DE1571359A1

DE1571359A1 - Feuerfeste Schmelzgusskoerper

Info

Publication number: DE1571359A1
Application number: DE19651571359
Authority: DE
Inventors: Doman Robert Charles; Alper Allen Myron; Mcnally Robert Nicholas
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1964-09-11
Filing date: 1965-09-10
Publication date: 1971-03-18
Also published as: NL6511775A; GB1117108A; ES317366A1; CH473068A; FR1446779A; NO117628B; SE306492B; AT272180B; BE669497A

Description

DR. JUR. DIPUCHEM. WALTER BEfI RECHTSANWJUrE IJHO NOVARE

DR. JUR. DIFL-CHiM. H.-J. WOLFP
DR. JUR. HANS CHR. BEiL

ISECHTSANWXlTe

623 FRANKFURT AM MAlN-HOCHSt

U ^^ IRNOV.

Unsere Nr. 11 987

Corning Glass Works Corning, N.Y., V.St.A.

Peuerfeste Schmelzgußkörper

Die Erfindung betrifft feuerfeste keramische Gußkörper, die durch Schmelzen von feuerfestem keramischem Material und Gießen des geschmolzenen Materials in eine vorgebildete Form unter Brstarren zu einem monolithischen Gußkörper erhalten werden. Insbesondere betrifft die Erfindung neue feuerfeste Kohlenstoff /Carbid-Schmelzgußkörper mit überlegener Beständigkeit gegen Wärmeschock· Die Erfindung betrifft weiterhin neue feuerfeste Kohlenstöff/Carbid-Schmelzgußkörper mit stark überlegener Beständigkeit gegen Korrosion und Erosion durch die eisenhaltigem Kalkschlacken in einer reduzierenden AtmcJphäre, wie sie normalerweise beim basischen Sauerstoffstahl-Herstellungsverfahren, z.B. beim LD- oder Stora-Kaldo-Verfahren auftritt. Die Schlacken haben normalerweise ein Kalk-Kieselsäure-Verhältmis VO* IM bis 1,5M in den frühen Erwärmungsstadien, und dieses Verhältnis erhöht sich gegen Ende der Erhitzung auf über 2,5:1

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firv-v

für die kalkreichen Endschlacken. Die reduzierende Atmosphäre pflegt vorwiegend aus Kohlenmonoxyd zu bestehen.

Es ist bekannt, daß man brüchige Massen von Metallcarbiden -(z.B. Titancarbid, Zirkoniumcarbid usw.) herstellen kann, indem man geeignete Rohmaterialien .bei erhöhten Temperaturen, bei denen das Material völlig oder unvollkommen schmilzt, miteinander umsetzt. Diese brüchigen Massen werden in situ in dem. elektrischen Ofen, der zu ihrer Herstellung verwendet wurde, geformt. Die Massen werden spater zu einer körnigen Masse zerkleinert, welche als Schmirgel verwendet oder nach bekannten Verfahren (jedoch ohne vollständiges Schmelzen und Erstarren zu einem monolithischen Gußkörper) zu hochfeuerfesten Körpern . für verschiedene Hochtemperaturanwendungen wieder verbunden wird. Es wurden auch bereits in einigen Fallen brüchige Massen von geschmolzenen Metallcarbiden aus Kohlenstoff im Überschuß enthaltenden Rohmaterialien erzeugt, so daß freier Kohlenstoff in diesen Massen auftrat, jedoch gingen die Anstrengungen meistens dahin, solchen freien Kohlenstoff in den körnigen Materialien zu vermeiden, weil er die Herstellung geeigneten Schirgelmaterials erschwerte oder wahrend der Vereinigung zu einem carbidgebundenem Körper mit einem carbidbildenden Element reagierte. Es wurden noch keine Schmelzgußkörper hergestellt, die im wesentlichen aus metallischen Carbidkristallen und einer entscheidenden Menge (d.U. mindestens 5 Gew.-%) freiem Kohlenstoff (Graphit) bestehen, der die im wesentlichen regellos orientierten Metallcarbidkristalle durchsetzt. Demzufolge wurden auch nie die großen technologischen Vorteile erkannt, die hierbei erzielt werden können, nämlich die stark überlegene Beständigkeit gegen Hitzeschock und die stark überlegene Beständigkeit gegen Schlackenkorrosion und -erosion in basischen Sauerstoffstahlhersteilungsöfen.

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Es besteht ein standig steigender Bedarf an Materialien, die hohen und plötzlichen Temperaturen wiederstehen. Es wurden nun Schmelzgußmassen von neuartiger Zusammensetzung und Struktur gefunden, die zur Deckung dieses Bedarfs geeignet sind. Ein Ziel dieser Erfindung ist daher die Herstellung von hochfeuerfesten Gußkörpern aus feuerfestem Metallcarbid/Kohlenstoff~ Schraeizgußmaterial, die eine Wärmeschockbeständigkeit haben, welche der der bisher bekannten feuerfesten Schmelzgußkörper überlegen ist.

Obwohl die Beliebtheit des basischen Sauerstoffstahlherstellungsverfahrens ständig zunimmt, stellt die relativ schnelle Abnutzung des als Auskleidung in diesen basischen Sauerstofföfen verwendeten feuerfesten Materials ein großes Hindernis auf dem Wege zu größerer Wirtschaftlichkeit und höheren Ausbeuten dar. Es wurde nun gefunden, daß dieses Problem dadurch weitgehend gemildert werden kann, daß man die Auskleidungen der basischen Sauerstofföfen aus den neuartigen Carbid/Kohlenstoff-Schmelzgußmassen der vorliegenden Erfindung herstellt, die eine Beständigkeit gegen Schlackenkorrosion und -erosion aufweisen, die der von bisher für die Auskleidungen verwendeten feuerfesten Massen weit überlegen ist. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Herstellung von feuerfesten Schmelzguß-r körpern mit überlegener Schlackenbeständigkeit in einer reduzierenden Atmosphäre, und zur Verwendung als Auskleidung von basischen Sauerstofföfen oder -gefäßen. Die erfindungsgemäßen Gußkörper eignen sich besonders zur Herstellung von Betriebsauskleidungen in den birnenförmigen basischen Sauerstoffgefäßen, die üblicherweise aus einem birnenförmigen Metalltank oder -gehäuse, einer die Innenpberflache dieses Tanks bedeckenden isolierenden feuerfesten Auskleidung und einer die innere Oberfläche dieser isolierenden feuerfesten Auskleidung bedeckenden feuerfesten Betriebsauskleidung, sowie aus Vorrichtungen zum

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Einblasen eines Sauerstoffstranes in den feuerfest ausgekleideten Tank bestehen.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann allgemein als ein feuerfester Schmelzgußkörper bezeichnet werden, welcher aus mindestens 5 Gew.-% freiem Kohlenstoff besteht, der im wesentlichen regellos orientierte Metallcarbidkristalle durchsetzt und miteinander verriegelt, und die Gußkörper enthalten neben dem Kohlenstoff mindestens 20 Gew.-% an metallcarbidbildenden Substanzen, wie weiter unten naher erläutert wird. Obwohl dies die beiden einzigen wesentlichen analytischen Komponenten der Gußkörper sind, können gegebenenfalls andere analytische Komponenten einbezogen werden, je nach den verwendeten Rohmaterialien, den Herstellungsbedingungen und den erwünschten Eigenschaften des Endproduktes.

Obwohl im vorhergehenden Abschnitt zur Erzielung besserer technischer und industrieller Ergebnisse eine untere Grenze von 5 Gew.-% für den erforderlichen freien Kohlenstoff angegeben wurde, können mit dieser Grenze auch einige Schmelzgußkörper erfaßt werden, die nur eine geringfügig verbesserte Wärmeschockbeständigkeit aufweisen, und in denen der freie Kohlenstoff als Schichtenmuster oder in Plättchen zwischen Metallcarbidkristallen vorliegt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich deshalb insbesondere auf solche feuerfeste» Schmelzgußprodukte, die mindestens 11 Gew.-% (und vorzugsweise 20 %) freien Kohlenstoff in Form einer regellosen und unzusammenhängenden Zwischenstruktur enthalten, welche die im wesentlichen regellos orientierten Metallcarbidkristalle durchsetzt und verriegelt. Dieses letztere Kennzeichen ist typisch für Schmelzgußkörper mit hervorragender Wärmeschockbeständigkeit neben anderen wünschenswerten Eigenschaften.

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Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gußkörper besteht darin, daß man ein kohlenstofflieferndes Material mit metallcarbidbildenden Materialien und/oder daraus gebildeten Metallcarbiden in einem Ofen erwärmt und dieses Erwärmen bei genügend hoher Temperatur durchführt, um eine wesentliche Menge des Rohmaterials zu schmelzen und außerdem eine Umsetzung zwischen dem gesamten metallcarbidbildenden Material und dem Kohlenstoff herbeizuführen. Die Zusammensetzung des Rohmaterials, die Natur der damit in Berührung stehenden Atmesphäre und die Erhitzungszeit und -temperatur werden so ausgewählt, daß die gebildete geschmolzene Masse aus folgenden Komponenten besteht: (i) aus Kohlenstoff und aus metallischen Elementen in einer solchen Menge, daß das Schmelzgußprodukt, das in den vorhergehenden Abschnitten angegebene Minimum an freiem Kohlenstoff und metallcarbidbildenden Substanzen enthält, (2) aus metallischen Elementen einer im nachfolgenden spezifizierten ersten Gruppe in einer Menge, daß das Schmelzgußprodukt mindestens 10 Gew.-% dieser Elemente enthält, (3) aus Sauerstoff und/oder Stickstoff in einer Menge, daß das Schmelzgußprodukt analytisch insgesamt höchstens 0 bis 15 Gew.~% von beiden zusammen, von jedem jedoch nicht mehr als 10 % enthält, und (k) aus einem Rest, falls vorhanden, der analytisch aus 0 bis 5 Gew.-% an anderen Elementen oder Verunreinigungen besteht· Zum Schluß wird die geschmolzene Masse in eine Form gegossen, um einen Gußkörper mit der oben angegebenen Struktur und Zusammensetzung zu bilden. Es wird angenommen, daß die relativ schnellere Erstarrung und Abkühlung, die bei diesen Gießverfahren eintritt, (im Gegensatz zu der langsameren Erstarrung und Abkühlung, die auftritt, wenn eine große monolithische Masse in situ in dem Ofen, in dem das Schmelzen Stattfand, gebildet wird), zumindest teilweise für die einzigartige Struktur von regellos orientierten Metallcarbidkristallen mit einer regellosen und unzusammenhängenden Zwischenstruktur von freiem Kohlenstoff, der diese Kristalle durchsetzt und ver-

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riegelt, verantwortlich let. Diese neuen Ergebnisse stehen im Gegensatz zu der bei der in situ-Er.starrung von solchen Materialien, wie Borcarbid/Kohlenstoff-Zusammensetzungen, bekannten Bildung von brüchigen Körpern, welche ein überwiegendes Schichtenmuster von Plattchen aus freiem Kohlenstoff aufweisen, das ein Zwischenkorngefüge bildet zwischen hochorientierten (länglichen und parallelen) Carbidkristallen.

Die analytische metallcarbidbildende Substanz kann aus einem oder mehreren der nachfolgend beschriebenen metallischen Elemente bestehen. Wenn nur ein einziges metallisches Element zur Bildung der Carbidkristalle verwendet wird, ist dieses Element Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadin, Niob,· Tantal, Chrom, Molyb-, dan oder Wolfram. Jedes Gemisch aus zwei oder mehreren der vorstehenden Metalle kann ebenfalls zur Bildung einer oder mehrerer Carbidphasen verwendet werden, je nach dem Ausmaß der wechsel, seitigen Löslichkeit des einen Carbids in dem anderen Carbid oder den anderen Carbiden. Die metallcarbidbildende Substanz kann auch aus Gemischen von einem oder mehreren der obengenannten Metallen der ersten Gruppe mit mindestens einem Metall der nachfolgenden zweiten Gruppe, nämlich Silizium, Mangan, Eisen, Cobalt oder Nickel bestehen, vorausgesetzt, der Gehalt des Gußköm pers an Metallen der ersten Gruppe unterschreitet niclyt 10 Gew.-%. Auch im Falle solcher Mischungen werden eine oder mehrere Metallcarbidphasen gebildet, je nach dem Ausmaß der wechselseitigen Löslichkeit des einen Carbids in dem oder den anderen Carbiden.

Die in den erfindungsgemäßen Gußkörpern gegebenenfalls zulassi-'gen anderen analytischen Komponenten können als Verdünnungsmittel und/oder Verunreinigungen bezeichnet werden; Sauerstoff und Stickstoff werden hier als Verdünnungsmittel angegeben, obwohl sie in manchen Fe11en als Verunreinigungen angesehen werden müssen, wahrend sie in anderen Fällen erwünschte Zusätze darstellen. Sowohl Sauerstoff als auch Stickstoff sollen analytisch

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10 Gew.-# des Gußkörpers nicht überschreiten, und die Gesamtmenge von Sauerstoff plus Stickstoff soll 15 Gew.-# des Gußkörpers nicht übersteigen. Die Gußkörper können auch analytisch bis ^su 5 Qew,-% an Verunreinigungen enthalten. Solche Verunreinigungen ergeben sich üblicherweise bei der Verwendung von weniger reinem Ausgangsmaterial und bestehen aus Aluminium, Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Seltenerdmetallen, Schwefel und Phosphor.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Abbildung verwiesen, die eine Mikrophotographie einer typischen Mikrostruktur gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Im Gegensatz zu reinem Siliziumcarbid-Material kann das feuerfeste Material der vorliegenden Erfindung leicht ohne übermäßige Sublimation, wie sie beim Schmelzen von Siliziumcarbid auftritt, geschmolzen werden. Das liegt an dem wesentlich geringeren Dampfdruck der erfindungsgemäß verwendeten Carbidmaterialien. Die Rohmaterialien sind vorzugsweise entweder ein Gemisch aus den entsprechenden Metallcarbiden und Kohlenstoff oder Graphit, oder ein Gemisch aus den entsprechenden Metallen und/oder Metalloxyden und einer überschüssigen Menge an Kohlenstoff zur Bildung des entsprechenden Carbids und freien Kohlenstoffs (Graphit). Diese Gemische können entweder in einem herkömmlichen elektrischen Lichtbogen-Schmelzofen unter Verwendung von Graphitelektroden, oder in einem elektrischen Induktions-Schmelzofen unter Verwendung einer Graphit-Auskleidung oder eines Graphit-Einsatzes geschmolzen werden. Um eine übermäßige Oxydation des Ansatzes durch die Iftngebungsluft zu verhindern, müssen geeignete Maßnahmen zur Bedeckung des Ansatzes während des gesamten Erwärmungsvorganges getroffen werden, zum Beispiel durch Aufrechterhaltung einer neutralen oder reduzia^enden Atmosphäre über der Oberfläche der Beschickung, oder durch Anbringen eines lockeren Deckels an der Kopföffnung des Ofens. Es wird vorgezogen, die

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Ansatzmaterialien vor der Beschickung des Ofens vorzumisehen, und wenn Gemische aus Metallen und/oder Metalloxyden verwendet werden, kann es notwendig sein, das Ansatzgemisch vor der Beschickung des Ofens zu Pellets zu agglomerisieren. Ohne diese Agglomerisierung tritt unvollkommenes Schmelzen und Auftrennung ein, wobei eine übermäßige Menge an freiem Metall und Oxyden in der Schmelze zurückbleibt. Die Pellets sollen so hoch erhitzt werden, daß Umsetzung zu den Carbiden, jedoch noch kein Schmelzen eintritt, um den Verbrauch an elektrischem Strom in wirtschaftlichen Grenzen zu halten und die Verdampfung von Ansatzmaterialien zu verringern. Wenn die Gasentwicklung und Flammenbildung weitgehend nachgelassen äjit, werden die Ansatzmaterialien in der Weise geschmolzen, wie die ursprünglichen Ansatzgemische aus Carbiden und Kohlenstoff, unter Bildung eines Schmelzbades, welches von einer Masse nichtumgesetzter Ansatzmaterialien umgeben ist, die eine gegen eine Verunreinigung des Schmelzbades schützende Auskleidung darstellen. Ein Teil des Kohlenstoffgehaltes des geschmolzenen Produktes stammt von den Graphitelektroden oder der Graphitauskleidung, und deshalb wird die Menge an Kohlenstoff in dem Ansatz niedriger gehalten als die zur Erzielung einer gewünschten Zusammensetzung erforderliche Menge.

Eine genaue Vorschrift für die Zusammensetzung kann nicht gegeben werden, da die Menge an Kohlenstoff aus jeder der beiden Quellen von solchen Faktoren, wie Zeit, Temperatur usw. abhängt. In jedem Falle kann das angemessene Verhältnis vom Fachmann durch ein Minimum an Vorprüfung ermittelt werden.

Nachdem eine angemessene Menge an geschmolzenem Ansatzmaterial gebildet worden ist, wird die geschmolzene Masse in eine Graphitform gegossen, welche in üblicher Weise von GlUhpulver, wie Aluminiumpulver, pulverisiertem Koks usw. umgeben ist, und wird

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darin zu einem monolithischen Gußkörper aus feuerfestem Schmelzgußmaterial erstarren gelassen, der die Gestalt der Gießform hat. Dieses Verfahren führt zu einer relativ schnellen Erstarrung und zu willkürlich geformten Carbidkristallen, die weitgehend (drh. mindestens 4ß Gew.-$ der Kristalle) regellos orientiert sind, und die eine mittlere bis feine Korngröße haben. Der freie Kohlenstoff, der in den meisten Fällen kristalliner Graphit ist, bildet ein regelloses und unzusammenhängendes verwobenes Muster und durchsetzt die Carbidkristalle. In vielen Fällen ist der freie Kohlenstoff oder Graphit in einer verriegelnden Weise verbunden, wie sie nur für feuerfeste Schmelzgußmassen typisch ist. Die MikroStruktur der erfindungsgemäßen Gußkörper wird durch die Abbildung besser veranschaulicht. Diese Mikrostruktur ist die von Beispiel 15 von Tabelle I. Die hellen Bereiche 10 sind die willkürlich geformten und orientierten Zirkoniumcarbidkristalle. Das regellose und unzusammenhängende verwobene Muster oder Gefüge von freiem Kohlenstoff (Graphit) ist an den dunklen Bereichen 12 zu erkennen. Kristallverbund tritt auf zwischen Graphit und Graphit 18, Carbid und Graphit 16 und Carbid und Carbid 14. In vielen Fällen bilden die Carbid-Graphit-Bindungen unregelmäßige Grenzflächen von verriegelnder Art, wie bei 20 erkenntlich ist. Die großen Graphitbereiche 22 bestehen aus Primärgraphit, der sich zwischen den Carbidkristallen gebildet hat, und die kleineren Graphitbereiche 24 scheinen eutektisch zu sein oder aus ausgeschwitztem (ausgefülltem) Graphit innerhalb der Carbidkristalle zu bestehen. Manchmal sind die kleineren Graphitbereiche von dendritischer Gestalt. Da· nachfolgende Beispiel erläutert die praktische Durchführung der Erfindung und die dabei erzielten Ergebnisse. Bs wurde ein feinzerkleinertes Ansatzgemisch hergestellt, das aus 6Ö Gew.-% Il»eniter« und 40 Gew.-% Graphit von Elektrodenqualität bestand. D44 XlMeniters hatte die folgende analytische Zusammensetzung i«··¥.-%! 63.14 TiO₂, 31,7 Pe₃O₃, 0.5 Al₂O₃, 0.4 MgO, 0.3 SiO₂

..-',-*.,. . 109812/1307

ORIGINAL INSPECTED

-ίο-

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0.12 Cr₂O-. Das Gemisch wurde mit einer kleinen Menge Wasser und Stärke versetzt und dann zu kleinen Pellets aggiomerisiert. Die Pellets wurden in einen elektrischen Lichtbogen-Schmelzofen gegeben, der die unteren Enden der Braphitelektroden bedeckte, zwischen denen Graphit-Verkürzungsstäbe angebracht waren. Ein locker sitzender Graphitdeckel wurde über die Ofenkammer gestülpt und der elektrische Strom/in einer solchen Stärke eingeschaltet, daß die Ansatzmaterialien miteinander reagierten, ohne daß jedoch merkliches Schmelzen eintrat. Der Beginn der Umsetzung konnte leicht an der Gasentwicklung und an dem Auftreten von Flammen ah den Offnungen des Graphitdeckels erkannt werden. Nachdem die Flammenbildung und Gasentwicklung weitgehend nachgelassen hatte, wurde die Stromstärke erhöht, um einen wesentlichen Teil der umgesetzten Beschickung, der ausreichte, um eine Graphitform von Ziegelgestalt von 7,5 x 11,5 x 33 cm und die übliche Kernmarke zu füllen, zu schmelzen. Der Ofen wurde angezapft und das geschmolzene Material schnell in die Form gegossen, die von Aluminium-Glühpulver umgeben war. Die Oberseite der Kernmarke wurde ebenfalls mit Aluminium-Pulver bedeckt, und die Form wurde stehen gelassen, bis sich der ziegeiförmige Gußkörper auf Raumtemperatur abgekühlt hätte· Der Gußkörper hatte die folgende chemische Analyse (Gew.-%)i 54.0 Titan, 17.3. Eisen, weniger als 1 Jt Sauerstoff, Rest Kohlenstoff. Die Röntgenstrahlanalyse des Gußkörpers ergab als vorwiegende Phase TiC mit einer geringeren Menge an Eisencarbidkristallen, und eine Graphit-Zwischenstruktur, welche die Carbidkristalle durchsetzte. Der Graphit wurde zu einer 5 Gew.-tf des Gußkörpers übersteigenden Menge bestimmt.

Die stark überlegene Wärmeschockbeständigkeit des .vorstehenden Beispiels wurde dadurch demonstriert, daß man eine Probe von etwa 2,5 x 1»8 χ 1,2 cm von dem Gußkörper abschnitt, auf 18OO°C j erhitzte und dann in Hasser von Raumtemperatur warf* Da· ist ! ein Cyolus dieses schweren Tests. Im vorliegenden Falle wurde

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der Testcyclus fünf mal wiederholt, ohne daß ein bemerkenswerter Bruch infolge Wärmeschock eintrat. Eine andere Probe desSelben Gußkörpers und von derselben Größe wurde drei Testcyclen ohne merkbar en Wärmeschockbruch unterworfen. Die mit diesen erfindungsgemäßen Proben erhaltenen Ergebnisse können verglichen werden mit den mit einer handelsüblichen Schmelzgußmasse, die den bisher höchsten Grad an Wärmebeständigkeit aufwies, erhaltenen Ergebnissen. Diese letztere Schmelzgußmasse bestand aus (Gew.-#): 98,81 Aluminiumoxyd, 0,52 Kalk und 0,67 Flußspat und eine Probe hiervon von gleicher Größe zersprang in etwa drei Stücke beim zweiten Cyclus des oben beschriebenen Wärmeschock-Tests. Eine andere Schmelzgußmasse, die früher wegen ihrer Beständigkeit gegen schweren Wärmeschock sehr bekannt war, besteht aus reinem.Magnesiumoxyd-Schmelzguß mit einer kristallinen Struktur aus mindestens 75 Vol.-% gleichförmiger, unorientierter Periklas-Kristalle, wobei die Mehrzahl dieser Kristalle eine feine bis mittlere Korngröße von 20 bis 5000 Mikron hat. Gleichgroße Proben dieser Magnesia-Gußkörper zersprangen in zwei oder drei Stücke beim ersten oder zweiten Cyclus des oben beschriebenen Wärmeschock-Tests.

Um die verbesserte Schlackenbeständigkeit der erfindungsgemäßen Gußkörper in der reduzierenden Atmosphäre des basischen Sauerstoff-Stahlherstellungsverfahrens zu demonstrieren, wurde der folgende Versuch mit erfindungsgemäßen Proben und mit Proben herkömmlichen Materials, von denen zwei üblicherweise für Auskleidungen basischer Sauerstofföfen verwendet werden, unternommen. Der Test bestand darin, daß man 3,5 χ 2,5 χ 1,2 cm große Proben in einen Gas-Sauerstoffofen gab, in welchen die Temperatur und die reduzierende Atmosphäre eines basischen Sauerstoffofens nachgeahmt werden konnten. Bei 1700 C wurden die Proben zweieinhalb bis drei Stunden lang, mit einer ihrer größten Oberflächen nach oben ausgerichtet, durch einen herabfallenden Strom von geschmolzenen kalkreichen, basischen, ei-

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senhaltigen Schlackentropfen mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 60 mal/h hindurchbewegt. Die Schlacke entsprach der basischen Sauerstoffofen-Schlacke, die sich während der Stahlherstellung entwickelt, und hatte die folgende Zusammensetzung (Gew.-%): 23,75 ^Fe ₂°3> ²5,94 SiO₂, 40.86 CaO, 6,2 5 MgO und 3,20 AlpO,· A"¹ Ende des Versuches wurde die durchschnittliche Dicke der Probe gemessen und mit der ursprünglichen Dicke von 1,2 cm vor dem Versuch verglichen. Die Ergebnisse wurden in prozentualer Dickenänderung (als Prozent Schlakkenabrieb bezeichnet) ausgedrückt. Bei drei Proben der oben beschriebenen Titancarbid/Eisencarbid/Graphit-Gußkörper war der Schlackenabrieb 17 bis 3 5 %> Im Gegensatz hierzu zeigte efh handelsüblicher teergebundener Dolomitziegel einen Schlackenabrieb von 100 % (d.h. die Probe war vollständig in zwei Teile zerschnitten). Proben von gebräuchlichen basischen Schmelzgußmassen aus Gemischen von 55 % Magnesit und 45 % Chromerz zeigen Schlackenabriebe von 50 bis 100 %. Die erfindungsgemäßen feuerfesten Gußkörper nehmen sich wegen ihrer guten Schlackenbeständigkeit in reduzierenden Atmophären vorteilhaft neben kürzlich entwickelten basischen Schmelzgußmassen für basische Sauerstoffofen-Auskleidungen aus. Diese letzteren feuerfesten Massen sind geschmolzene und gegossene Gemische aus 90 Gew.-# Magnesit und 10 Gew.-# Rutil und zeigen eine Schlackenbeständigkeit von 2 5 bis 30 % bei dem oben beschriebenen Test. Interessant ist auch das Verhalten von Graphit (Elektrodenqualität) bei diesem Test. Eine Reihe von 10 Proben aus Graphit zeigte Schlackenabriebe von 24 bis 45 %·

Die vorgenanhten Titancarbid/Eisencarbid/Graphit-Gußkörper zeigten auch eine hinreichende Beständigkeit gegen Angriff durch geschmolzenes Eisen. Eine Probe der Art, wie sie in dem oben beschriebenen Schlackenbeständigkeitstest verwendet worden war, wurde eine halbe Stunde in geschmolzenes Eisen von 175jO°C getaucht. Der Abrieb durch das geschmolzene Eisen betrug 19 % und man weiß aus Erfahrung, daß ein Eisenabrieb bei diesem Test

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von 20 % oder weniger ein Hinweis auf hinreichende Beständigkeit gegen Korrosion durch geschmolzenes Eisen ist.

Die Titancarbid/Eisencarbid/Graphit-Gußkörper haben noch andere bemerkenswerte Eigenschaften. Ihr Bruchmodul (Biegung) bei 134O°C beträgt 140 bis 420 kg/cm . Proben dieser Gußkörper zeigten bei 2200⁰C unter einer Drucklast von 1,76 kg/cm keine nennenswerte Deformation (d.h. weniger als 5 %). Die Gußkörper haben auch einen für derart hochfeuerfeste Schmelzgußmassen ziemlich niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, nämlich weniger als 85 χ 10 /⁰C bei 1000⁰C.

Der schädliche Einfluß übermäßiger Mengen an Verunreinigungen wurde während der Herstellung weiterer Gußkörper aus dem obengenannten Gemisch aus 60 Gew.-% Ilmenit und 40 Gew.-% Kohlenstoff deutlich, als einer der Gußkörper beim Gießen durch AIuminium-Glühpulver verunreinigt wurde. Die chemische Analyse ■ war wie folgt (in Gew.-%): 47,8 Titan, 16,2 Eisen, 8,8 Sauerstoff, 9,8 Aluminium, Rest Kohlenstoff. Die Korrosionsbeständigkeit gegen geschmolzene kalkreiche basische Schlacke und ge¹-schmolzenes Eisen war sehr schlecht, und innerhalb einer kurzen Zeit zerfielen Proben dieses Materials beim bloßen Stehen im Regal.

Weitere Beispiele von Ansätzen, die zu erfindungsgemäßen Gußkörpern geschmolzen werden können, sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung in den Tabellen, 1,3, 5 und 7 aufgeführt. Die meisten dieser Beispiele schmolzen· zufriedenstellend in einem elektrischen Induktionsofen« Die Beispiele 1O₉ 11? 17, |β₉ 26, 31? 43, 73 und 89 stellen jedoch typische Beispiele für _4C&@he Aaaitse dfe_s di© sufsdedesistelXead ±a-einem elektrischem

Hq jlQS'feSßdigfeQit g©g©a g©ssfeffi©ls®siQs

BAD ORIGINAL

Bisen, wie sie oben beschrieben wurden* Alle Zusammensetzungen und analytischen Werte in diesen vier Tabellen und in den Tabellen 2, 4, 6 und 8 sind in Gew.-% angegeben. Typische Beispiele für Ansatzmaterialien haben folgende chemische Analyse (in Gew.-%)t

Ti (Titanschwamm)

99,3 f> Tl, 0,40 % max. Mg, 0,1 % max. Pe, 0,15 % max. Cl. TiO₂ (Rutil)

96-98 % TiO₂, 1 % max. Pe₃O₃, 0,3 % ZrO₂, 0,3 % Al₃O₃, 0,25 f> SiO₂, 0,1 % Cr₂O₃, 0,29 # V₂O₅, 0,025-0,05 % P₂O₅, 0,1 % S.

TiN (Titannitrid)

99 + % TiN. Zr (Zirkonschwamm)

99,2 % min. Zr + Hf (Hf etwa 2 %), 0,2 % max. Cr + Pe. ZrO₂ (Zirkonoxyd)

94,15 % ZrO₂, 2,00 % HfO₂, 1,00 % max. Al₃O₃, 0,8 % max. SiO₂, 0,75 % max. CaO, 0,50 % max. Fe₃O₃.

97 + % HfO. (Zr etwa 2 %)*

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* 99 +

Nb₃O₅ (Optische Qualität) 99,9 +

Ta₂O₅ (Optische Qualität)

99,9 + % ^Ta2°5· Ta (hochreines Metall)

99 + % Ta.
Cr₂O₃ (grünes Chromoxyd) 99,75 + % Cr₂O₃.

Mo (hochreines Metall)

99 + % Mo.
W (hochreines Metall) 99 + % W.

WO₃ (Scheclit-Konzentrat) 68-72 % WO₃ (Rest wahrscheinlich CaO)₁

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Fe (reines Metall) 99 + % Fe.

FeTiO₃ (Ilraenit)

(wie oben beschrieben) Cr (reines Metall)

99 + % Cr. Si (reines Metall)

99 + % Si. Mn (reines Metall)

99 + % Mn. Hf (reines Metall) 99 + % Hf.

ZrSiO, (Zirkonerz)

67,23 % ZrO₂ (HfO₂ etwa 2 %), 32,40 % SiO₂, 0,18 % FeO, 0,18 %

V (reines Metall) 99 + % V.

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Nb (reines Metall)

99 + % Nb.
T.C*O. (Transvaal Chromerz)

43,77 % Cr₂O₃, 23,28 % FeO + Pe₂O₃, 13,00 % Al₂O₃ 11,79 % MgO, 3,24 f SiO₂, 0,5 % CaO, 0,4 % TiO₂,

Tabelle 11

Zusammensetzung des Phasenanalyse % % Hitze^ Ansatzgemisches" Schlak- Eisen- schock-

kenab- abrieb cyclen No. rieb ⁺*

1	85%	Ti,	15%	C	84,0% % G	TiC	,16,0 7	—	—
2	80%	Ti,	20%	C	TiCx	> 5%	G	11	>8
3	75%	Ti,	2 5%	C	81,0% % G	TiC_:	, 19,0 2	.—	—
4	70%	Ti,	30%	C	TiC,>i	> 5%	G	14	—
5	60%	Ti,	40%	C	TiC,>>	* 5%	G	—	>8
6	40%	Ti,	60%	C	TiC,>5	> 5%	G	—	—
7	65% 15%	Ti, C	20%	TiO₂,	TiC, >	5%	G	—	4
8	49% 21%	Ti, C	30%	TiN,	TiC,>^	. 5%	G	—	—

9 75% TiO₂, 25% C TiC,»5% G, CC Fe —

10 40% TiO₂, 60% C TiC,>:> 5% G —

11 70% Ti0₂, 30% coal TiC,2κ 5% G, TiO₂ —

12 88% Zr, 12% C 84,5% ZrC, 15,5% 20 26 :

13 83% Zr, 17% C ZrC,» 5% G — 7

14 75% Zr, 25% C 85,7% ZrC, 14,3% 29 ^ 7

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Tabelle 1 (Fortsetzung)

No.	Zusammensetzung des Ansatzge misches	Phasenanalyse⁺ % Schlak- kenab- rieb	* Bisen abrieb	Hitze- schock- cyclen
15	60% Zr, 40% C	ZrC,^5% G		>8
16	50% Zr, 50% C	62,5% ZrC, 37,5 % G	—	—
17	50% ZrO₂, 50% C	ZrC^fc.5% G	—	—
18	77,4% ZrO₂, 22,6% coal	ZrC ,> 5% G, ZrO₂	—	—
19	81% HfO₂, 19% C	Hf C, * 5% G	—	—
20	77,5% HfO₉, 22,5% C	90,1% HfC, ' — 9,9% G	—	—
21	70% V₂O₅, 30% C	VC,^5% G	—	—
22	77,5% Nb 0 , 22,5% C ^Α ⁵	NbC ,2*5% G	—	—
23	66% Nb₉O , 34% C ^d ⁵	HbC,» 5% G	—	—
24	70% Ta₉O., *30% C °**	TaC,**5% G	—	—
25	76% Ta, 24% C	TaC,>5% G	—	—
26	50% Cr₂O₃, 50% C	Cr₃C₂, Cr₇C₃, ^>5% G	--	—
27	80% Cr₉O-, 20% C ^J	Cr₃C₂ ,>5% G	—	—
28	60% Mo, 40% C	MoC, Mo₂C, »5% G	__	—-
29	70% Mo, 30% C	MoC,>5% G	—	—
30	80% W, 20% C	WC^>5% G	—	—
31	50% WO₃, 50% C	WC, W₂C,»5% G		—

Das Symbol G bezeichnet eine Graphit-Phase.

Das Symbol>besagt, d&B der Test nach der angegebenen Anzahl von Cyclen unterbrochen wurde, ohne daß Bruch auftrat.

109812/1307

BAD ORiGlNAj.

Die Werte in Tabelle 1 sind bezeichnend für Einmetallcarbid/ Graphit-Zusammensetzungen, und es ist leicht zu erkennen, daß eine Menge von mindestens 5 Gew.-% freiem Kohlenstoff (Graphit) in der Mikrostruktur zu einer überlegenen Wärmeschockbeständigkeit führt. Die Titancarbid/Graphit-Proben waren besonders beständig gegen Korrosion durch geschmolzene· Schlacke und Eisen. Zwar zeigen die Zirkoniumcarbid/Graphit-Proben nicht · die gleiche Korrosionsbeständigkeit wie die Titancarbid/Graphit-Proben, jedoch sind sie hinreichend beständig gegen Schlackenkorrosion. Wie bereits erwähnt wurde, stammt nicht der gesamte Kohlenstoffgehalt des Gußkörpers aus dem Ansatzgemisch, sondern ein Teil von den Graphit-Elektroden oder dem Graphit-Behälter. Die chemischen Analyse in Tabelle zeigt dies sehr deutlich. Diese Werte, zusammen mit denen von Tabelle 1, geben außerdem einen guten Hinweis für die Zusammensetzung des Ansatzgemisches, das zur Erzielung einer bestimmten gewünschten Zusammensetzung des Gußkörpers erforderlich ist.

Tabelle 2:

Nr. Tatsächliche Analyse Berechnete

Analyse

1 66,5% Ti, 33,3% C, 0,2% Fe 67,2% Ti, 32,8% C

2 69,5% Ti, 30,4% C, 0,1% Pe

3 64,8% Ti, 3 5,2% C

12 79,0% Zr, 21,0% C 74,7% Zr, 25,3% C

13 66,5% Zr, 33,5% C

U 76,0% Zr, 24,0% C

15 76,0% Zr, 24,0% C

16 — 55,2% Zr, 44,8% C

20 — 84,4% Hf, 15,6% C

⁺Auf der Grundlage der Phasenanalyse in Tabelle 1 und unter der Annahme, daß kein überschüssiger Kohlenstoff in Feststofflösung in der Carbidphase enthalten ist.

109812/1307

Die in den Tabellen 3 und 5 angegebenen Beispiele sind typisch für solche Zusammensetzungen, die zwei carbidbildeiKie metallische Substanzen enthalten, was zur Bildung von einer mehreren Carbidphasen führt, wie aus den Tabellen 4 und 6 hervorgeht. Auch diese Werte bestätigen die Tatsache, d&ß mindestens 5 Gew.-% Graphit zu einer überlegenen Wärmescliockbeständigkeit in allen Fällen führt, im Gegensatz zu solchen Proben, die weniger als 5 Gew.-% freien Kohlenstoff enthalten. Wenn auch nicht alle Proben eine überlegene Beständigkeit gegen geschmolzene Schlacke und Eisen haben, so zeigen sich dAe Ti tan/Eisen/Kohlenstoff proben, Titan/Zirkonium/Kohl©©stoffe proben und Zirkonium/Chrom/Kohlenstoff-Proben in besonders auf fälliger Weise als stark korrosionsbeständig gegen geschmolzene Schlacke und Eisen. Die Titan/Eisen/Kohlenstoff-Proben von Tabelle 3 lassen klar erkennen, daß ein geeignetes ScJamelz^ gußmaterial für Auskleidungen von basischen Sauerstofföfeii aus solch relativ billigen Rohmaterialien wie Ilmenit und Graphit hergestellt werden können. Die Einbeziehung von Eisen in die Zusammensetzung reduziert auch noch den Schmelzpunkt des Gemisches und macht den Gußkörper leichter bearbeitbar, ohne daß seine überlegenen Eigenschaften verschlechtert werden. Während der ungefähre Schmelzpunkt eines Ansatzgemisches aus 80% Ti und 20% C bei über 3000°C liegt, beträgt der ungefHh₁Fe Schmelzpunkt von 65% Ti-15% Fe-20% C 2 50O⁰C. In Bezug auf die eisenhaltigen Proben sei vermerkt, daß eine beträchtli-ehe ,Menge an Eisen wahrend des Schmelzverfahrens verloren gehtj aus den chemischen Analysewerten in Tabelle 4 entnommen kann. Diese Werte sind ein guter Hinweis für die lung eines Ansatzgemisches, das zu erfindungsgemäßen von geeigneter Analyse führt.

109812/1307

Tabelle 3:

Nr. Zusammensetzung des Ansatzgemi sches Hitze-

32 7 5% Ti, 5% Fe, 20% C

33 70% Ti, 10% Fe, 20% C

34 65% Ti, 15% Fe, 20% C 3 5 60% Ti, 20% Fe, 20% C

36 50% Ti, 30% Fe, 20% C

37 40% Ti, 40% Fe, 20% C

38 60% Ti, 10% Fe, 30% C

39 52,5% Ti, 17,5% Fe, 30% C

40 40% Ti, 20% Fe, 40% C

41 44% Ti, 12% Fe, 44% C

42 80% FeTiO₃, 20% C

43 50% FeTiO₃, .50% C

44 80% Zr, 10% Fe, 10% C

45 83% Zr, 5% Fe, 12% C

46 63% Zr, 2 5% Fe, 12% C

47 48% Zr, 40% Fe, 12% C

48 53,5% Zr, 6,5% Fe, 40% C

Schlacken	Bisen	schock-
abrieb	abrieb	cyclen
■WIM		4
4-18	26	>8
—	—	5
21	—	—
—	—	5
35	—	—
21	20	—
—	—	8
22	22	—
—	—	>8
		5

16
20
100
35

Das Symbol>besagt, daß der Test nach der angegebenen Zahl von Cyelen unterbrochen wurde, ohne daß Bruch auftrat.

Tabelle 41

Nr. Phasen-Analyse*

.JU.

83,2% TiC, 2,3% PeC. 14,5% G ^{x y}

71,5% TiC, 7,4% Fe C , 8,7%G ^{x y}

109812/1307 Chemische Analyse

67,4% Ti, 30,9% C, 1,7% Fe 67,5% Ti, 31,5% C, 1,0% Fe

61,4% Ti, 34,4% C, 4,2% Fe

Tabelle 4 (Fortsetzung)

Nr. Phasen-Analyse"¹"

Chemische Analyse

55,0% Ti, 38,4% C, 6,6% Fe

58,0% Ti, 34,8% C, 7,2% Fe

43,5% Ti, 43,6% C, 12,9% Fe

TiC, Pe C i χ y

C,OC Fe

⁺ Das Symbol G bezeichnet eine Graphit-Phase. ⁺⁺ Tatsachliche Werte.

Tabelle 5»

Nr. Zusammensetzung des Ansatzgemisches

Schlackenabrieb Eisenabrieb

Hitze-

schock-

cyclen

49 63% Ti, 10% Zr, 27% C

50 56% Ti, 20% Zr, 24% C

51 32% Ti, 52,8% Zr, 15,2% C

52 8,0% Ti, 79,2% Zr, 12,8% C

53 20% TiO₂, 70,4% Zr, 9,6% C

54 30% TiN, 61,6% Zr, 8,4% C

55 52,5% Ti, 25% Cr, 22,5% C

56 63% Ti, 10% Cr, 27% C

57 44% Ti, 15% Gr, 40% C

58 3 5% Ti, 50% Cr, 15% C

59 79,2% Ti, 1% Si, 19,8% C

60 77,6% Ti, 3% Si, 19,4% C

61 79,2% Ti, 1% Mn, 19,8% C

62 77,6%'Ti, 3* Mn, 19,4% C

63 30% Ti, 40% Hf, 30* C

64 15% Ti, 60% Ta, 25* C

109812/1307

—	6
—	6
12	__
100	7
51	3
100	18
15	-»—

>8

>4 >4

Tabelle 5 (Fortsetzung)

Nr.· Zusammensetzung des Ansatzgemisches

65 40% Ti, 30% W, 30% C

66 81% Zr, 8% Cr, 11% C

67 73% Zr, 15% Cr, 12% G

68 63% Zr, 2 5% Cr, 12% C

69 81% Zr, 8% Si, 11% C

70 72% Zr, 10% Si, 18% C

71 69% Zr, 20% Si, i6% C

72 48% Zr, 40% Si, 12% C

73 50% ZrSiO^, 50% C

74 81% Zr, 8% Mn, 11% C

75 20% Zr, 50% Hf, 30% C

76 60% Zr, 10% V, 30% C '

77 30% Zr, 40% Ta, 30% C

78 40% Zr, 30% W, 30% C

79 3 5% Hf, 40% Ta, 2 5% C

80 20% Nb, 50% Ta, 30% C

81 76% Cr, 5% Fe, 19% C

82 3 5% Mo, 40% W, 2 5% C

83 5% Mo, 70% W, 2 5% C

% % Hitze-Schlacken- Eisen- schockabrieb abrieb cyclen

14 .	— --
24	— —
11	— —
24	,— ,—
10	6
22	7 ·
21	13

20

Das Symbole bedeutet, daß der Test nach der angegebenen Anzahl von Cyclen unterbrochen wurde, ohne dass Bruch auftrat.

109812/1307

Tabelle 6:

Nr. Phasen-Analyse Chemische Analyse

55	(Hf₁Ti)C, :> 5% G	co/ f\ O/o Va
CQ	(Ta,Ti)C,^5% G
po 63	(Ti,W)C, (W,Ti)C,^
64	ZrC, SiC,>7 5% G	5% G
65	(Hf,Zr)C,?- 5% G
73	(V,Zr)C, (Zr,V)C,^	5% G
75	(Ta,Zr)C, >5% G
76	(Zr,W)C, (W,Zr)C,^
77	(Ta,Hf)C, 5-5% G	+
78	(Ta,Nb)e,^ 5% G	"Of O
79	94,4% Cr₃C₂, 5,6% G
80	(W,Mo)C, (Mo,W)C,>!
81	(W,Mo)C, >5% G
82
83

49,6% Ti, 21,5% Cr, 28,9% C 34,3% Ti, 46,3% Cr, 19,4% C

⁺ Das Symbol G bezeichnet eine Graphit-Phase. ⁺⁺ Tatsächliche Werte.
+ Spuren von Eisen in Feststofflösung in Cr₃C₃.

Die in Tabelle 7 gezeigten Beispiele erläutern einige der komplexen Kombinationen von carbidbildenden Metallen, die in den erfindungsgemäßen Gußkörper verwendet werden können, und die in vielen Fällen komplexe Feststofflösung-Carbidkristalle in den Gußkörpern erzeugen, wie in Tabelle 8 gezeigt wird.

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Tabelle 7:

Nr.	Zusammensetzung des Ansätzgemi sches	% Schlacken abrieb	% Eisen abrieb	Hitze- schock- cyclen
84	49% Ti, 20% Cr, 10% Fe 21% C	29	13	—
85	42% Ti, 30% Cr, 10% Fe, 18% C	68	27	—
86	55% FeTiO-, 30% T.CO,, 15% C *	—	—	—
87	40% TiO₉, 3 5% T.CO., 2 5% C *	—	—	—
88	30% TiO₉, 45% T.CC, 2 5% C *	—	—	—
89	30% TiO₀, 10% T.CO., 60% C *	—	—	—
90	52,5% Ti, 5% Cr, 20% Mn, 22,5% C	—	—	5
91	59,9% Ti, 10% Zr, 5% Fe, 2 5,5% C	29	—	—
92	56% Ti, 10% Zr, 10% Fe, 24% C	21	—	—'
93	49% Ti, 20% Zr, 10% Fe, 21% C	32	—	—
94	56% Ti,' 10% Zr, 10% Mn, 24% C	—	—	S 8
95	59,5% Ti, 5% Zr, 10% Mn, 2 5, 5% C	31	—	—
96	49% Ti, 10% Zr, 20% Mn, 21% C	39	—	—
97 .	5% Ti, 20% Zr, 20% Hf, 20% Ta, —		■MW

5% C

Das Symbol ^bedeutet, daß der Test nach der angegebenen Anzahl von Cyclen unterbrochen wurde, ohne daß Bruch auftrat.

EC

INSPE

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Tabelle 8:

Nr. Phasen-Analyse⁺

86 (Ti,Cr,Fe)C,^ 5% G, OC Fe

87 (Ti,Cr,Fe)C,^ 5# G

88 (Ti,Cr,Fe)C,χ5# G

89 (Ti,Cr)C, 1^5% G, OC Fe 97 (Zr,Hf,Ta,Ti)C,^ 5% G

⁺Das Symbol G bezeichnet eine Graphit-Phase.

Ze&rr erfordern die erfindungsgemäßen Güßkörper nur analytisch 20 Gew.-# an metallcarbidbildenden Substanzen (wie oben gesagt wurde), jedoch wurden für die einzelnen Metalle bevorzugte und optimale Mindestwerte bestimmt, mit denen sie allein oder in bestimmten Kombinationen verwendet werden können.

Diese Werte betragen (in Gew.-%):

Bevorzugt Optimal

Titan allein	40	69
Zirkonium allein	40	65 .
Hafnium allein	45	60
Vanadin allein	40	65
Niob allein	40	55
Tantal allein	45	60
Chrom allein	40	55
Molybdän allein	40	55
Wlfram allein	40	60
Titan-Eisen	30-0,1 (40 insges.)	40-5 (60 insges>)
Titan-Zirkonium	1-1 (40 insges.)	2 5-25 (60 insges·)

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Zirkonium-Eisen Zirk onium-Hafnium Zi rkonium-Chrom Zrikonium-Silizium Mob-Tantal Molybdän-Wolfram Chrom-Eisen Ti tan-Chrom-Eisen

10-0,1
(40 insges.)

0,1-0,1
(40 insges.)

10-0,1
(40 insges.)

20-0,1
(40 insges.)

0,1-0,1
(40 insges.)

0 ,1-0,1
(30 insges.)

30-0,1-0,1
(40 insges.)

40-5
(45 insges.)

5-5
(60 insges.)

2 5-5
(50 insges.)

30-5
(60 insges.)

5-5
(55 insges.)

13-5
(40 insges.)

30-5-5 (60 insges.)

Der Gesamtgehalt an Sauerstoff plus Stickstoff sollte 10 Gew.-% nicht übersteigen, doch wird eine optimale Korrosionsbeständigkeit gegen basische Sauerstoffofen-Schlacke dann erhalten, w wenn dieser Gesamtgehalt auf höchstens 5 Gewv-% und vorzugsweise 1 Gew.-% herabgesetzt wird. Eine Verringerung der Verunreinigungen aufi höchstens 1 Gew.-% trägt ebenfalls zur Erzielung optimaler Ergebnisse bei.

Obwohl der Ausdruck "Legierung" im üblichen Sinne auf solche Substanzen angewandt wird, die aus zwei oder mehr Metallen bestehen, welche im geschmolzenen Zustand ineinander gelöst und danach erstarrt waren, können wegen der ähnlichen oder analogen Natur der Gußkörper dieser Erfindung diese als aus einer Legierung von Kohlenstoff mit den genannten metallischen Substanzen bestehend aufgefaßt werden.

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Claims

Patentansprüche:

1. Gußkörper aus feuerfester Schmelzgußmasse, gekennzeichnet durch einen Gehalt an mindestens 5 Gew.-% an freiem Kohlenstoff, welcher im wesentlichen regellos orientierte Metallcarbidkristalle durchsetzt und miteinander verriegelt, und folgende analytische Zusammensetzung:

a.) Kohlenstoff;

b) mindestens 20 Gew.-% einer der folgenden metallcarbidbildenden Substanzen: Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Gemische dieser Metalle und Gemische dieser Metalle mit mindestens einem der folgenden Metalle: Silizium, Mangan, Eisen, Cobalt oder Nickel, wobei der Gehalt an den erstgenannten metallcarbidbildenden Substanzen 10 Gew.-% nicht unterschreitet;

c.) 0 bis 15 Gew.-% mindestens eines Verdünnungsmittels, nämlich höchstens 10 Gew.-% Sauerstoff und höchstens 10 Gew.-% Stickstoff, und
d.) als Rest, falls vorhanden, 0 bis 5 Gew.-% Verunreinigungen.

2. Gußkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Kohlenstoff als regelloses und unzusammenhängendes Zwischengefüge vorliegt.

3. Gußkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an freiem Kohlenstoff mindestens 11 Gew.-% beträgt.

4. Gußkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er die metallcarbidbildende Substanz in einer Menge von mindestens 40 Gew.-% enthält.

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5· Verfahren zur Herstellung eines Gußkörpers gemäß vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein kohlenstofflieferndes Material mit einem metallcarbidbiidenden Material, das aus den elementaren Metallen, deren Legierungen oder Oxyden und/oder den entsprechenden Metallcarbiden besteht, in einem Ofen erhitzt, um einen wesentlichen Teil des Rohmaterials zu schmelzen und eine Umsetzung zwischen dem metallcarbidbildenden Material und dem Kohlenstoff herbeizuführen, wobei man die Zusammensetzung des Rohmaterials, die Natur der damit in Berührung stehenden Atmosphäre und die Erhitzungszeit und -temperatur derart auswählt, daß die geschmolzene Masse eine analytische Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 aufweist, und daß man die geschmolzene Masse in einer Gießform zu einem Gußkörper erstarren läßt, in welchem mindestens 5 Gew.-% freier Kohlenstoff im wesentlichen regellos orientierte Metallcarbidkristalle durcsetzt und miteinander verriegelt.

Für: Corning Glass Works

(Dr.H.J.Wolff) Rechtsanwalt

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