DE1471213A1 - Feuerfeste Materialien mit hohem Aluminiumoxydgehalt und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

KjäFIiAOTOHIJäS/ Pittsburgh, ienn«, V.St.A.

feuerfeste materialien mit hohem Aluininiutnoxy/gehalt und Verfahren

zur Herateilung derselben.

Die Erfindung betrifft feueri*ste Materialien mit hohem Aluminiumoxydgehalt, worun^ter im folgenden feuerfeste materialien verstanden sein sollen, die wenigstens etwa 50/& analytisch bestimmbares Al_a0₃ enthalten, und ein Verfahren zur Herstel lung derselben.

Feuerfeste Materialien mit hohem Alumfaiumoxydgehalt werden auf Grund ihres Al_a0_a-Gehaltes in Gruppen eingeteilt, die Analysenwerten von 50, 60, 70, 80, 90 oder 99> Al₃O₃ entsprechen. Diejenigen mit einem Aluminiumoxygehalt von 50 - 90/a werden durch Vermischen verschiedener feuerfester jiaterialien mit hohem Aluminiumoxydgehalt hergestellt, während diejenigen mit einem Gehalt von 99/^ aus hoch reinem AlumniniuD oxyd gewonnen werden. Die üblichen feuerfesten katerialien mit hohem Aluminiumoxydgehalt und ihre typischen Al_aO₃-Gehalte sind folgende: Oalciniertes Aluminiumoxyd, 99/fe» calcinierter südamerikanischer Bauxit 88^c/b, calcinierter Alabama-Bauxit 74fc» calcinierter ijiaapor 76'/J, Burley-Diaepor 48 und 58^_f Kyanit 56>. Alle diese iviaterialien sind chemisch miteinander verträglich und können daher zur Erzielung nahezu jeden gewünschten Aluminiumoxydgehalts miteinander vermischt werden. Eine weitere Gehaltseinstellung wird in machen fällen durch Zusatz kleinerer Mengen von Ton oder Üieliciumoxyd er-

909319/0913

!•eicht.

ORIGINAL INSPECTS*)

Feuerfeste Bausteine solcher Zusammensetzung werden gewöhnlich nach dem iilnergiepreß-, Stoß- oder Strangpreßverfahren hergestellt. Bei dem üJnergie preß ve rf ahren werden die itohstoffe vefmahlen, auf die gewünschten Größen gesichtet, vermischt und gründlich mit einer kleinen aber eingestellten Wassermenge vermengt. Der angefeuchtete Ansatz wird sodann in eine fresse eingeführt, worin der Uaustein unter hohem Druck geformt wird, .anschließend werden die uteine getrocknet und dann zur Ausbildung der gewünschten Eigenschaften georannt.

Bei dem Stoßpreßverfahren wird eine Vibrationspresse οder-ramme auf ähnliche Ansätze angewandt.

Bei dem Strangpreßverfahren wird die mit Wasser angerüiirte Beschickung durch eine katrize in jToitu einer dichten Säule ausgepreßt, die durch. Drähte in Bausteine zerschnitten wird, die zur Erzielung scharfer _t . Kanten und iilcken und glatter Oberflächen erneut verpreßt werden..

Beschickungen dieser Art werden auch durch Kämmen oder Pressen unter Druck an dem Ort ihrer Verwendung, wo sie auch gebrannt werden, verformt.

üi'q ist ein Ziel der Erfindung, feuerfeste !Materialien mit hohem AluifliniuQioxydgehalt zu schaffen, die verglichen mit den bisher erhältlichen Materialien eine höhere Festigkeit, einen höheren Abriebwiderstand, eine höhere Dichte, eine geringere Porösität, eine geringere Durchlässigkeit und einen höheren grad an Feuerfestigkeit aufweisen und die aus den üblichen Materialien mit hohem Aluminiumoxydgehalt nach Arbeitsweisen, wie sie auf dem Gebiet der feuerfesten Materialien allgemein angewandt werden, erzeugt werden können.

Jiin weiteres Ziel iet die Schaffung von Beschickungen für die Herstellung von feuerfesten Materialien mit den obengenannten tiigen-8chaften.

S09819/0Ö13

BAD ORIGINAL - 3 -

Ein weitere» Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Materialien mit den obengenannten Eigenschaften, das leicht und einfach mit den für die Herstellung von feueffesten Materialien üblichen Vorrichtungen durchführbar ist.

Es wurde gefunden, daß feuerfeste Gegenslände mit hohem Aluminiutnoxydgehalt mit gegenüber den bisher erhältlichen Irodukten überlegenen Eigenschaften erhalten werden, wenn man wenigstens 1 bis bu nicht über Lo Gew.°/ä fein verteilten amorphen Siliciumdioxyds einem Ansatz mit dem gewünschten Aluminiumoxydgehalt zusetzt.

Ein Form von amorphem Siliciumoxyd, mit der bei der praktischen Durchführung der Erfindung ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden, ist Rauch-Siliciumoxyd, d.h. aus der Gasphase niedergeschlagenes Siliciumoxyd. ISin "typisches Produkt dieser Art entsteht bei der Reduktion von Siliciumoxyd zur Bildung von Siliciumlegierungen, wie Ferrosilicium. Ein ähnlicher Siliciumoxyddampf kann auch durch Reduktion von Quarz mit Kohle oder anderen geeigneten Reduktionsmitteln, Behandlung der gasförmigen Reduktionsproäukte mit einem saueretoffliefernden Gas und Kondensieren des Siliciumoxyds in fein verteilter Form hergestellt werden. Die bei der Durchführung der Erfindung verwendeten amorphen Siliciumoxydsorten sind praktisch alle feiner als 50 Mikron und mehr als die Hälfte iet feiner als 10 Mikron. Die Analyse eines derartigen Siliciumoxyde ergibt wenigetene 90^. SiO,, üblicherweiee bis zu etwa 95^ SiO₈, ewiechen 2 und 3$ Metalloxyde, nämlich FeO, MgO und Al₈O₃ und 2'j> Glühverlust.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden Ansätze oder Beschickungen in der oben erwähnten, allgemeinen Art und Weise subereitet. Die Materialien mit hohem Aluminiumoxydgehalt werden vermählen, gesichtet und zur Einstellung des gewünschten Alurnini umoxy dgehalt s gemischt, w'obei der Rest im wesentlichen aus den anderen natürlichen

909819/0913 - 4 -

Anteilen der verwendeten Erze besteht. Die im einzelnen zu verwendenden Siebgrößen hängen von solchen Faktoren, wie den verwendeten Rohstoffen und dem Zweck ab, für den das feuerfeste Material verwendet '. werden soll, wie dies auch sonst auf dem vorliegenden Gebiet der Technik allgemein üblich ist. In den Ansatz wird amorphes Siliciumoxyd in einer Menge von wenigstens etwa 1 Gew,?fe bis zu nicht mehr als 10 Gew.fo, bezogen auf die Beschickung, eingemischt. Der Beschickung kann ferner ein vorübergehend wirkendes Bindemittels zugesetzt werden, von dem eine große Anzahl für die Herstellung von feuerfesten Bausteinen bekannt ist und bereits verwendet wird. Die Beschickung wird sodann mit Wasser angeteigt und verpreßt, worauf die Formlinge getrook net und gebrannt werden.

Bei den im folgenden .beschriebenen Arbeitsweisen wird das übliche iSnergiepreßverfahren zur Herstellung von Bausteinen mit hohem Alumini umgxydgehalt angewandt. Die Substanzen werden Verkleinert und gründlich miteinander vermischt, wodurch eine typische Mahlmasse zur Bausteinherstellung folgender Zusammensetaung erhal ten wird. Die Abmessungen sind die Werte für die lichte Maschenweite.

- 6,72 + 2 mm 18f> -2 + 0,62 mm 3OfO -0,62 + 0,22 mm 12#

- 0,22 mm 40$.

Dann werden etwa 4-6 Gew.$ Wasser sowie etwa 2$ Sulfitablauge als vorübergehend wirkendes Bindemittel zugesetzt. Die in den Beispielen verwendeten 2°/Ό Sulfitablage entsprechen einer übliohen technischen Praxis der Zugabe einer kleinen Menge eines aus einer großen Auswahl gewählten Kaltbindemittel mit dem Ziel, daß der Baustoff während der Verarbeitung leichter gehandhabt werden kann und Bruch nur in geringem Ausmaß .eintritt. Das Gemisch wird sodann bei etwa 280 kg/cm zu Bausteinen von etwa 228 χ 114 χ 63»5 mm verpreßt. Die Formkröner

909819/0913

werden aus der Presse entnommen und über Nacht bei etwa 110⁰G im getrocknet. Die Bausteine werden sodann 10 Stunden bei etwa 1500°ö gebrannt.

Tabelle I Zusammensetzungen mit Analysenwerten von etwa 50jq Al₈O₃

A B G D E P

calcinierter Burley-Diaspor

85?° 845* 8270 80°/o 18/° T5fi

cälciniertes

Aluminiumoxyd 15 15 15 15 15 15

Eauch-Siliciumoxyd 0 1 3 5 7 10

Schüttgewicht g/cm⁸ 2,258 2,275 2,339 2,435 2,435 2,323 Bruch-Modul kg/cm* 143,5 154,7 168 1,86,2 151,9- 88,9

in Erscheinung tretende Porosität 18,9?« 18,I^ 14,4/» 10,8/0 10, βρ 15^

Lineare Veränderung

beim Brennen -1,9/» -1,0$ -1,156 -1,15* -0,9/° -0,97°

Wiedererhitzen auf
1725^0 Volumenveränderung -4,8^0 -4,3?έ -2,2^!/b +6,1'/» +4,6^ +2,3?»

Absplitterungsverlust 41,7$ 32,5/° 37,6'/° 35,8> 11,6/0 3,2,.

Die Zusammensetzung A ist ein typisches Beispiel für einen 50γο Al₂O₃ enthaltenden feuerfesten Baustein der bisher erhältlichen Art. Der Vergleich seiner Eigenschaften mit denen der Zusammensetzungen B-P macht deutlich, daß mit 1$ Rauch-Silioiumoxyd eine Verbesserung aller Eigenschaften eintritt, daß eine beträchtliche Verbesserung bei dem Gemisch gefunden wird, das 3^:ß> des Hauch-SilicAumoxyds enthält, und eine noch stärker ausgeprägte Verbesserung bei den Gemischen mit einem 5 und 7>£-igen Zusat«. Die Zusammensetzung P mit einem Gehalt an Rauch-Siliciumoxyd von 105ε zeigt sehr viel bessere Eigenschaften als die Zusammensetzung A, wenngleich beobachtet werden kann, daß das Maximum der Verbesserung überschritten ist.

909819/0913 - 6 -

Bei Bausteinen mit hohem Aluniiniumoxydgehalt der 50?b Al_aO₃-Gruppe ist es eine übliche Erscheinung, daß sie bei hohen Temperaturen bei verschiedenen Verwendungsarten beträchtlich schrumpfen. Ein Ziel der Technologie der feuerfesten Materialien besteht darin, diese Schrumpfung auf ein möglichst geringes Maß herabzusetzen, um die Bildung von Fugen und das dadurch oedingte Eindringen von schädigenden Stoffen, wie geschmolzenem Metall, Schlacke und Rauch, zu verhindern Ein vöälig unerwartetes Ergebnis, das durch Aufnahme von amorphem Siliciumoxyd in feuerfeste Materialien mit hohem Aluminiumgehalt erreicht wird, ist in der Wiedererwärmungsexpansion zu erblicken, Di in Tabelle I wiedergegebenen Daten zeigen, daß durch Zusätae von Hauch-oiliciumoxyd zu dem Grundgemisch (Zusammensetzung ä) mit einer Schrumpfung von 4,8 Vol.;« bei 1725⁰O die Schrumpung in zunehmendem idaße verringert wird. Mit dem Gemisch 0, das 37" an zugesetztem Silioiumoxyd enthält, beträgt die Volumenveränderung nur noch wenige als die Hälfte derjenigen dars Grundgemisches und mit höheren Prozent sätzen an üauch-Siliciumoxyd tritt bei 1725°0 eine deutliche Volumen expansion auf. Dieser Expansionseffekt, durch den bei Gebrauch ein Schluß der Fugen zwischen den Bausteinen erzielt wird, erreicht bei Zusätzen von 5 und i/o Rauch-Siliciumoxyd ein Maximum.

Von besonderem Wert ist die Erzielung von Porositäten von 15^> und darunter, die mit Zusätzen an Rauch-Silicumoxyd von mehr als I/o erreicht werden. Me mit den Zusammensetzungen E und D erhaltenen Porositätswerte von 10,6 bzw. 10,8 haben als Werte zu gelten, die üisher in&t Bausteinen mit hohem Aluminiumoxydgehalt aus Zusammensetzungen mit sortierten Größen, die bis kurz vor einem fortgeschrittenen Schmelzen gebrannt werden, unerreichbar waren.

Die Erzielung hoher Dichte und geringer Porosität bei den erfindungs gemäßen feuerfesten Materialien beruht nicht auf dem Eintreten einer erhöhten Schrumpfung beim Brennen, die isamer von einer Neigung zur Verformung und anderen Schwierigkeiten begleitet iat. So zeigt z»B.

909819/0913 _COpY original inspected"

I Η· / I L I O

die Zusammensetzung E mit 7$ Eauch-Siliciumoxyd praktisch die gleiche Brennschrumpfung wie die Zusammensetzung B. Alle in Tabelle I aufgeführten Zusammensetzungen zeigen eine schwache lineare Üchrumpfung Deiin Brennen. Diese .Eigenschaften einer geringen Schrumpfung bei starkem Brennen zeigt dem auf dem Gebiet der feuerfesten Stoffe Bewanderten, daß diese gleichen Zusammensetzungen mit Vorteil zur Herstellung sog. chemiech gebundener Bausteine verwendet werden können. So wird durch einfache Erhöhung der Sulfitablauge auf 3 bis 8> den Bausteinen genügend Festigkeit verliehen, um den Transport ohne vorherigen Brand zu ermöglichen.

Die Tatsache, daß diese Zusammensetzung bereits ohne kräftiges Brenner hohe Dichte annehmen kann, hat auch zu ihrer Verwendung als feuer-, feste Gegenstände in anderer als Bausteinform geführt. Hierzu gehören solche feuerfesten Materialien, die zum Einbau durch Pressen oder Rahmen bestimmt sind. Das Gemisch C der Tabelle I ist für solche monolithischen feuerfesten Materialien ausgezeichnet geeignet.

Tabelle II
Zusammensetzungen mit Analysenwerten von etwa 72$ Aluminiumoxyd

calcinierter Alabama-Bauxit calciniertes Aluminiumoxyd Töpferflint

Rauch-Silici umoxyd Schüttgewicht g/cm Bruch-Modul kg/cm in JSr sch ein ung tretende Porosität

Wiedererhitzen auf 1600°0, Voluriienverän der ung

Die Eigenschaften von 72$ Al₂O₃ enthaltenden Bausteinen liegen in einem völlig anderen Bereich als diejenigen der feueffesten Materialien mit 50$ Al₈O₃. Z.B. ist eine höhere Porosität zu erwarten. Trotz· dem zeigt das obige Beispiel, daß innerhalb seiner Bezugegrößen mit einem Zusatz von 3r> Rauch-Siliciumoxyd wirksame Verbesserungen erzielt »erde«. 909819/0913

65 P	65/0
26f5/o	26, 5V°
8,5$	5,5$
0	3,07°
2,355	2,403
95,2	106,4
22,4$	20, 8$
	- 2,3$.

COPY ORIGINAL INSPECTED

Tabelle III Zusammensetzung cait Analysenwerten von etwa 85$ Alumini utnoxyd

calcinierter südamerikanischer Bauxit 80^ 82$

calciniertes Aluminiumoxyd 15$ 15$

Kentucky Kugelton

Rauch-SiIi ciumoxyd 0$ 37°

Schüttdichte g/cm* 2,88 2,95

Bruch-Modul kg/cm 118 187

scheinbare Porosität 19,4$ 15,8$

Wiedererhitzen auf 1600°0, Volumenveränderung -0,9$ 0,0$

Auch hier ergibt sich wiederum durch die Zugabe des Siliciumoxydes eine stark verbesserte mechanische Festigkeit, verbesserte Dichte und verringerte Porosität.

Weitere wesentliche erfindungsgemäße Aspekte,und zwar insbesondere die Anwendung auf Aluminiumoxyd-Zusammensetzung hohen Reinheitsgrades werden durch die Tabelle IV aufgezeigt.

Tabelle IV 90$ Aluminiuffloxyd-Zusammensetzunff

M K 0 P Q R S-

tafelförmiges Aluminiumoxyd 85$ 90$ 90?ό 905ε 90$ 90^

Kentucky-Kugelton 15$

Töpferflint 103t 9$ 79ε 5$ yfc

Rauch-Siliciumoxyd 0 0 1$ 3$ 5# Tp

Dichte kg/cm⁸ 2,76 2,76 2,77 2,87 2£6, 3,00 2,87.

Bruch-Modul kg/cm* 66 109,5 127,0 293 289 191 80

scheinbare Porosität 21,1#22,3# 21,7^15,5#13,2K3,6^16,3$

lineare Veränderung des

Brennens +0,9^-0,1^ -0,2$ -0,2$-0,l$-0,2^-0,2$ *

Wiedererhitzen auf 173O°Ö

Volumenveränderung -3,3$+2,3% +2,3$ +2·,1$+1,4$+1,7$+1,β$

Abriebverluet + 4,84 2,35 0,97

Permeabilität 0,5500,894 0,192 0,182 0,281 ^,704

s
+ cm nach 4 Minuten Sandstrahlen abgerieben.

909819/0913 - 9 _

Die in der Tabelle IV angegebenen Permeabilitätswerte verstehen sich ■

3 2

in 2,54 cm luft pro Sekunde pro 2,54 eta Fläche pro 2,54 cm Dicke pro 0,454 kg Druck.

Die Zusammensetzungen der Tabelle IV zeigten keinen Verlust, wenn dieselben dem ASTM Absplitterungstest unterworfen wurden, obwohl eine gewisse Rißbildung erwartet wurde. Die Hißbildung beläuft sich auf sechs ausgeprägte Risse in dem Grundgemisch (Zusammensetzung M), ohne zugesetztes amorphes Siliciumoxyd bis auf 2 Haarrisse in der Zusammensetzung S.

Diese Zusammensetzungen mit etwa 90/o Al₈O₃ werden im wesentlichen aus einem dicht gesinterten AlumAniunioxyd hohen Reinheitsgrades hergestellt. Feuerfeste Materialien dieser Klasse sind industriell von Wichtigkeit und werden in Industrieöfen tieler Typen angewandt. Gewöhr, lieh werden dieselben, wie bei dem Beispiel M durch Zugabe ausfeichenden Tons, z.B. 10 bis 20$ zwecks Binden derselben kompoundiert, d.h. dem gebrannten Produkt wird somit eine hohe mechanische Festigkeit

vermittelt. Der Bruchmodul von 66 kg/cm stellt für diese Produktklasse einen guten Wert dar. Die Tatsache, daß die Porosität in typischer Weise über 20$ liegt, stellt einen ernsthaften begrenzenden Faktor für die Anwendung dieser feuerfesten. Materialien dar.

Der Vergleich der Zusammensetzung N mit derjenigen M zeigt, daß bei dem Ersatz von 15$ Kugelton durch 10$ eines feingemahlenen kristallinen Siliciumoxyde (Topferflint) bestimmte Eigenschaften in vorteilhafter Weise verändert werden, jedoch schließen diesen icht eine Erhöhung der Dichte der Porositätsverringerung ein. Jedoch zeigt das Rauch-Siliciumoxyd der Zusammensetzungen 0 - S eine positive Wirkung auf diese beiden Eigenschaften und auf die mechanische Festigkeit (Bruchmodul).

In vielerlei Hineicht ergibt eich, daß der Erfindungsgegenstand in idealer Weise für Zusammensetzungen geeignet ist, die im wesentlichen

909819/0913

ORIGINAL INSPECTED

>J Alumini urnoxydgehalt aufweisen. Soweit bekannt, zeigt kein anderes industrielles feuerfestes Material mit 90°/ό Aluminiumoxyd hohen Hein- ' heitsgrades, daß durch ein Arbeiten unmittelbar unterhalb des Schmelzpunktes hergestellt wird, mechanische !Festigkeit von derartig

²
günstigem Wert, wie 280 kg/cm Bruehmodul, wie die Zusammensetzungen P und Q, die drei bzw. fünf Prozent Rauch-Siliciumoxyd enthalten. Diese einzigartige Eigenschaften im Zusammenhang mit den in gleicher Y/eise bemerkenswerten Porositäten von l5^L/o oder darunter für die Zusammensetzungen P, Q und R ermöglichen die Anwendung dieser neuartigen feuerfesten Materialien für viele Anwendungsgebiete, bei denen man gewöhnlich nicht ein Material hohen Aluminiumoxydgehaltes auswählt.

Auf dem Gebiet der Aluminiumoxyd-Siliciumoxyd feuerfesten Materialien ist es allgemein bekannt, daß bei Zunahme des Aluminiumoxydgehaltes (vermittels chemischer Analyse; über 46/^ Al₂O₃ für feuerfeste Materialien auf der Grundlage von Ton die feuerfesten Eigenschaften oder der Schmelzpunkt zunimmt. Y/enn somit die Ofentemperatur soweit erhöht werden soll, daß ein Steinwerk aus Feuerton nicht mehr ausreichend iat, wird man allgemein ein Steinwerk mit 50>, 60$, 70^f/o, 8Q70 90^ odär mehr Aluminiumoxydgehalt anwenden, wie es durch "die Ofentemperaturen diktiert wird. Unglücklicherweise stellt die höhe Temperatur nur einen der Arbeitsfaktoren dar, die zu einein Versagen der feuerfesten Materialien führen. Viele weitere Faktoren, wie der Angriff durch die Schlacke, eindringender zerstörender Gase, Abrieb durch die Beschickungsmaterialien oder Staub stehen in einem direkten Verhältnis zu der Porosität und in den Steinen hohen Aluminiumoxydgehaltes nimmt die Porosität allgemein direkt mit dem Gehalt an Aluminiumoxyd zu. Hierdurch ist der ungehinderte Ersatz des Feuertons durc] eine Masse hohen Aluminiumoxydgehaltes verhindert worden, der auf der Grundlage der Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen durchaus wünschenswert wäre. Es ist gerade diese Einschränkung, die

9098 19/0913^: COPY " ⁿ "

ORIGINAL INSPECTED

durch den erfindungsgemäßen Gegenstand wietestgehend verhindert wird. Die wiedergegebenen Zahlenwerte zeigen, daß Porositäten von weniger als I5/0 in feuerfesten Materialien hohen Alurainiumoxydgehaltes vieler Arten erfindungsgemäß erreicht werden können. Die Tabelle IV zeigt, daß bei feuerfesten Materialien mit einem Gehalt an Al₂O₅ von 90>> genauso wie bei den feuerfestem. Stein nach Tabelle I mit einem Gehalt an Al₂O₃ von 50^l/ö die Anwendung von 1?ό Rauch-öillciumoxyd nicht zu einer ausgeprägten Verbesserung führt, und die Anwendung von 10^c/i> Rauch-Siliciumoxyd in mancherlei Hinsicht offenbar übermäßig ist. Diese Beispiele sind somit für die Peststellung eines günstigen Mengen· bereiches zweckmäßig. Mit anderen Worten, wird man erfindungsgemäß mehr als lyb und weniger als 10^> des amorphen oder Rauch-Siliciumoxydes auf der Gewichtsgrundlage anwenden. Recht günstige Ergebnisse werden durch die Anwendung von 3 bis 7?'° erzielt.

In den Beispielen der Tabelle IV ist das kristalline Siliciumoxyd oder der Töpferflint nicht ein wesentlicher Bestandteil, Es wird lediglich zum Einstellen des Aluminiumgehaltes auf 90^r/o angewandt. Die Erfahrung hat gezeigt,, daß der erfindungsgemäße Gegenstand in gleicher Weise dann wirksam ist, wenn keinerlei zusätzliches Siliciumoxyd bezüglich des Rauch-Siliciumoxyds vorliegt.

Zu den geeigneten Materialien hohen Aluminiumoxydgehaltes gehören diejenigen, die zuvor geschmolzen worden sind. Ein derartiges geschmolzenes Korn wird zerdrückt oder in anderer V/eise in die verschiedenen Korngrößen zerkleinert, die für die erfindungsgemäßen feuersten Materialien benötigt werden. Allgemein bekannte Arten elektrisch geschmolzener Materialien hohen Aluminiumoxydgehaltes werden als geschmolzenes Aluminiumoxyd, geschmolzenes Mullit, geschmolzenes Bauxit usw. bezeichnet und weisen allgemein einen Gehalt an Al₂O₃ von 60 bis 90$ auf.

Die erfindungsgemäß in Anwendung kommenden Massen mit 90$ Aluminiumoxyd können auch andere Bestandteile, als die in der Tabelle IVaufge-

ΡΠΡΡ19/0913 _C0PY ' - 12 - '

ORIGINAL INSPECTED

zeigten enthalten. Aehnliche Zusammensetzungen mit 5 bis 25$ Siliciumcarbid oder Zirkon oder geringe Mengen beider Materialien zeigen ebenfalls überraschend günstige Ergebnisse aufgrund der Anwendung von 1 bis lO^b amorphen Siliciumoxyds. Weiterhin führt ein JSrsatz von 5 bis 25/c Siliciumcarbid mit einer lichten Maschenweite von -2,35 +0,55 nim oder 5 bis 10$ körnigen Zirkons, d.h. mit einer lichten Mashenweite von -0,15 mm» für eine gleiche Menge und Korngröße tafelförmigen Aluainiutnoxydes &u einem Körper, der eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Wärmeschock aufweist, wenn derselbe in Zusammensetzungen und typischen Produkten zutu Herstellen feuerfester Steine in der folgenden Zusammensetzung (alle Teile auf der Geifeichtsgrundlage) angewandt wird.

II

5-25$

Siliciumcarbid -2,35+0,55 mm Zirkon -0,15 mm

tafelförmiges Alukiniumoxyd Töpferflint

Rauch-Siliciumoxyd (bevorz.Bereich 3 -7$)

Im folgenden sind chemische Analyeenwerte der zum Herstellen dejr obigen Zusammensetzungen angewandten Materialien angegeben.

	• 5-10$
85-65	85-80
9-0	9-0
1-10	1-10

cälciniertes und
talfelförmiges
Alumiηi umoxyd

calcinlerter Burley-Diaspor

calcinierter Alabama-Bauxit

99,4$
0,3$ SiO₈
0,2$ Pe₈O₈
0,1$ Alkalierdoxyde

Töpferflint

48,0$ SiO₈ 47,1$ Al₈O₈

2,4$ TiO₈

1,1$ Pe₈O₈ 0,40$ MgO 0,24$ OaO 0,56$ Alkalien

calcinierter «üdamerlkanisoher Bauxit

21,9$ SiO₈ 74,2$ Al₈O,

3,4$ TiO₈;^:

0,85b Pe₈O,

0,04$ CaO

0,05$ MgO

0,02$ Alkalien

Kugelt on'

99,7$ SiO₄
0,3$ Al₈O,+Pe₈O₈

88,58$ Al₈O₈

6,21$ SiO₈ 3,37$ TiO₈

909819/0913

30,3$ Al₈O,

53,6$ SiO₈ 1,7$ TiO₈

- 13 -

■ ""■ 13 -1,56$ Fe₈O₃ 0,9$

CaO+MgO

0,41$ Ma₈0+K₈0+Li₈0

12,4$ Zündungsverlust

Anhand der hier wiedergegebenen chemischen Analysenwerte der in Anwendung kommenden Materialien und der prozentualen Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Gemische, wie in den obigen Tabellen I, II, III, IV angegeben, ergibt sich, daß in den Gemischen die folgenden Gesamtmengen an Fe₈O₃ vorliegen.

Tabelle I

Ge mi sch: A B C DEF

calcinierter Burley-Diaspor 85$ 85$ 82$ 80$ 78$ 75$

calciniertes Aluminiumoxyd 15 15 15 15 15 15

Fe₈O₃ aus cB Diaspor + 0,935 0,924 0,902 0,880 0,858 0,825

Fe₈O₃ aus calc. Al₈O₃ + 0.650 0.030 0.050 0.030 0.030 0.030 Gesamt Fe₈O₃ +

Gemischt

calcinierter Alabama-Bauxit calcinierteB Aluminiumoxyd Töpferflint

Fe₈O₃ aus calc. Alabama-Bauxit+

Fe₈O₃ aus calc. Al₈O₃ Fe₈O₃ aus Töpferflint+ Gesamt Fe₈O₃ +

Gemisch:

calcinierter S.A. Bauxit calciniertes Aluminiumoxyd Kentucky Kugelton

,atia
Fe₈O₃ZCaIc. S.A. Bauxit

Fe₈O₃ aus calc. Al₈O₃ 4-Fe₈O₃ aus Kentucky Kugeltoni-Gesamt Fe₈O₃+ 1,323$ 1,309$

909819/0913 * 14 -

0,926	0,954 0,932	A	III	A	0,910 0,888 0,855
Tabelle	II	65$	80*,
	26,5	15	B
	8,5	5	65$
	0,580	1,248	26,5
	0,050	0,030	5,5
Lt+	0.009	0,045	0,520
	0,404$	0,050
	0,001
	0,403$
Tabelle
	B
	82$
	15
	1,279
	0,030

	k	Tabelle IV	0 P	Q	R	S
Gemisch.:	85/"	I	90?o 905'.	90^	9O/0	9OyL
tafelförmiges Aluminiumoxyd	15	90·?:	— —	—	—	—
Kentucky Kugelton	—	—	9 7	5	3	—
Töpferflint	0,17	10	0,18 0,18	0,18	0,18	0,18
Pe2O3 aus tafei förmige !IULl2O2 +	0,14	0,18	__ __	—	—	— —
Fe2O3 aus Kentucky Kugelton +		—	0,01 0,01	0,01	0,00
Fe^O3 aus Töpfer- flint +	0,01

Gesamt Fe₂O₃ + 0,31 0,19 0,19 0,19 0,19 0,18 0,18

+ Ein Berechnungsbeispiel, das angewandt wird, um die obigen Zahlenwerte zu erhalte^, ist das folgende:

Der calcinierte gebrannte Diaspor in Tabelle I, Gemisch. A = 85$ des Gesamtgemisches und weist Θ_Τ2 1,1?-* Fe₃O₃ auf, so daß sich 0,85 x 1»1 oder O,935^c/o 3¹SaO₃ als Bestandteil des Gesamtgemisch.es ergeben.

Das calcinierte Aluminiumoxyd in Tabelle I, Gemisch A = 15$ des Gesamtgemisches und weist 0,2> Fe₈O₃ auf, so daß sich 0,15 x 0,2 oder 0,030?i Fe₂O₃ als Bestandteil des Gesamtgemiaches ergeben.

Somit liegen 0,935 + OQO3O oder 0,965 Gesamtprozent· .Sisenoxyd in dem gesamten Gemisch vor.

Üs ist zu beachten, daß den größten Gehalt an aiisenoxyd das Gemisch nach Tabelle III, Gemisch A, aufweist, das weniger als etwa l,3/o Jiisenoxyd enthält.

909819/0913

- 15 -

OOPY

Claims (8)

1. Anaatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials hohen Gehaltes ar AluminiuGioxyd, wobei dasselbe wenigstens 1 bis nicht mehr als 10 Gew.f eines praktisch reinen Eauch-Siliciumoxydes enthält und der restliche Anteil feuerfestes iiluminiumoxyd ist, das in einer Teilchengröße mit einer lichten Maschenweite von -6,72 bis +2 mm bis -0,22 mm vorliegt und weniger als etwa 1,3 Gew.^ Eisenoxyd enthält und aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxyd und Aluminiumerzen ausgewählt ist, die wenigestens etwa 50 Gew.$> Al₂O₃ enthalten, so daß der Ansatz wenigstens etwa 507« Al₂O₃ enthält, das in dem feuerfesten Iviaterial vorliegt, der Ansatz unter Druck in einen formtreuen Körper übefführt werden kann und nach dem Brennen eine sehr feine mikrokristalline Mullit-Bindung zwischen den Teilchen aufweist, die sehr kleine und stark verteilte Hohlräume aufweisen, so daß ein stark undurchlässiger! Körper grober Struktur, der jedoch dicht ist, erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 5 bis 25 Gew.jo Siliciumcarbid mit einer lichten Maechenweite von -2,35 +0,55mm für eine gleiche Menge und Korngröße des feuerfesten Aluminiumoxyds angewandt wird, so daß die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärmeschock in den aus dem Ansatz hergestellten Körpern verbessert wird.

2. Ansatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 50 - 90 Gew.^ Al₃O₈ vorliegen, das Rauch-Siliciunioxyd nach dem Brennen praktisch vollständig in Form einer feinkristallinen Mullitbindung zwischen den Teilchen des feuerfesten Materials vorliegt.

3. Ansatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet , daß der Anaatz 90 99$> grob zerkleinertes feuerfestes Aluminiumoxyd enthält.

4. Ansatz zum. Herstellen eines feuerfesten Materials naoh irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichne t,

909819/0913 - 1%

COPY ORIGINAL INSPECTED

anstelle einer gleichen Menge dee feuerfesten Aluminiumoxydes 5 bis 10 Gew.# Zirkon mit einer lichten Maschenweite von -0,15 mm angewandt werden.

5. Ansatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet ,daß 50 bis 90 Gew.# Al₈O₈ in dem Ansatz vorliegen.

6. Ansatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach Anspruch 4» dadurch gekenn zeichnet ,daß 90 bis 99 Gew.# grob zerkleinertes feuerfestes Aluminiumoxid vorliegen.

7« Ansatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach irgendeinem der vorangehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet , daß 5 bis 25 Gew.$ Siliciumcarbid, 85 bis 65$ feuerfestes Aluminiumoxyd, 9 bis 0# kristallines Siliciumoxyd und 1 bis 10# Eauch-Siliciumoxyd in dem Ansatz vorliegen.

8. Ansatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß 85 bis.80 Gew.# feuerfestes Aluminiumoxid, 5 bis 10 # Zirkon, 9 bis 0# kristallines Siliciumoxyd und 1 bis lO^gauob/ßiliciumoxyd in dem Ansatz vorliegen.

ORIGINAL INSPECTED 909819/0913