GeIIaIt von 80 bis 95 Gewichtsprozent,

keit für widerstandsfähige Teile für das Leiten und mit 4 bis 12 Gewichtsprozent Bindemittel aus Ton

UnIci-Kontrolle-Halten von geschmolzenem Glas bei 15 u.dgl. und mit Korund als Rest mischt, wobei die

der Herstellung von Glasbehältern, wie Flaschen, Bestandteile eine abgestufte Körnung zur Erzielung

Gefäßen u.a. Für eine wirtschaftliche Arbeitsweise einer möglichst hohen Dichte aufweisen, das Gemisch

ist es von Bedeutung, daß derartige widerstandsfähige formt und schließlich bei etwa 1300 bis 1600⁰C

Formkörper neben einer niedrigen Korrosions- brennt.

geschwindigkeit beim Kontakt mit geschmolzenem 20 Ein Bauxit-Material, welches einen Aluminium-Glas die Fälligkeit aufweisen sollen, ohne Springen oxyd-Gehalt in diesem Bereich hat, wird keine Mullit- und Brechen von Zimmertemperatur in einen Ofen Kristalle beim Sintern bilden, sondern vorzugsweise mit hoher Temperatur eingebracht zu werden. Form- Korund-Kristalle; wenn es zu einem Korn bestimmter körper, welcher bei einer derartigen raschen Tempe- Größe zerkleinert und mit dem Korundkorn und den raluränderung, wie sie bei Öfen, welche in der Glas- 25 Bindcmittelbestandteilen gemäß dem erfindungsherstellung verwendet werden, auftritt, nicht die not- gemäßen Verfahren verbunden wird, ergeben sich wendige Thermoschockresistenz besitzen, machen vor widerstandsfähige Formkörper, die eine weit überde;n Einbringen in den Arbeitsofen ein langsames legene Korrosionsresistenz aufweisen, als dies der Vorerhitzen in einem getrennten Ofen notwendig. Fall sein würde, wenn Mullit-Kristalle vorhanden Diese zusätzliche Arbeitsstufc erhöht die Gesamt- 30 sind. Zusätzlich zeigen Laboratoriumsversuche und kosten der Glasherstellung. Erprobungstests, daß die thermische Widerstands-

in Schmelzöfen zur Herstellung von Glasbehältern fähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Formnormaler Güte hat sich eine widerstandsfähige Form- körper gegen plötzliche Hitzeeinwirkung wenigstens körperzubcreitung, welche fast völlig aus Aluminium- den entsprechenden Werten der korrosionsanfälligeoxyil in Form von Korund besteht, mit einer Korn- 35 ren Fonnkörpern gleichwertig ist, die zur Zeit in struktur von durchaus identischen chemischen und Verwendung sind. Der wirkliche Grund für die hohe physikalischen Eigenschaften zum Unterschied von Thermoschockresistenz der gemäß Erfindung herge-Körnungen, wie eine Zubereitung, welche ganz aus stellten Formkörper ist nicht bekannt; es wird jedoch klassierten Tabular-Korundkörnern und einem Binde- angenommen, daß ein Gemisch aus zwei Typen von mittel zusammengesetzt ist, als hochresistent gegen 40 etwas ungleichen Körnern, wie sie durch die Korund-Korrosion durch geschmolzenes Glas erwiesen. Der- und die Bauxid-Bestandteile der Verbindung dargeartigc Formkörperzubereitungen haben jedoch eine stellt werden, keine einheitliche, kontinuierliche Texschr geringe Thermoschockresistenz und machen ein tür nach der Hitzebehandlung bildet, und daß die Vorerhitzen erforderlich, bevor sie in einen Glas- sich ergebende unregelmäßige Struktur die Übertraschmelzofcn eingebracht werden können. Die geringe 45 gung bzw. Weiterleitung von Sprüngen verringert. Widerslandsfähigkeit gegen plötzliches Erhitzen be- Beim Sintern des Bauxit-Materials sollte die Sinteruht auf der Tatsache, daß die Korundkörner, welche rungstemperatur niedrig genug sein, um die Vernormaleiweise neben der Korngröße gleiche ehe- Schmelzung zu verhindern, aber hoch genug, daß die mische und physikalische Eigenschaften besitzen, Dichte und Festigkeit des Materials ausreichend ist, einen schwcrschmelzbarcn Körper mit einer konti- 50 um Bruchstücke gewünschter Korngröße nach dem innerlichen Textur schallen, die eine rasche Fort- Zerkleinern zu bilden. Beispielsweise wurden auspllanzung von anfänglich auftretenden Sprüngen gezeichnete Ergebnisse beim Sintern des Bauxitdurch den gesamten Körper ermöglicht. Materials bei einer Temperatur von ungefähr Es ist bei der Herstellung von keramischen Brenn- 1650⁰C, bei welchem das spezifische Schüttgewicht öfen bekannt, daß bei Verwendung einer wider- 55 des gesinterten Materials ungefähr 3,30 beträgt, crslandsfüliigcn Fornikörperzubereitung, welche aus halten.

Tabular-Koiund und Miiilit-Körnern mit einem Es wurde festgestellt, daß die obengenannten

Bindemitlei bestellt, eine gute Thermoschockresistenz Mengen von gesintertem Bauxit-Korn und der AIu-

crliallcn werden kann. Eine für Formkörper dieses miniumgchalt von solchem Korn entscheidend sind

Typs geeignete Zubereitung ist in der USA.-Patent- 60 und nicht nur crfindungsgemäß hergestellte Form-

schril't ?. K')5 H-W beschrieben. Jedoch zeigt die Er- körper liefern, welche eine ausgezeichnete Thermo-

CaIi rung, daß derartige Zubereitungen bei einer Ver- schockresistenz, sondern auch eine Korrosionsfestig-

wcndung als feuerfeste Formkörper zum Leiten und keit aufweisen, welche die Werte von Formkörper!!

UiHcr-Kontroile-1 Iahen des Flusses von gcschmol- für den gleichen Anwendungsbereich nach dem

zenem Glas eine ziemlich kurze Lebensdauer besitzen, 65 Stande der Technik weit übertrifft. Unter und über

und zwar deshalb, weil durch die Verwendung von dem spezifischen Bauxit-Korn-Bercich, nimmt die

Mullit i.niι Korund die Korrosionsresistenz gegenüber Thermoschockresistenz der Formkörper gemäß Er-

einer im wesentlichen ganz aus Korund bestehenden findung schnell ab. Unter dem spezifischen Alumini-

umoxydgehalt des gesinterten Bauxit-Korns läßt die Korrosionsfestigkeit solcher Formkörper, wie Versuche ergeben haben, stark nach, weil die Mullit-Kristalle als vorherrschende Phase vorhanden sein würden, was wegen der im Vergleich zu den Korund-Kristallen hohen Korrosionsgeschwindigkeit der MuI-lit-Kristalle unerwünscht ist. Bei einem Aluminiumgehalt von 80 bis 95 Gewichtsprozent des Gehaltes des gesinterten Bauxit-Korns .sind Mullit-Ki istalle nicht feststellbar, und Korund allein ist der leicht bestimmbare Bestandteil. Oberhalb des spezifischen Aluminiumoxydbereichs in dem gesinterten Bauxit-Material kommen die Aluminiumoxydkristalle der Korund-Form näher, und die Verschiedenheit der Körner nimmt ab, so daß sich die Thermoschockresistenz der Formkörper schnell verschlechtert.

Da die tatsächliche Lebensdauer des widerstandsfähigen Formkörpers nach dem Einbringen in einen Glasschmelzofen von seiner Korrosionsgeschwindigkeit abhängt, ist es für den widerstandsfähigen Formkörper von Bedeutung, daß er nur eine geringe Porosität aufweist, so daß das dem geschmolzenen Glas ausgesetzte Oberflächengebiet nur klein ist. Dies wird durch die Verwendung einer geregelten Korn-Feinheit von groben, mittleren und feinen Fraktionen erreicht. Die Erzielung eines dichten Gefüges mittels Fraktionen verschiedener Korn-Feinheit erfordert viel Mühe, jedoch sind derartige Arbeiten dem Fachmann wohlbekannt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man Formkörper aus folgender Rezeptur:

Gewichtsteile

Tabular-Korund — Korngröße 0,317 bis 0,635 cm 15

Tabular-Korund — einer der Siebmaschenweite von 0,117 cm entsprechenden Körnung 25

Tabular-Korund—mit einem Gehalt von 2% einer der Siebmaschenweite von 0,0043 cm entsprechenden Körnung .. 7

Korund (calciniertes Aluminiumoxyd) 0,3% bis 0,5% einer der Siebmaschenweite von 0,0043 cm entsprechenden Körnung :.. 15

Bauxit-Korn mit einem Aluminiumoxydgehalt von .88%, Korngröße 0,317 bis 0,635cm 15

Desgleichen, Korngröße entsprechend einer Siebmaschenweite von 0,117 cm 15

Ton 8

Natriumphosphat (nur beim Formguß als Deflockulationsmittel verwendet) 1

Andere geeignete Rezepturen für das erfindungsgemäße Verfahren haben die folgenden Bestandteile:

■ · Gewichtsteile

Tabular-Korund—Korngröße 0,317 bis 0,635 cm.. 19

Tabular-Korund — Korngröße entsprechend einer Siebmaschenweite von 0,117 cm 32

Tabular-Korund mit einem Gehalt von 2% einer der Siebmaschenweite von 0,0043 cm entsprechenden Körnung ... 9 Gewichtsteile

Korund (calciniertes Aluminiumoxyd) mit einem Gehalf von 0,3 bis 0,5 %> einer der Siebmaschenweite von 0,0043 cm

entsprechenden Körnung 15

Bauxit-Korn mit einem Aluminiumoxyd-Gehalt von 88%, Korngröße 0,317 bis 0,635 cm ; 8,5

Desgleichen, Korngröße entsprechend einer Siebmaschenweite von 0,117 cm ...... 8,5

Ton 8

Natriumphosphat (nur beim Formguß als Defiockulationsmittel verwendet) 1

Gewichtsteile

Tabular-Korund — Korngröße 0,317 bis 0,635 cm 10

Tabular-Korund — Korngröße cntsprechend einer Siebmaschenweite von

0,117 cm' 17

Tabular-Korund mit einem Gehalt von 2% einer der Siebmaschenweite von 0,0043 cm entsprechenden Körnung ... 5 Korund (calciniertes Aluminiumoxyd) mit einem Gehalt von 0,3 bis 0,5% einer der Siebmaschenweite von 0,0043 cm entsprechenden Körnung 15

Bauxit-Korn mit einem Aluminiumoxyd-Gehalt von 88%, Korngröße 0,117 bis 0,635cm 22,5

Desgleichen, Korngröße entsprechend einer

Siebmaschenweite von 0,117 cm 22,5

Ton 8

Natriumphosphat (nur beim Formguß als Deflockulationsmittel verwendet) 1

Obgleich die für das erfindungsgemäße Verfahren oben angegebenen Rezepturen ein Ton-Bindemittel einschließen, ist es bekannt, daß widerstandsfähige Formkörper auch ohne Ton-Bindemittel durch Vergrößerung der Menge der Feinteile und durch Einstellen des pH-Wertes des Gemisches durch Verwendung von Phosphat, Carbonat oder ähnlichem hergestellt werden können. Derartige Formkörper können durch Pressen, Gießen oder Extrudieren in ähnlicher Weise wie Ton enthaltende geformt werden. Es wird vorgezogen, daß der Korund die Form aufweist, die als »Tabular Corundum« bekannt ist und von der Aluminium-Company of America auf den Markt gebracht wird.

Als Bauxit kann gesinterter südamerikanischer Bauxit verwendet werden, da dessen Aluminiumoxydgehalt den Anforderungen gemäß Erfindung entspricht.

Das Formen der erfindungsgemäßen, widerstandsfähigen Formkörper kann nach dem Fachmann bekannten Formmethoden erfolgen. Eine dieser Metho-

6b den ist das Formen, d. h. das Gießen eines flüssigen Gemisches in formgebende Behälter ohne Anwendung· von Druck. Wahlweise kann das Formen durch mechanisches Pressen oder durch Stampfen von Hand durchgeführt werden. Nach dem Formen wird der widerstandsfähige Formkörper oder Formteil in dem gewünschten Ausmaß getrocknet, in einen geeigneten Brennofen oder anderen Ofen gebracht und bei einer Temperatur gebrannt, die geeignet ist, ein

kräftiges hartes widerstandsfähiges Endprodukt zu schaffen. Die genaue maximale Brenntemperatur hängt von der spezifischen Rezeptur ab und kann beispielsweise zwischen 1300 und 1600⁰CVaHiCrCn.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines gegenüber Glasschmelzen widerstandsfähigen Formkörpcfs mit hohem Al₂O₃-Gehalt durch Mischen von Aluminiiimsilikat, Korund und Bindemittel, Verformen des Gemisches und Brennen desselben, dadurch gekennzeichnet, daß man 10

bis 50 Gewichtsprozent eines ohne erkennbare Mullitkrislallbildung bei ungefähr 1650⁰C gesinterten Bauxits mit einem ΑΙ.,Ο.,-Gehalt von 80 bis 95 Gewichtsprozent, mit" 4 bis 12 Gewichtsprozent Bindemittel aus Ton u. dgl. und mit Korund als Rest mischt, wobei die Bestandteile eine abgestufte Körnung zur Erzielung einer möglichst hohen Dichte aufweisen, das Gemisch formt und schließlich bei etwa 1300 bis 1600⁰C brennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Bindemittel gearbeitet wird.