DE1471232A1 - Feuerfestes,volumenbestaendiges Material und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

Feuerfestes, volumenbeständiges Material and Verfahren zum

Herstellen desselben

Die Erfindung betrifft die Herstellung feuerfea ter Formkörper und insbesondere gebrannter, basischer, feuerfester Formkörper, die für die Herstellung bestimmter Bauteile Anwendung finden, die bei der Glasherstellung Verwendung finden» Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung basischer, feuerfester Formkörper, die für den Aufbau der Wärmespeicher von Glaswannen geeignet sind#

Wärmespeicher für Glaswannen erfordern unter anderem die Fähigkeit periodischen Temperatur- und Atmosphärenveränderungen ohne Abplatzenzu widerstehen, sowie dem Angriff durch Alkalien und andere korrodierende Produkte in den Gasen und Dämpfen zu widerstehen, die in Berührung hiermit geführt werden, sowie Belastungen bei erhöhten Tempera- ^] türen ohne Deformation aufzunehmen ' "

Auf däm einschlägigen Gebiet sind gebrannte,,.basische, feuerfeste Formkörper für den Aufbau von Wärmespeiehern für Glaewannen als zweck-;

«©mäßig erachtet worden. So sind ζ_β\Β_β gebrannte Formkörper aus totge-

cobranntem Magnesit oder Magnesiumoxyd (im folgenden werden diese Aue-

OD ,

[^drücke gleichwertig und austauschbar miteinander verwandt) für diesen

in Vorschlag gebracht worden. Unter "totgebranntem" Magnesit *·*■ '

o>ist ein Magnesit zu verstehen, der bei einer hohen Temperatur unter , to '

Ausbilden eines Korns gebrannt worden iet, das zum größten Seil aus gut entwickelten Periolaskristallen besteht und von einem bei niedri-

-" 2 * ' ■■

ger Temperatur kalziniertem basischen Magnesit zu unterscheiden· Aue totgebranntem Magnesit hergestellte gebrannte. EormkSixper weisen jjedooh die sehr unangenehme Neigung auf bei periodischen Temperatur Veränderungen ein Abplatzen zu erleiden» Es sind verschiedene Flußmittel, Totbrennmittel ι us??· als Zusatasmittel zu dem Korn des Formkörper« vorgeschlagen worden, um so die Dichte desselben zu erhöhen und den Neigungen zum Abplatzen entgegenzuwirken« Obgleich derartige Flußmittel usw. die Dichte in einigen Fällen erhöhen, wodurch die Neigung zum Abplatzen verringert wird, werden hierdurch die feuerfesten Eigenschaften des gebrannten Formkörper« verringert und es resultiert ebenfalls eine Verringerung des Widerstandes gegenüber korrodierenden Atmosphären« Allgemein lassen derartige Formkörper sehr zu wünschen übrig»

Nach dem Stand der Technik wird ein Vermischen von Zirkoneilikat mit Magnesit unter Gewinnen von feuerfestem Ansätzen vorgeschlagen. Die ersten einschlägigen Arbeiten sind wahrscheinlich diejenigen von Eeee and ehestere, Trane,Ceramic Soc, London, BaM 29, Seite 309, 1930, Jäie ein Gemisch aus Magnesit und Zirkonsilikat mit Kugelton vorschlagen, und zwar scheinbar als ein Totbrennungsmittel, um so eine neue feuerfeste Masse zu bilden«

Dieser Stand der Technik wird in der US-Patentschrift 1 952 120 gewürdigt. Nach dieser Patentschrift werden beatimmte Schwierigkeiten mitgeteilt, wenn man nach der obigen Lehre arbeitet. Nach der genannten TJS-Pa te nt s ohr if t wird die Herstellung einer Schamotte aua Magnesit und Zirkonsilikat vorgeschlagen« Diese Schamotte wird vermittels Vermählen von Magnesit und Zirkon silikat- in ein Pulver, Verschmelzen

Seines Gemisches aus etwa 80$ pulverförmigem Zirkoneilikat und 20$

κ» pulverförmigem Magnesit, Abkühlen der Schmelze und sodann Pulver!qie- ° ran derselben hergestellt. Dieses pulverisierte geschmolzene Material

^? wird al« ein Bindemittel für Zusätzliches grobes Magnesit angewandt. Dieses mit pulverförmiger geschmolzener Sohamotte gebundene Magnesit

„. .wird in Formkörper verformt und bei einer Temperatur von etwa 154O°C

gebrannt, Nach der genannten UüfPatentschrift sollen eich gute Volumenkonetanz und Widerstandsfähigkeit gegen Abplatzen für die nach diesem Verfahren hergestellten formkörper ergeben« Dieses doppelte Vermählen oder Pulverisieren und doppelte Brennen kann natürlich bezüglich der aufgewandten Arbeitskraft und der Materialbehandlung sehr kostspielig sein«

Erfindungsgemäβ Herden dimensionsbeständige, gebrannte, basische, feuerfeste Materialien, Ansätze für die Herstellung derselben und Verfahren zum Gewinnen derselben in Vorschlag gebracht. Diese feuerfesten Materialien sind insbesondere für die Herstellung der Wärmespeicher von Glaswannen geeignet·

Die Erfindung betrifft einen Form körper, der chemisch im wesentlichen als MgO, 2 MgO. SiO₂ und ZrO₁ gekennzeichnet ist. Der wesentliche erfindungsgemäße Kern beruht in der Struktur des gebrannten Formkörper* oder Steins und nicht so sehr auf der chemischen Zusammensetzung desselben. Es ist zu beachten, daß die chemische .Zusammensetaung des gebrannten Formkörpers in verschiedenen Weisen erreicht werden kann£ So kann z.B. eine ähnliche chemische Zusammensetzung durch Anwenden vorgebildeter Schamotte, die durch Totbrennen oder Brennen eines Gemisohes aus Magnesiumoxyd und Zirkonsilikat erhalten worden ist, oder durch Zugabe eines Gemisches aus Kieselerde und Zirkonsilikat zu Magnesiumoxydgemischen hergestellt werden. Diese letzteren Herstellungsverfahren ergeben jedoch keinen Formftörper mit den Eigenschaften oder der Stnuktur eines Formkörpera nach der vorliegenden Erfindung, und

<© zwar obgleich die chemische Zusammensetzung oder KAnalyse gleich oder

cd ähnlich sein kann. Der wesentliche erfindungsgemäße Kern beruht in

•° einer Hinsicht auf der Feststellung, daß eine zu einem Ausdehnen füho rende Umsetzung ZrO₈.SiO_a + 2 MgO = ZrO₂ + 2 MgO.SiO₈ nicht zu einem &i Ausdehnen des Formkörpers als ganzer führt. Die ümsetzungsprodukte

dehnen sich, vielmehr in die zwischenkörnige Porenstruktur des Formkörpers aug und bilden nicht nur einen Formkörper verringerter Porösität

und Permeabilität, sondern begünstigen auch eine innige Bindung zwischen dem groben Magnesiumoxydkorn und der Matrix, um so einen lorm- ' körper zu ergeben, der bei einer (temperatur von 1260°0 stark verbesserte mechanische Festigkeit aufweist (es handelt sich hierbei um eine ' Temperatur, wie sie Üblicherweise in Glaswannen vorliegt)·

Srfindungsgemäß werden gebrannte feuerfeste Formkörper in Vorschlag gebracht, die für den Aufbau der Wärmespeicher von Glaswannen geeignet sind, und die aus einem speziell zubereiteten Ansatzgemisch gewonnen werden· Das Aasatzgemisoh besteht im wesentlichen aus totgebranntem Magnesit und Zirkonsilikat· Der Ansatz enthält auf der Grundlage der Oxydanalyse 60 bis 90 Gew»# MgO, 40 bis 10% ZrO₈.SiO₈, die in Form von totgebranntem Magnesit bzw· Zirkonsilikat zugesetzt werden« Es ist wesentlich, daß auf· der Oxydgrundlage nicht mehr als etwa 5 Gew.# CaO, AlJiQ₁ und Fe_t0_f in dem totgebrannten Magnesit oxy d und nicht mehr all etwa 2 Gew.ji de« Ge«artansetze« in Form von OaO* vorliegen· Der SiO₈-Gehalt d*s Magnesite« kann «ich wahrscheinlich bis zu 10 Gew.^;?i belaufen, obgleich ein MgO-Gehalt von wenigsten* 90 Gew.$ für den Magnesit

. bevöriiigtVist, der zusammen mit dem erwähnten Verunreinigungen erheblieh den SlO₈ Gihalt in^r d·» für ein optimale« Gemisch angewandten ~

; Mtigneait liitefcriUüct· ^:- ' * ..._.·, .....,.·.., . · Die gesamte Zirkon men ge geht durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 am hinduroh, und es liegt eine ausreichende Menge an ;. totgebranntem Magnesit, der ebenfalls durch ein Sieb mit einer lichten Maeohenweite von 0,21 am und vorzugsweise durch ein Sieb mit einer Höhten Maeohenweite von 0,15 BM hindurohgeht, vor, um so wenigstens ~M 2 Mol MgO (auf der Oxydgrundlaft) pro Mol ZrO₈•SiO* (ebenfalls auf der Oxydgrundlage) zu ergeben· Ausreichende zusätzliche Mol mengen an

MgO gehen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 mm hindurch, die zu einer Stabilisierung des Zirkondioxydes ZrO₈ führen. Der verbleibende Μβφesit in dem Ansatz geht durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,15 am hindorch und wenigstens etwa 50 Gew·?

. PAD ORIGINAL - 5 - ■

dee gesamten Magneiitgehaltee dee Aneatzes geht durch ein Sieb mit. einer lichten Maschen weit β von 0,59 nun hicht hinduroh· _: Petrographisch sind die aus dem obigen Ansatz hergestellten gebrannten formkörper durch ein grob gefügiges Periolaskorn gekennzeichnet, das duroh eine Forsteritmatrix gebunden ist. Diese Matrix iet dae Umsetzungsprodukt einer sich in situ im festen Zustand abspielender» Um» setzung zwischen MgO des totgebrannten Magnesites und SiO_a des Zirkonsilikates. Diese Umsetzung tritt während des Brennens der Foruüßrper

im

ein. Diese Formkörper sind weiterhin duroh die/Abstand zueinander vorliegenden Ablagerungen stabilisierten Zirkondioxydes gekennzeichnet, das in der Forsteritmatrix verteilt ist. Diese Ablagerungen können skelettartige Ueberreste der Zirkonsilikatteilchen sein, aus denen dae ' SiO₂ unter Umsetzung mit dem Magesit unter Bilden von Fore terit entfernt worden ist. Die Porösität der gebrannten Formkörper iet kleiner als etwa 16$· Der Elastizitätsmodul, E Werte χ 1O⁺ , liegt gewöhnlich unter etwa 8, und die Formkörper sind durch ausgezeichnete Volumenstabilität unter periodischen Temperaturverä~nderungen gekennzeichnet, wie sie bei der Ausmauerung von Glaswannen auftreten.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese Zeichnung ist eine graphische Darstellung der prozentualen Porösität gegen die Gewichtsan- i teile an Zirkonsilikat in dem Ansatz«

Die Erfindung wird weiterhin anhand einer Reihe von Ausführungsb ei spielen erläutert, in denen sich alle Teile und Prozentsätze auf der Ge- * wichte grundlag e verstehen, soweit dieselben nicht als Molprosent an-J₀ gegeben sind. Alle Analysenwerte verstehen sich auf der Grundlage der k> Oxydanalyse in Uebereinstimmung mit den üblichen Gepflogenheiten der ° Angabe der chemischen Zusammensetzung von feuerfesten Materialien«

to jjja werden eine Heihe Aneatzgemieohe mit bestimmter Korngrößenverteilung aus relativ sehr reinem totgebranntem ]|agneeiumoxyd oder Magnesitkorn derart, wie es in der US-Patenteohrift 3 060 000 beechrieben

m 6 -

ι let, mit 'unterschiedlichen Mengen handeleüblichen rohen Zirkonsilikatee vermischt, um so unterschiedliche Gewichteverhältnisse von Zirkonsilikat bezüglich totgebranntem Magnesit zu erreichen· Die erhaltenen Ansätze werden ia Formkörper vermittels einer herkömmlichen Presse unter Beaufschlagen eines Druckes von etwa 560 kg/cm verformt» Für die Herstellung der Formkörper aus jedem Ansatz kommen gleiche Arbeit« weisen in Anwendung, und die resultierenden Formkörper werden unter gleiohen Bedingungen gebrannt und den gleiohen physikalischen Prüfverfahren unterworfen·

Die Tabelle I gibt Einzelheiten der untersuchten Gemische und die bei der physikalischen Prüfung erhaltenen Ergebnisse wieder:

Tabelle I
Gemisch

Magnesit 4,76-1,68 mm l.M„ Magnesit 1,68-0,6 mm 1.M₀ Magnesit BMF+
Zirkonsilikat gekörnt++ Zirkonsilikat -0,025 mm 1»M.

Brennen: Kegel 23 -Temperatur (10 Stdogehalten)

155O°C

Lineare Veränderung beim

Brennen 0,0$ -0,3$ -0,4/° -0,3$ 0,05ε +1,3$

Schüttdichte g/cm* 2,87 2,98 3,03 3,14 3,20 3,17

Bruohmodul kg/cm* bei 126O⁰C 12,6 38,5 62,3 91,5 116+ 47 'I soheinbare Porösität 18,2$ 16,2$ 15,1$ 14,8$ 14,7$ 18,0$

1 Elastzitatsmodul kg/cm

f (Durchschnitt 3) 3 Werte

ί χ 10· 0,875 0,895 0,37 0,455 0,525 0,26

periodischer Ofentest cd (23 minütige Perioden) *> 1245-1480°0
0 Volumenveränderung

Ρ 500 Perioden +2,2 +1,8 +1,1 +1,4 +0,2

£ 1000 Perioden +3,6 +2,4 +1,4 +1,8

ο + Gemisch A-F sind mit üblichen Kugelmühlenfeinanteilen hergestellt, >. ' die nominal 100$ -0,21 mm 1.M, und 45$ 0,044 mm 1,M, enthalten.

⁺⁺ typische Größenverteilung wie folgt: lOOjt -0,21 + 0,074 mm-l.M.

90$ -0,15 + 0,105 mm l.M,

A	B	C	D	E	F
30$	30$	30$	30$	30$	30$
35	35	35	28	14	0
35	25	15	12	16	20
			10	20	30
	10	20	20	20	20

für den periodischen Ofenteet, wie er in der !Tabelle I- wiedergegeben ist» kommt im weeentlichen das folgende Prüfverfahren in Anwendung«

Be handelt alch um einen qualitativen Teat, der zum Bestimmen der ! verhältnismäßigen Widerständefähigkeit der verschiedenen Formkörper gegenüber einer Rißbildung, üDimen si analer Veränderung und Ver- ! lust an mechanischer festigkeit angewandt wird, wenn ein formkör- ; per periodischen Temperaturveränderungen in einem mit Gas befeuerten Glaswannenofίen angewandt wird* Nach diesem Verfahren werden Formkörper in ihrer vollen Größe geprüft, und bei diesem Test liegt ein gewisses Ausmaß periodisch veränderter Atmosphäeenäedingungen vor, da der formkörper den Verbrennungsprodukt en unterworfen wird« wobei während des Erhitzen« ein geringer JJuftübersohuß und bei dem Abkühlen ausschließlich Luft angewandt wird· Sin Standardtest.besteht aus 500 Arbeitspliaeen (etwa 8 Sagen) Dieser Teat wird in einem periodisch betriebenen Glaewannenofen durchgeführt, der ein Gas befeuerter Ofen ist, der etwa eis Dutzend der Prüfung unterworfene formkörper mit Abmessungen von etwa 23 χ 11,5 x 6,35 om aufweist. Durch geeignete Sineteilung der Brennstoff und Luftzuführung wird der Ofen manuell auf eine obere !Temperatur gebracht. Sie obere Temperatur und eine ausgewählte untere" Temperatur werden sodann automatisch eingestellt, und die ent-, sprechende Automatik steuert das dem Ofen %ugeführte Brennstoff*- Luftgemiaoh, so daß zwischen den eingestellten oberen und unteren Temperaturen automatisch und periodisch die Temperaturveränderung

q erfolgt·

Wie ausgeführt, liegt die bevorzugte Oxydanalyse der erfindungsge-■ mäßen formkörper bei 60 bis 90 Gew*$ MgO und 40 bis 10 Gew.ψ

ZrO_t.SiO«, Die Gemische 0,3) und B der Tabelle 1 stellen somit be-* j

"■■.■■·. - > :■'."■ i

vorzugte erfindungsgemäße Q-emigehe dar« Sobald eine Annäherung an ein 50:50 MgO-ZrO_Ä.SiO₈ Gemisch (Gemisch f nach Tabelle I) erfolgt,

fällt der Bruchmodul bei 1260°Ό sehr schnell ab und die Porösität' nimmt überraschend zu. Bei Annäherung an ein 9OiIO MgO-ZrO_Ä. SiO,-Gemisch "(Gemisch B der Tabelle i) fällt die Dichte und ebenfalls der Bruchmodul bei 1260°C ab und die Volumenausdehnung bei der ;■■ periodischen Feberprüf tang- in dem Glaswann enof en nimmt mehr als

! wünsche new er t zu. Wichtiger ist jedoch die !Datsache» daß aus dem ~

Gemieeh B* das das 90:10 Gemisch nach !Tabelle I ist, hergestellte· formkörper wesentlich stärkere Rißbildung als zweckmäßig nach 500 Arbeiteperioden zeigen₀ -

Es ergibt «ich somit, daß die Gemische 0, D und E nach !Tabelle I zu guten erfindungsgemäßen feuerfesten Körpern führen, due ausge'-~ zeiohnete Sichte, gute meohanieche festigkeit bei erhöhten Tempera-

türen, erstaunlich geringe Porösität und gute Volumenstabilität unter periodisch veränderten' Temperaturen aufweisen« Bas Gemisch B ist weniger zufriedenste!lend* »nä das Gemisch f ist nioHt annehnjbar*' ■■...■*"■ ■ ■ ■ : - ■ ■ .*'_ "'

Die geringe Porösität.stellt ein in teressantes Merkmal dar, das einer W«ä.leren Erläuterung bedarf· Diese gelinge Porösität wird bei den erfindungsgemäßen PormkÖrpern erreicht. Solange das Zirkonsilifcat sich auf weniger al« 50^, jedoch niöht auf weniger als 10$" und TOrzugsweise auf etwa 20 bis 40# belauft, erfolgt bei dem Brennen dine Abnahme der Porösität, Diese Abnahme der Porösität beruht nicht auf einem Einschrumpfen bei dem Brennen, und die hierfür verantwortlichen Faktoren sind nooh nicht vollständig geklärt. Es ist Jedoch bekannt, daß innerhalb dieses sorgfältig gesteuerten Bereiches der Zunahme an Zirkonsilikat eine im festen Zustand ver* laufende umsetzung zwischen dem feinen Magnesiumoxid und dem Zir-» konsilikat abläuft, wodurch eine Porsteritmatrix ausgebildet wird, die darin verteilt stabilisiertes Zirkondioxyd enthält. Auf der ■ Grundlage des wahren spezifischen Gewichtee der Umsetzungateilnehmer- und der UraeetÄungsprodukte handelt es sich hier. scheinbar um

eine zu einem Ausdehnen führende Umsetzung, die dazu führt, daß bevorzugt die Hohlräume zwischen den einzelnen Körnern gefüllt werden, und zwar zwischen dem oberen Periolaskorn im Inneren des dem Brennvorgang unterworfenen Formkörpers, ohne daß insgesamt gesehen eine Volumen a us dehnung oder Rißbildung, wenigstens in einem merklichen Ausmaß eintritt» Bei Formkörpern, die aus einer 50:50 MgO-ZrO₈ .SiO₈ Kombination hergestellt sind, erfolgt nicht ein Füllen der inneren Zwischengitterporen in einem derartigen Maß,daß die Porösität verringert wird.Bei dem Brennen dehnt sich vielmehr der gesamte Formkörper aus, und die Innenporösität nimmt in einem gewissen Ausmaß zu. Dies kann darauf beruhen, daß in dem Ansatz eine nicht ausreichende Menge an Magnesiumoxyd feiner Korngröße, entsprechend kleiner als eine Liohte Maschenweite von 0,21 mm vor- '' liegt.

Ein Teil der durch die periodischen Temperaturveränderungen bedingten Hißbildung, die man dann feststellt, wenn sich die Zusammensetzung der Formkörper auf 90:10 MgO!ZrO₈,SiO₈ nähert, kann darauf beruhen, daß eine nicht ausreichende Bindung ausgebildet worden ist.

In der Tabelle II sind beispielsweise chemische Analysenwerte für den tdsgebrannten Magnesit und Zirkonsilikat wiedergegeben, wie sie < für die in der Tabelle I wiedergegebenen Tests verwendet worden j sind.

Tabelle II Magnesit Zirkonsilikat

Kieselerde (SiO₈) — 0,7$ Kieselerde (SiO₈;-- 32,3$

Tonerde (Al₈O₃) — 0,3 Tonerde (Al₈O.) — 1,0

Bisenoxyd (Fe₈O₃) — 0,3 Titandioxyd (TiO.) — 0,2

Oalciumoxyd (OaO) 0,9 Bisenoxyd (Ee₈O-I — 0,2

Magnesiumoxyd (MgO) —97|5 Oaloiumoxyd (CaO) — 0,16 Glühverlust — 0,1 (ZrO₈) — 66,1

Magnesiumoxyd (MgO)- 0,04

909822/0469

- 10 -

Es viird*bezug genommen auf die Zeichnung, die eine graphische Darstellung ist, in der die prozentuale Porosität gegen die.Be-8tandteile dee Ansatzes aufgezeichnet ist. Die optimalen erfin- : dungsgemäßen Gemische liegen bei 70:30 bis 60x40 Magnesit»Zirkonsilikat, wobei sich die Porösität auf weniger als etwa 15% belauft» Zufriedenstellende Porositäten von weniger als etwa 16$ werden bei 80:20 bis 55:45 totgebrannter Magnesit: Zirkon silikat Gemischen erzielt. Die Neigung des Kurvenzuges der prozentualen Porösität ist bei Annähern an das Verhältnis 90:10 totgebrannter Magneist: Zirkonsilikat gering, wodurch angezeigt,wird, daß bei Annäherung

an dieses Ende der möglichen Kombinationen aus Magnesit und Zirkonsilikat die Dinge weniger kritisch sind, zumindest im Vergleich zu der sehr starken Neigung des Kurven ζ uges an dem anderen Ende der möglichen Kombinationen der Bestandteile des Ansatzes. In der Tabelle III sind die Ergebnisse von Prüfungen wiedergegeben, bei denen ein weniger reines totgebranntes Magnesit zum Herstellen der erfindungsgemäßen !Formkörper angewandt wurde.

Tabelle III

Gemisch GHI £ K L

Magnesit 6,72/2,38 mm l.M.30$ 30$ 30$ 30$ 30$ 30$

Magnesit 2,38/0,5© mm 1.M.35 35 35 35 32 28

Magnesit BMF+ 35 25 20 15 13 12

Zirkonsilikat gekörnt ++ 5 10

Zirkonsilikat -0,025 mm 1.M. 10 15 20 20 20

Brennen: Kegel 23-Temperatur (10 Std. gehalten)

1550⁰C

lineare Veränderung beim

Brennen -0,3$-ffl,0 -1,1 -1,1 -0,8 -0,3$

Sohüttdiohte g/cm® 2,85 2,95 3,00 3,00 3,06 3,06

Bruohmodul kg/cm bei

126O^eC 17,5 44,8 51 63 69,3 77

öoheinbare Porösität

(Duroheohnitt 3) ₈'18,1$ 16,0$ 16,0$ 16,0$ 16,4$ 16,1$

Elastizitätsmodul kg/cm

B-Werte χ 10· f^U) 0,94 0,98 0,55 0,5 0,58 0,6

periodischer Ofentest

1245-1480⁰O Volumenver-

änderung (500 Perioden)+2,7 +2,3 +1,7 +1,6 +1,0 +1,2

% Gemische G-L werden mit üblichen Kugelmühlenfeinanteilen hergestellt, deren Korngrößen nominal die gleichen sind, wie sie in der Tabelle I angegeben sind.

++ Korngrößenverteilung nominal die gleiche wie in der Tabelle I für das körnige Zirkoasilikat.

Die etwas weniger zweckmäßigen Porösitätewerte naoh der Tabelle III beruhen wahrscheinlich auf der Anwendung eines Magnesitkorae geringerer Dichte, d.h. das Magnesitkorn nach der Tabelle II weist eine Schüttdichte in der Größenordnung von 3,25 g/om auf, während

nach der Tabelle IV in der Größenordnung von 3*13 liegt· Die chemischen Analysenwerte des in der Tabelle III angewandten Magnesites sind die folgenden:

Tabelle IY ÄafitHeait · ' *

Kieselerde (SiO_s) 2»

foaerde (Al.& ) 0,3

lisenoxjrä \*e»Q«k. 0,6 ' ■-.·

Oaloiuaoxyd (OaO) 1*5

Magnesiumoxyd (HgQ) - 94»8 ·

Das in Anwendung kommende Zirkonsiükat ist das gleiche, wie ei in der Tabelle II angegeben ist·

Als allgemeine Regel läßt sich sagen, daß der MgO-Gehalt des in Anwendung kommenden Magnesites sich auf wenigstens etwa 90 Gew.^ und vorzugsweise auf 95 Gew.$ belaufen sollte· Um die Porösität der ο erhaltenen gebrannten Formkörper uater etwa 16$ zu halten, sollte. sich das Schüttgewicht des Magnesites auf über etwa 3,00 g/cm· und ^ voraugeweise über etwa 3»lö g/οώ belaufen» natürlich ist äie

■45*. 16$ige Porösität, die mit einem Mgö-Sehalt von 94,8$ eines totge-

cn . ■··■■■.-'

<o brannten Magnesites nach Tabelle IT erhalten Wird, zufriedenstellend, obgleich diese Porösität nicht sogutt ist, wie $ie mit reinerem und dichterem, totgebranntem Magnesit nach der Tabelle II erreicht wird. Petrographisch sind nach, den Prüfungen der Tabelle III hergestelltePormkprper praktisch die gleichen wie diejenigen,

- 12 -

- 12- U71232

die in den Test nach der Tabelle I wiedergegeben sind, Ee werden natürlich gleiche Hereteilungaverfahren für die Gemische und Prüfkörper nach beiden !Fabellen I und III angewandte

Weitere Untersuchungen haben gezeigt, daß 3er gesamte Gehalt an CaO, Al₈O₉ und Ie₁O₉ dee Magnesitee eich auf nicht mehr ale etwa 5fo belaufen muß· Weiterhin muß der Gesamt gehalt, an CaO dee gesamten Ansatzes eioh auf weniger ale etwa 2$> belaufen. Die durch Eieenoxyd bedingte Verunreinigung führt zu einer wesentlichen Verringerung der erhaltenen Formkörper einer Deformation unter Belaetung zu widerstehen* und diee iet insbesondere dann beunruhigend,· wenn die Formkörper ale untere Bauteile in einem Wärmespeicher angewandt · werden sollen. Däe Al₈O₈ scheint die Feetetoffumsetzung unter Auebilden von Foreterit in situ nachteilig zu beeinflussen. Das OaO setzt sich mit der gewünschten Försteritmatrix unter Ausbilden des niedrig schmelzenden Monticellites um.

109822/04*9' _ ₁₃ _

Claims (11)

. Patentansprüche» 1«/Γ# ΠαΧ)1· ·

1. Feuerfester Formkörper, der für einen ^armeepeioher fftr lixaewannen geeignet ist und aus einem feuerfesten Gemisch aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe im wesentlichen aus grobem totgebrannten Magnesitkorn und fein verteiltem Zirkonsilikat besteht, der Ansatz auf der Gewichtsgrundlage und der Oxyd ana Iy se aus 60 bis 90$ MgO und 40 bis 10$ ZrO₈.SiO₈ besteht, die in Form von totgebranntem Magnesit bzw. Zirkonsilikat zugesetzt werden, nicht mehr als 5$ OaO, Al₈O₃ und Fe₈O, in dem tdfcgebrannten Magnesit und nicht mehr als 2$ OaO in dem gesamten Ansatz vorliegen, das Zirkonsilikat vollständig durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm hindurchgeht und eine ausreichende Menge an totgebranntem MagnesL t, das durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm hindurchgeht, vorliegt, um so wenigstens 2 Mol MgO pro Mol ZrO₈.SIO₈ zu ergeben, und ausreichende zusätzliche Mole an MgO für eine Stabilisierung des ZrO₈ vorliegen, der Magnesit eine Schüttdichte in der Größenordnung von wenigstens 3,00 g/cm aufweist, der gebrannte Formkörper ρetrographisch durch ein gröber texturiertes Periclaskorn, das durch eine Forsteritmat$rix gebunden ist, gekennzeichnet ist, die ein Umsetz^ngsprodukt der in giti verlaufenden Feststoffumsetzung zwischen MgO des totgebrannten Magnesites und SiO₈ des Zirkonsilikates während des Brennens ist, sowie im Abstand zueinander Ablagerungen stabilisierten Zirkondioxydes verteilt in der Forsteritmatrix vorliegen.

J^

2. Feuerfester Formkörper nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, _o daß das MgO in Form von Periclaskorn zugesetzt wird,.sowie sich

oo die Porösität des gebrannten Fortnkörpers auf weniger als etwa 16$ co

beläuft.

3. Feuerfester Formkörper nach Ansprachen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß 60 bis 8.0$ MgO und 40 bis 20$ ZrO₈.SiO₈ vorliegen, der restliche Anteil des angewandten Magnesites nioht durch ein / Sieb mit einer lichten Masohenweite von 0,15 mm hindurohgeht, -14-

und eine Schüttdichte in der Größenordnung von wenigstens etwa

.3»10 g/cm aufweist.

4· Feuerfester Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Anteil des Magnesites . außer dem MgO, CaO, Al₈O₈ und Fe₈O₅ praktisch vollständig SiO₈ ist.

5. Feuerfester Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe 60 bis 90$ MgO und 40 bis 10$ ZrO₈₀SiO₈- enthält.

6. Feuerfester Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß MgO in einer Menge von 80 bis 60 Gew.$ des Ansatzes vorliegt.

7. Feuerfester Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe 55 bis 90$ MgO enthält,

8. Feuerfester Formkörper nach Ansprüchen 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe 55 bis 90$ MgO und 45 bis 10$ ZrO₃.SiO_a enthält.

9. Feuerfester Formkörper nach einem d er vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens etwa 50$ des ZirkonSilikates durch ein Sieb mit ,einer lichten Maschenweite von 0,025 mm hindurchgehen,

10. Feuerfester Formkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens etwa 50$ des iViagnesites durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,59 mm nicht hindurchgehen,

11. Verfahren zum Herstellen eines feuerfesten FormkÖEpurs nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Ansatzmaterialien der Ansatz durch Vermischen hergestellt und sodann unter derartigen Bedingungen Formkörper gebrannt werden, daß eine Verringerung der inneren Gitterabstände in Form von Porenräu-

meh erfolgt, jedoch eine Volumenvergrößerung der Formkörper als solche nicht resultiert. -XBgc-

ORIGiNAL INSPECTED