DE1571361A1 - Keramisches Produkt - Google Patents

Description

Keramisches Produkt

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein geformtes, gesintertes, keramisches, feuerfestes Produkt oder gefertigten Gegenstand mit wesentlich verbesseret? B«s»täiidiglieit gegenüber Springen und Zerbrechen infolge staul^fil Wänaeaohooka. ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen feuerfeeijtn Gregtn»tand basischer Natur, der zue&tzlioh gute Beständigkeit gegenüber Korrosion und/oder Erosion dttich geseamolzene Materialien besitzt, die bei metallürgisahen ^erfahren vorhanden sind, wie z.B. lisenmetalle und Ijaeißohe Schlacken, wie si· heutzutage gewöhnlich in Siemens-Martin*?erfahren und Verfahren zur Herstellung von sauerstoffhaitigern Thomasstahl Terwendet werden·

Auf dem G-ebiet der HtrattÜtlung basisoher, gesinterter, feuerfester Materialien zur herstellung von Ziegeln zur Ofenauskleidung und anderen Gegenständen mit guter Beständigkeit gegenüber korrosiven und/öder »rosiven Einflüssen von ©is^nhalti^an, basischen ^schlaoken und i^BeniBetallen bei verschiedenen ren zur Stahlherstellung wurden viele Voraohläge gettäGht» dem Masse, in dem jedooh die Herstellungsverfahren flik'.( laufend beeügliöh ihtftr Wirtsciimftlichkei't- durch sch^ellerfh

BAD ORIGfNAL '

Arbeitsgänge und höhere Temperaturen,(inabesondere infolge der Verwendung von Sauerstoff) verbessert wurden, entwickelten viele der bisher hergestellten Ziegeln und andere Produkte, die in der Teohnik verwendet wurden, infolge stark begrenzter Beständigkeit gegenüber Springen und Zerbrechen durch starken Wärmesohock eine kürzere lebensdauer. Ausserdem stand den Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren der Mangel eines geeigneten wärmesohockbeständigen feuerfesten Materials für ein Gehäuse entgegen, das in das korrosive geschmol·»? gene Produkt »ines Stahlofens eine Stunde oder langer eingetaeuoht werden kann, ohne dass es zerstört wird, und das zum Schutz einer lemperaturmessvorrichtung dient zur nahe«« kantinuierliohtn lemperaturmessung bei jedem Hitzegrad, wodurch eine schnellere Verfahrenskontrolle zur Beibehaltung (juslitativ hoohwertiger Produkte möglich ist·

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein neues geformtes, gesintertes, keramisohes, feuerfestes Produkt oder gefertigter Gegenstand, der neben guter Beständigkeit gegen Zersetzung durch gesohmolzen· basisohe, eisenhaltige Schlacken und gesohli^lzene. Bisenmetalle eine wesentlich verbesserte Beständigieiir gegenüber Springen oder Zerbreohen infcilge star&^f ./ärmesölioilks besitzt* · ; .

Bei 4(ir Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird ein bes- *ere· Verständfete durch di· beiliegend· Zeichnung gewönnen.

Jig. 1 qeigt eine typische Makrop^tötoflraphi· lter nioht ver-

mineralegieehtHfc-Struktur eines erfifedungsge-

mässen Körpers· " ,

Fig. 2 zeigt »Ine typinoh· KakropB,oi|ogxaphie der nioiit ver-

gröeitrten aintralchsisohen Struktur «ines der herkömm-Körper· " ,' ·

Produkts finer

analytische Gehalt an Titanoxyd, was im nachfolgenden eingehender "beschrieben wird.

Ein erfindungsgemässes,. geformtes, geiintertes, keramisches -Produkt oder Gegenstand besteht aus einem Gemisch von Stoffen, die in dem gesinterten Endprodukt eine Kombination von Titanoxyd mit Magnesiumoxyd und Chromoxyd ergeben, ao dass das Produkt folgende Analyse ergibtt 3 bis· weniger als 15 ^Gewe^ (vorzugsweise 5 bis 10 Gew.#) TiO₂, 0,8 bis 25 Gew.-# Or₃O₅, 4-0 bis weniger als 95 Gew.~$ (vorzugsweise 45 bis 92 Gew.-%) MgO, wobei die Summe von TiOg + ^Gr?°3 ^{+ 1}^⁰ wenigstens 75 Gew.-$ (wenigstens vorzugsweise 80 Gew.$) beträgt, bis zu 15 Gew.-$ Fe₂O₅, weniger als 7,5 Gew.-^ A1₂O«, weniger als 2 Gew»-# SiO₂ und weniger als 1 Gew.-# CaO. Wie duroh die erläuternden Daten in der nachfolgenden Tabelle gezeigt wird, wird durch Herabsetzung des analytischen TiO₂-^&ehalts auf naheeu 3 Gew«-# oder durch Erhöhung desselben auf 15 Gew.-# und mehr die Beständigkeit gegen starke Wärmeschooke zerstört. Der analytische Gehalt an Cr₂O, und MgO trägt hauptsächlich zur guten Beständigkeit gegenüber flüssigen basischen, eisenhaltigen Schlacken und flüssigen Eisenmetallen bei. Es 1st zwar auglich, nahezu reine Rohmaterialquellen ύοώ. nur TiOg₉ OiTgO₅ wnd MgO zu verwenden, jedoch wären die Materialkoeten in nachteiliger Weise für den gewöhnlichen Verwendungszweck bu hooh. Glücklicherweise wurde gefunden, dass bestimmte begrenzte analytische Mengen Fe₂O₅ (und/oder FeO), Al₃O₅, SiO₂ und CaO vorhanden sein können, ohne dass wesentliche nachteilige Effekte auf die neuen erfindungsgemässen Produkte und ihre verbesserte Eigenschaften ausgeübt werden. Es ist daher möglich, normales handelsübliches Titandioxyd, Chromerz und Magnetit zu verwenden, Eisenoxyd sollte als ^e₂O₅ im allgemeinen «regen der Beständigkeit auf 15 VoI♦-$ begrenzt bleiben, und ee ist von Bedeutung, dass der G_ehal-t an Al₂O₅, SiO₂ und OaO innerhalb der vorstehenden Grenzen gehalten wird, um dae Vorhandensein von nachteiligen Mengen an niedriger schmelzender Phasen oder Komponenten bu vermeiden, die die richtige und notwendige mineralogische Bindung, die im nachfolgenden eingehender beschrieben wird, verhindern würden. _a&n .„,^.„,

BAU üruijsfiMAL

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Das zweite Element der erfindungsgemässen synergistisehen Kom- - bination beruht darauf, dass die makroskopische Mijieral-ogie der neuen Produkte oder Gegenstände homogen ist. Unter Mineralogie versteht man die übliche Kombination aus chemischer Zusammensetzung, Phasen oder kristallen und ihrer Menge», Grosse, Verteilung, Bindung und Porösität· Bei makroskopischer Betrachtung(mit blossem Auge wahrnehmbar, ohne Hilfe von Vergrösserungsgläsern) sind alle vorstehend angegebenen strukturellen kennzeichen im ganzen Produkt oder Gegenstand nahezu gleich, d.h. homogene Dies wird durch Fig. 1 erläutert und durch Fig.2 kontrastiert. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung enthält ein bisheriges Produkt, wie in Fig. 2 gezeigt wird, selbst bei makroskopischer Betrachtung eine beachtliche Veränderung hinsichtlich der ^Menge, Grosse und Verteilung der verschiedenen" kristalle von einem Bereich zum anderen innerhalb des Körpers, so dass auch die chemische Zusammensetzung beachtlichen Variationen unterliegt. Während die korrosiven Schlaoken und flüssigen Metalle die verschiedenen Teile eines Körpers der in Fig. 2 gezeigten Art in unterschiedlichem Grad und Ausmass angreifen, kann gesagt werden, dass solche korrosiven flüssigen Materialien bei den erfindungsgemässen Körpern keine Unterschiede erkenntlich machen. Mit anderen Worten ausgedrückt, korrodieren und/oder erodieren (d.h. zersetzen sich) die erfindungsgemässen Körper oder Gegenstände nahezu gleiohmässig über die gesamte Oberfläche, die von Schlacken und flüssigen Eisenmetallen angegriffen (d.h. damit in Kontakt gebracht) wird. Ausserdem findet diese Zersetzung mit einer Geschwindigkeit statt, die nahezu der des sich am langsamsten zersetzenden Teilbereichs der bisherigen Körper gleichkommt.

.Das andere bedeutende Element der synergistisohen Kombination ist die mikroskopische Mineralogie· Ein Körper oder Produkt " gemäes der vorliegenden Erfindung besteht mikroskopisch im wesentlichen aus einem inaigen, venraoheenem Gemisch aus feinen Periklaskrietallen und feinen gemischten Magnesium-Spine11-Kristallen mit nahezu direkter mineralogischer Bindung dieser kristalle an ihren benachbarten Kristalls tuid wtaigstgns einem

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grösseren Teil von Periklaalrriatallen der sehr fein herausgelöste (oder ausgefällte) gemisohte Magneaium-Spinell-Kristal-Ie und diskontinuierliche Mikroaprünge enthält. Nur infolge dieser entscheidenden und notwendigen, sehr kleinen oder feinen Teilchensichtung (was im nachstehenden eingehender ■beschrieben wird) des Rohstoffs wird die vorstehend beschriebene mikroskopische Mineralogie und auch die vorstehend beschriebene, homogene makroskopische Mineralogie erreicht, ^er innigere Kontakt zwischen den fein zerkleinerten Teilchen nach dem sie zu einem frischen Körper geformt wurden bildet die Basis für die überlegene unmittelbare und verwaohaene Bindung, die sich zwischen den benachbarten Pßriklaa und Spinellkristallen entwickelt, naohde, der Körper gebrannt und gesintert wurde« Eine grössere sich ergebende Reaktionsfähigkeit solcher geform-l ten Beschickungsmaterialien führt nach dem Brennen zu einer wesentlichen Diffusionsaktivität· Ein wesentlicher oder aogar ein grösserer ^Teil der meisten Kornzwisohenräume zwieohen den ursprünglichen Magnesitteilchen verschwindet duroh eine derartig ge Diffusion wobei 3ich verwaohaene Perikla3kriaballe bilden und wobei wenigstens ein gröaserer '•'•'eil der etwas infolge der dazwischen befindlichen diskontinuierlichen Kornzwiaohenräume ' gesonderten Peroklaskristalle zu einer nahezu zusammenhängenden. Phase verbunden wird, ferner diffundiert während des Brennens J eine wesentliche Menge der apinellbildenden Oxyde in die Pari- | klaakristalle als feate Lösung und bilden nach dem Abkühlen j sehr feine Niederschläge von gemisohtem Magneaia>-Spinell sowohl innerhalb wenigstens eine» Haupbtells der ^erilclaskristalle al3 auch in Teilen ihrer Kornzwischenräume, Sowohl die letzteren niederschlage in den Kornzwisjohenräumen als auch* die auo den urop-rüngliohen teilchen der Rohstoffe, wie ζ·Β, Chrom!ft-| erz und Titandioxyd erhaltenen primären Magnesium-Spinell- | kristalle stehen zu. einem wesentlichen oder grb'S3eren Teil mit ' ihren Flächen oder Oberflächen in unmibtelbarem oder zuoammenhangt-.-ndom Konbakt mit den Flächen oder Oberflächen der benachbarben ^eriklas- oder Spinollkrlüballo. Infolge des tiLedrigen bogrenuben Gehalta an verunreinigenden Oxyden, die nledrigachmelzenda Daabaridbelle oder Phnnen bilden, aLnd nur tehr ι BAD OflJGINAL

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kleine Mengen der letzteren, z.B. Silikate oder Aluminate, meist in kleinen, vereinzelten oder isolierten Inseln zugegen, die die ausgezeichnete unmittelbare Bindung zwischen den feuerfesten "ristallphasen nicht verhüten oder verhindern, was sonst der ^aIl stein könnte, falls grössere Mengen solcher Verunreinigungen unter entsprechender Bildung von niedrig schmelzenden Filmen zwischen den feuerfesten kristallen vorhanden wären·

Wegen der beachtlichen Menge an herausgelösten Spinellkristallen, die sich in den einzelnen Periklaskristallen befinden, und/oder einer wesentlichen Anzahl von Fällen, wo primäre oder Kornzwischenraum-Spinellkristalle während des Abkühlena nach dem Sintern in Periklaskristalle hineinragen, scheint eine beacH liehe Anzahl von diskontinuierlichen MikroSprüngen wenigstens innerhalb eines grösseren l'eils dieser Periklaskriställe aufzutreten. Diea ist offeneiohtlich das· Ergebnis der Magntsium-Spinell-Kristalle mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Perlklaskriatalie, wobei die letzteren eine verhältnlamässig gerLnge Spannung besitzen· Daher schrumpfen die Spinellkrisballe vollständig oder teilweise in den Perikla,s~ kristallen langsamer "beim Abkühlen als die letzteren und veruraaohen beaohbliohe -Druckspannungen in diesen Periklaskijistallen, die häufig zu MikroSprüngen führen, wenn der Eruek _ζχι hooh wird. Diese MikroSprünge sind nahezu alle diskontinuierlloh, da sie physikalisch unterbrochen werden, beispielsweise duroh Poren, Zwischenräume von herausgelösten, eingeschlossenen Spinellkristallen usw. DLe Entwicklung dieser diakontinuieiw liehen Mikrosprünge ist, wie man annimmt, von wesentlicher und wichtiger Bedeutung IUr die ausgezeichnete Wärmeaehoolcbestiändigkeit der vorliegenden Erfindung,

Eier gemischten komplexen Magnonluo-Spinall-Kriaballe In den er-Xindtuifsgemäaeen körpern aoheinen haupbaäohlloh aus Ifcigneaium-< orthobit»n»b (2 MgO . MO₂) oder einer f es ben Lösung iron Horoohronib (MgO · Or^Oi) und iilagneeiumorbhobibanaii να beahohen. N_atü»li^h eritisüil Siaenoxyd »!■ ^θ₂ ^Ο3 ^{und AimniQiuiD}-oxyd »1» Al₀O_n,, iie beide in der Beuohiokungemaase nein können,

BAD

einen Teil des Gr₂O₅ und /oder TiO₂ in dem Spinellgitter, das als Magnesio-Ferrit (MgO „ Fe₂O₅) und/oder "Spinell" (MgO . Al₀O_x) bezeichnet werden kann, wobei sie sioh in den hauptsächlichen im vorstehenden beschriebenen Spinellkristallen in fester lösung befinden. Ausserdem ersetzt Eisenoryd das als FeO in der Beschiokungsmasse sein kann, einen Teil des MgO in dem Gitter der ^eriklas- und Spinellkristalle.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, alle geeignete Rohstoffe so zu mahlen, dass nahezu alle Teilchen (d.h. wenigstens 99 Gewo-#) nicht grosser als 149 Mikron sind« Obgleich die kleinste Teilchengrösse bis zu 0,1 Mikron absinken kann, soll eine wesentliche Menge an überaus

da
feinen Teilchen vermieden werden,-sonst ein übermässiges Schrumpfen beim Brennen auftritt, wodurch es notwenüLg wäre, übermässige Mengen an Zusätzen zuzugeben, um die rohen, zerklei* nerten feuerfesten keramischen Stoffe zum Formen geeignet, zu machen. Allgemein soll die Menge der Teilchen unter 1 Mikron weniger als 5 Gew.-$ ausmachen. Die Rohstoffe können zu so .j feinen Teilchengrössen zweckmässigerweise in einer Strahlmühle zerkleinert werden, wobei der teilweise gemahlene Rohstoff in einem mit hoher Geschwindigkeit fliessenden Gasstrom (z,B₀ Ir t oder Dampf) eingeführt wird, der gegen einen , den gleichen Stoff enthaltenden, mit hoher Geschwindigkeit entgegenströmenden Gasstrom oder gegen eine feste Oberfläche gerichtet ist. In beiden Fällen werden die Rohstoffteilchen infolge des Aufpralle bei hoher Geschwindigkeit auf eine andere feite Sufe- < stanz zu der erforderlichen feinen Grosse zerkleinert. Jeder . ' Rohstoff wird gewöhnlich gesondert zerkleinert, jedoch kann die Feinzerkleinerung falls gewünscht, nach der entspreehenden Zusammenstellung des Besohiokungsgemisehes vorgenommen werden·

Das Verformen des Besohiokungegemiachs zu Produkten oder genständen In die gewünschte Form kann nach Jeden geeig&eten Verfahren vorgenommen werden, wobei viele dem iTftofettltan totk«mt sind, wie ζ·Β· (Hessen, Preesen, Strangpressen uiw« Nach de* Verformen prird die Käse· gehärtet und/oder getrocknet, je nach dem wie es für das besonder» Varformungsverfihreti Üblich ist. Schliesslich werden die frisch geformten Gegenstände bei

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wenigstens etwa 1.60O⁰O (vorzugsweise 1.600-1.800⁰C) solange gebrannt bis sich eine wie vorstehend beschriebene stark zusammenhaltende Sinterung und Bindung der -kristalle entwickelt ■und danach auf Raumtemperatur nach herkömmlichem oder, gewünschtem Verfahren abgekühlt.

Zur Erläuterung eines bevorzugten Verfahrens zur Durchführung der vorliegenden Erfindung wurden als Beispiel zwei ^eschickmgg gemische aus folgenden Rohstoffen hergestellt, die die angegebene typische -Analyse und Zusammensetzung haben Calle Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen).

1) 77$ calciniertes Magnesit (98,45$ MgO, 0,66$, 0,16$ SiO₂, 0,149* Fe₂O₅, 0,12$ Glühverlust),

2) 2096. Chromerz mit geringem Kieeelerdegehalt aus Transvaal (46,5$ Cr₂O₃, 26,2$ PeO + Pe₂O₃, 13,4$ Al₂O₃, H₁OJi HgO, 0,9$ SiO₂) und

3) 3$ zur Plattenherstellung verwendetes Titandioxid. (99$ mindestens TiO₂» 0,1$ maximal Fe₂O₃, 0,20$ maximal SO₅).

Alle drei Rohstoffe wurden zu einem feinen Pulver verkleinert, bei dem weniger als 5 Gew.-$ aus Teilchen bestand, die grosser als 44 Mikron waren und weniger als 5 Gew.-$ aus Teilchen bestanden, die kleiner als 1 Mikron waren·

Beispiel 1

Das feuerfeste keramische Beschickungegemisch bestand aus 924 Gramm zerkleinertem Magnesit, 240 Gramm zerkleinertem Chromerz und 36 Gramm zerkleinertem Titandioxyd. Ein Brei wurde durch Zugabe dieses ^üemischs zu 200 ecu einer ^enzollösung die 10 g Paraffinwachs als, Bindemittel aur Verfestigung des ,frisch geformten Körpers und 1,5 g Ölsäure als Entflookungsmittel für das zerkleinerte feuerfest· Material enthielt, hergestellt. Der Brei wurde in rotierenden Behältern etwa 20 Btunden lang gemischt, und danach in eine Ponn gegossen, in der sich nach dem erstarren ein Blook von 10 χ 10 χ 4 cm bildete. Dann wurde der irisch geformte Block bei 65⁰C getrocknet .

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und "bei 165O⁰C 24 Stde lang gebrannte Der dabei entatandene gebrannte Körper hatte: a) eine in ^ewichts-y^ berechnete analytische Zusammensetzung von 3,0;$ TiO₂, 9*5/6 Gr₂O^, 78,5$ MgO, 5,5?ί Fe₂O₃, 2,7?δ Al₂O₅, 0,3$ SiO₂ und Ö,5# OaO, b) einen, ausgezeichnet hohen Grad an mineralogischer Bindung zwiachen dem innigen verwachaenen Gemisch von Periklas-Kristallen und gemischten Magnesium-Spinell-Kristallen, wobei fast alle -^eriklaa-Kristalle feine herausgelöste Magnesium-Spinell-^ristalle enthielten und wenigstens ein gröaserer Teil der Periklas-Kristalle diskontinuierliche Mikrosprlinge besass, c) eine hohe Brenndichte von 3,27 g/cBr und &) eine gering erscheinende Porösität von 6,67 g/cm .

Beispiel 2

Dieses Beispiel entsprach dem -öeispiel 1 mit der Abweichung, dass 4,0 g Lecithin anstelle von 1,5 g Ölsäure als Entflockungs» mittel verwendet wurden«, lieben sowohl nahezu geleichen mikroskopischen und makroskopischen mineralogischen Eigenschaften als auch gleicher analy ti seller Zusammensetzung wie der gebrannte Block des -Öeiapiela 1 hatte der gebrannte Blook dieses Bei- > spiels eine hohe Brenndiohtö von 3,28 g/cm und eine gering erscheinende Porösität von 6,82 g/cm ·

Die einzigartigen verbesserten erfindungsgemässen iürgebniaae sowie die kritisch Bedeutung des analytischen Titanoxydgehalts werden anhand üos nachfolgenden Tabelle besjer yerstanden. Die angegebenen Ä: ^:μϊι beziehen sich auf gegossene Zieg9ln_f die für mit Sauerstoff arbeitende ühomaaöfen verwendet werden, [ bei denen es sich entweder um a) etwa 32 kg schwere Blöcke 45y7 om hoch und 7,6 om stark mit einer konisch verlaufenden ! M ei te von 20^3 om an ein@iB J%d© und 30 ₁3 QM sm anderen Enc&e j oder b) Block© von 11 ti» 22 kg, 45»7 om hoch und 11,4 cm j stark mit einer konisch verlaufenden Weite von 8₈§ om m, @ raid 11,3 em" an der andares 8®ij&« isaßdelta» Bei dem s,1d Iböskl9ki?ngeisa'feerlal verwendetea Mftgnesit und 'MLtBMaLozyX .iei© ©ioli im Sse im vo?0*ehenden Beispiel beschriebyua ί«Βΐ.,-ν/ für äie@® SifiigsXii y^y^onaeis© Oiiromers bes-ögaad. aue etna

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anderen Sorte aus der Gegend von Transvaal, Südafrika mit derfolgenden typischen Analyse: 43,8 Gew.->£ Cr,,O-,, 17,·}- Göv/.-ί,ο FeO, 8,9 Gew·-^ Fe₂O₅, 15,0 Gew.-# Al₂O₃, 11,7 Gew.-/* MgO und 3,2 Gew·-^ SiOp· Die makroskopische und mikroskopieehe Mineralogie dieser Ziegelprodukte war nahezu mit der der vorstehenden Beispiele identisch.

labeile

	0 30 70	2	3	4	5	6	7
1	Gew.ji
Besehickungsgemisoh,	2 20 78	3 20 77	5 20 75	1§ 10 . 80	10 25 65	15 5-30 80-55
Titandioiyd Chromerz Magnesit	Analytische Zusammensetzung (Gew.->S)

TiO2	0	3|28	2,0	3,0	5,0	10,0	10,0	15,0
Cr2O5	13,2	8,7	8,7	8,7	4,4	10,95	2,2-13,1
MgO	72,7	79,6	78,6	76,6	80,4	67,3	79,8-58,0
Ie2O,	8,0	5,4	5,4	5,4	2,1	6,7	1,4-8,0
H2O3	4,5	3,0	3,0	3,0	1»5	3,75	0,8-4,5
SiO2	V-	0,8	0,8	0,8	0,3	0,9	0,3-1,0
QaO	0,5	0,5	0,5	0,5	0,3	0,4	0,5-0,4
Gesamtmenge an ber.Spinell- kristallen b)	36,2	28,3	30,4	34,6	33,0	51,0	37,6-67,6
Wäre·aoho0k (Durchgänge)	(a)	1	2	.2	7	5	1
Sohlaokekorrosion (Veränderung der 8-lärke, fi) 17	5	5-10	5-20	5	5
Weh be (g/onr5)	3,19	3,29	3,33	3,20	3,15	3,25- 3,35

Bruohmodul beL₀

1,32O⁰O (kg/W) - - 146 105 84 91

·) Die f*ob· aorbraoll bereite während der 3choak«rhltzuug im Ofen·

1/ äertohpet auf der Baals, daaa durth dl· oxyilfruid^ aphiri während dea Brennen· iuid Sintern naheen alle 01yd· Ln 8ov» τοη %pinellblld«n4*ai Ρβ,,Ο, voriiegiix.

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BAD ORiGINAL

Die Daten "bezüglich der Wärmeschoekbeständigkeit wurden dadurch erhalten, dass man Probestücke von 2,5 x 2,5 x 7t 5 cm aus den Ziegeln herausschnitt und eie einem rigorosen Wärmeschocktest unterwarf, bei dem man die Proben in einen auf 1,400⁰C erhitzten Ofen gab und sie darin hielt, bis sie durch und durch auf 1.400°C erhitzt worden waren (etwa 5 Minuten), Dann wurden die proben in Baumtemperatur gebracht und darin auf Raumtemperatur gekühlt. Dies bedeutet einen Durchgang. Falls eine Probe ine zwei oder mehrere Stücke zersprungen oder gebrochen war, wurde der Test als beendet angesehen. Sonst wurde der Durchgang wiederholt, bis ein derartiges Springen oder Serbrechen stattfindet. Die Gesamtzahl der bis zu diesem Zeitpunkt abgeschlossenen Durchgänge wird in der Tabelle angegeben. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass nur die Ziegeln mit dem kritischen erfindungsgemässen Titanoxydgehalt mehr als einen Durchgang dieses Tests überstanden. Ausserdem retten Veränderungen in der Zusammensetzung anderer analytischer Komponenten nicht die schwache Wärmeschockbeständigkeit, die infolge der ausserhalb des kritischen Bereichs liegenden Titanoxydkonzentrationen vorlag, was durch die Daten für verschiedene Ziegelproben in Spalte 6 der Tabelle gezeigt wird, Ferner geht aus der Tabelle hervor, dass die ausgezeichnete Wärmeschockbeständigkeit nicht von einer besonders grosseren oder kleineren Gesamtmenge an Spinellkristallen abhängt, und dass gewisse Ziegeln alt gleichen Gesamtmengen an Spinellkristallen eine ausgezeichnete oder eine schwache W&rmeachock-Beständigkeit aufwiesen, die in der Hauptsache davon abhing, ob sie die kritische analytische Titanoxydkonzentration enthielten oder nicht.

Die gute erfindungsgemässe Beständigkeit gegenüber Thomasschlacke wurde dadurch nachgewiesen, dass man Proben von * 3,75 ζ 2,5 x 3,75 cm aus den Ziegeln herauasohhitt und diese in einen mit Gas-Sauerstoff beheizten Ofen mit oxydierender Atmosphäre gab. Bei 1»7oo°C wurden die Proben etwa 2,5 bis 3 Stunden lang mit ihrer grössten Oberfläche nach oben gerichtet I gleichmäseig 60 mal pro Stunde#durch einen nach abwärts gerichteten Strom aus eisenhaltigen ThomasschlaokentrÖpfchen geführt, bis insgesamt 3 kg Schlacke vorbraucht waren. Die

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Schlacke war eine "bei der Herstellung von Thomasstahl erhaltene Schlacke und hatte die folgende Zusammensetzung: 23,75 Gew.-$-Fe₂O₅, 25,94 Gew*$ SiO₂, 40,86 3ew_#-# CaO, 6,25 Gew.-$> MgO und 3,20 Gew.-# Al₂O₅. Am Ende des Tests wurde die durchschnittliche Stärke der mit der Schlacke in Berührung gekommenen Teile der Proben gemessen und mit der ursprünglichen Stärke von 1,25 cm verglichen. Die in der Tabelle gezeigten Ergebnisse werden als prozentuale Veränderung der Stärke ausgedrückt.

In der Tabelle werden auch die relativ hohen Dichten;und BruchmocLule beim Biegen bei erhöhter Temperatur angegeben, die bei den erfindungsgemässen Produkten oder Gegenständen erzielbar sind.

Zur Erzielung einer optimalen Wärmeschockbeständigkeit wird es vorgezogen, die analytische Zusammensetzung der neuen Produkte so zu begrenzen, dass diese im wesentlichen aus 5 bis 12 Gew.-S^ TiO₂, 0,8 bis 25 Gew.-5^ Or₂O₅, 45 Ms 92 Gew.-$ MgO, wobei die Summe von TiO₂ und Cr₂O₅ und MgO wenigstens 80 Gew.$ beträgt, bis zu 15 Gew.-fo Fe₂O₅, weniger als 7»5 Gew.-^ Al₂O₅, weniger als 2 Gew.-fo SiOp und weniger als 1 Gew.-^ CaO bestehen.

Nach der herkömmlichen Praxis auf dem ^ebiet der Herstellung von feuerfesten keramischen Produkten wurde die Erfindung bezüglich der analytischen ^aten so definiert, als ob die-verschiedenen Bestandteile als einfache Oxyde (z.B. TiOp, Cr₂O.,, MgO usw.) vorlägen, «obgleich sie auch als Oxyde anderer oder unterschiedlicher Oxydationszustämde (z.B. FeO, TipO- usw.) vorliegen können. Meistenteils sind sie in komplexer, gebundener Form in kristallen, wie z.B. Periklaskristallen, Magnesium-Spinell-Kristallen und Silikaten zugegen. Dies entspricht den allgemein üblichen chemischen Analysen, bei denen die Bestimmung aufgrund der Men^e der kationischen Bestandteile (z.B. Ti, Cr, Mg usw.) in der Oxydmasse vorgenommen wird, die dann quantitativ als die üblichere Oxydform ausgedrückt wird.

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Claims (2)

PA T El iD ANSPRÜCHE

1. Geformtes, gesintertes, keramisches, feuerfestes Produkt "bestellend aus 3 Ms weniger als 15 Gew.-$ TiO₂, 0,0 Ms 25 Gew.~$ Gr₂O,,, 40 Ms weniger als 95 Gew.-$ MgO, wobei die Summe iron IDiO₂ und Cr₂O, und MgO wenigstens 75 Gew.-$ beträgt, Ms zu 15 Gew*-$ Fe₂O,,, weniger als 7>5 Gew.-$ AlgO^, weniger als 2 Gew.-^ SiO₂ ¹³³³^^{- weni}S^{er als} ^ G-ew·-^ CaO, mit einer makro?- skopiscli homogenen Mineralogie, einer mikroskop!scnen Struktur, die im wesentlichen aus einem innigen verwachsenen Gemisch von Periklas-Kristallen und gemischten M_agnesium-Spineli-Kristallen} mit nahezu unmittel"barere mineralogischer bindung dieser kristalle an die ihnen "benaclibarten Kristalle Gesteht wobei wenigstens ein grösserer Teil der J^eriklas—Kristalle feine herausgelöste Magnesium-Spinell-Kristalle und diskontinuierliche Mikrosprünge enthält.

2. Keramisches feuerfestes Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es Titandioxyd als_ 5 Ms 12$ TiOg₁ das Magnesium &'-j_40 Ms 95$ MgO enthält und die Summe von TiO O^ + MgO wenigstens 80 $ "beträgt.

Für Corhart Refractories Company

Louisville, Kentucky, YStA,.

Rechtsanwalt

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