DE1571533B1 - BURNED FIREPROOF SILICONE EARTH SHAPED BODY - Google Patents

BURNED FIREPROOF SILICONE EARTH SHAPED BODY

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DE1571533B1
DE1571533B1 DE1965H0057583 DEH0057583A DE1571533B1 DE 1571533 B1 DE1571533 B1 DE 1571533B1 DE 1965H0057583 DE1965H0057583 DE 1965H0057583 DE H0057583 A DEH0057583 A DE H0057583A DE 1571533 B1 DE1571533 B1 DE 1571533B1
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Germany
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silica
titanium dioxide
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stones
percent
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DE1965H0057583
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Raymond E Birch
Ben Davies
Donald F King
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Harbison Walker Refractories Co
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Harbison Walker Refractories Co
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica

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Description

Die Erfindung betrifft einen gebrannten, feuerfesten Kieselerde-Formkörper hoher Festigkeit gegenüber Abrieb, Wärmeschock, erhöhter Dichte und guter Wärmeleitfähigkeit, aus einem feuerfesten Ansatz, der aus 90 bis 98 Gewichtsprozent Kieselerde-Gestein, 1 bis 5 Gewichtsprozent Calciumoxid und Magnesiumoxid sowie höchstens 1,5 Gewichtsprozent AI,0, und Alkahen aus dem Gestein sowie Ti02 besteht.The invention relates to a fired, refractory silica shaped body of high resistance to abrasion, thermal shock, increased density and good thermal conductivity, from a refractory approach consisting of 90 to 98 percent by weight of silica rock, 1 to 5 percent by weight of calcium oxide and magnesium oxide and a maximum of 1.5 Weight percent Al, 0, and alkali from the rock and Ti02.

Nebenprodukt-Koksöfen sind lange schmale Kammern, die mit Kieselerde-Steinen ausgekleidet sind und gewöhnlich miteinander in Batterien von 100 oder mehr Kammern vereinigt sind. Die Kammern sind voneinander durch Wände aus Kieselerde-Steinen getrennt, die ebenfalls die - Erhitzungsleitungen einschließen, welche die Wärme für das Verkoken der Kohle zuführen. Auf Grunä dieser Anordnung werden die Verbrennungsgase aus den Erhitzungsleitungen und die gasförmigen Verkohlungsprodukte zu jedem Zeitpunkt getrennt voneinander gehalten.By-product coke ovens are long, narrow chambers lined with silica bricks and usually united together in batteries of 100 or more chambers. The chambers are separated by walls of silica bricks, which is also the - include heating ducts which supply the heat for the coking of coal. By virtue of this arrangement, the combustion gases from the heating pipes and the gaseous char products are kept separate from each other at all times.

Bei dem Betrieb von Koksöfen werden dieselben für eine Beschickung durch ein Einsetzen der Türen vorbereitet. Die Kohle wird sodann in die Verkokungskammern eingeführt und der Brennzyklus begonnen. Das Verkoken ist normalerweise in 14 bis 18 Stunden in Abhängigkeit von der Breite des Ofens und der in Anwendung kommenden Temperatur abgeschlossen. Nachdem der Verkokungszyklus abgeschlossen ist, werden die Türen entfernt und der Koks aus den Kammern durch einen elektrisch angetriebenen Stempel in den Abschreckwagen gedrückt. Der Abschreckwagen überführt den heißen Koks zu der Abschreckstation, wo der Koks vermittels Aufsprühen von Wasser abgekühlt wird. Nachdem der Koks aus dem Ofen herausgedrückt worden ist, werden die Türen wieder eingesetzt, und der Ofen ist für die erneute Aufnahme einer Beschickung vorbereitet. Das wesentliche in Anwendung kommende feuerfeste Material für den Aufbau von Nebenprodukt-Koksöfen stellt Kieselerde-Stein dar. Kieselerde-Stein weisen zwei arteigene Eigenschaften auf, durch die sich dieselben für ein derartiges Anwendungsgebiet anbieten. Diewichtigere Eigenschaft besteht in deren Volunienstabilität bei Arbeitstemperaturen des Koksofens. Die reversible Wärmeausdehnung der Kieselerde-Steine ist im wesentlichen unter etwa 575'C abgeschlossen. Somit tritt die fortgesetzte Hochteinperatur-Ausdehnung, die man wie bei anderen Arten feuerfester Steine feststellt und die bei dem Aufbau berücksichtigt werden muß, bei dem Anwenden von Kieselerde-Steinen nicht auf. Die andere spezielle Eigenschaft der Kieselerde-Steine besteht in deren Fähigkeit, hohen Belastungen zu widerstehen und bis innerhalb weniger Grade deren eigentlichen Schmelzpunktes von 1730'C starr zu bleiben. So versagen herkömmliche, erstklassige Kieselerde-Steine nicht bei einem -Belastungstest von 17,5 kg/cm2, bis eine Temperatur von etwa 1635 bis 1660'C erreicht ist, und quahtativ besonders hochwertige Kieselerde-Steine, wie z. B. in der USA.-Patentschrift 2 351204 offenbart, bei denen sich der Gesamtgehalt an Tonerde, Titandioxid und Alkalien auf nicht mehr als 0,5 Gewichtsprozent beläuft, bestehen einer Belastung von 17,5 kg/cm2 bis zu einer Temperatur von etwa 1690 oder sogar 1700'C. When operating coke ovens, they are prepared for loading by inserting the doors. The coal is then introduced into the coking chambers and the burn cycle commenced. Coking is typically completed in 14 to 18 hours depending on the width of the oven and the temperature being used. After the coking cycle is complete, the doors are removed and the coke is pushed out of the chambers by an electrically powered ram into the quench cart. The quenching carriage transfers the hot coke to the quenching station, where the coke is cooled by spraying water on it. After the coke has been pushed out of the furnace, the doors are reinserted and the furnace is ready to resume a load. The main refractory material used for the construction of by-product coke ovens is silica stone. Silica stone has two inherent properties that make them suitable for such an area of application. The more important property is their volume stability at working temperatures of the coke oven. The reversible thermal expansion of the silica stones is essentially complete below about 575 ° C. Thus, the continued high temperature expansion noted as with other types of refractory bricks and which must be considered in construction does not occur with the use of silica bricks. The other special property of silica stones is their ability to withstand high loads and to remain rigid within a few degrees of their actual melting point of 1730'C. Conventional, first-class silica stones do not fail in a stress test of 17.5 kg / cm2 until a temperature of around 1635 to 1660'C is reached. As disclosed in USA. Patent 2,351,204, in which the total content of alumina, titania, and alkalis does not amount to more than 0.5 weight percent, consist of a load of 17.5 kg / cm2 up to a temperature of about 1690 or even 1700'C.

Bei dem Koksofenbetrieb ergibt sich, daß die höchsten Temperaturen in den Ofenwänden auftreten. Diese Wände sind ebenfalls sehr schnellen Temperaturveränderungen unterworfen. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß, obgleich die Wandtemperatur selten unter 540'C abfällt und somit ein Abplatzen auf Grund von Wärmeschock kein ernsthaftes Problem darstellt, es sich jedoch um einen Faktor handelt, der berücksichtigt werden muß, Die normalerweise in den Ofenwänden festgestellte höchste Temperatur beläuft sich auf etwa 1540'C, so daß die mechanische Festigkeit der Kieselerde nicht in Frage gestellt wird.The coke oven operation shows that the highest temperatures occur in the furnace walls. These walls are also very rapid in temperature changes subject. However, experience has shown that, although the wall temperature rarely drops below 540'C and therefore no flaking due to thermal shock is a serious problem, but it is a factor that needs to be taken into account The highest temperature normally found in the oven walls amounts to about 1540'C, so that the mechanical strength of the silica does not is questioned.

Die Wände des Koksofens werden einer erheblichen Abriebwirkung während des Beschickens und bei dem o Herausdrücken des Kokses in den Abschreckwagen unterworfen. Die Ofenkammer ist selbst schon verjüngt ausgeführt woren, um so die Abriebwirkung an der Wand weitestgehend während des Herausdrückens zu verringern. Daher steht die Fähigkeit der Wandsteine, wirksam den Abriebwirkungen des Kokses zu widerstehen, in einem direkten Verhältnis zu der Lebensdauer einer Koksofenbatterie. Wie weiter oben erläutert, wird die für das Verkoken erforderliche Hitze aus den Erhitzungsleitungen zugeführt, die in den Kieselerdewänden eingeschlossen sind. Somit stellt die Wärmeleiffähigkeit des Wandmaterials einen wichtigen Faktor für die Wärmeübertragung von diesen Erhitzungsleitungen aus zu diesem Koks dar. Es versteht sich, daß ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit einen wirtschaftlicheren Betrieb des Koksofens als ein Material n-üt einer geringeren Leitfähigkeit bedingen würde.The walls of the coke oven are subjected to substantial abrasive action during the charging and in which o pushing out of the coke in the quench shuttle. The furnace chamber itself is already tapered in order to reduce the abrasion effect on the wall as much as possible while it is being pushed out. Thus, the ability of the wall bricks to effectively withstand the abrasive effects of coke is directly related to the life of a coke oven battery. As explained above, the heat required for coking is supplied from the heating pipes that are enclosed in the silica walls. Thus, the thermal conductivity of the wall material is an important factor for the heat transfer from these heating lines to this coke. It is understood that a material with a high thermal conductivity would result in a more economical operation of the coke oven than a material with a lower conductivity.

Bei einem derartigen speziellen sowie weiteren allgemeinen Anwendungsgebieten ist es bezüglich gebrannter, feuerfester Formkörper auf der Grundlage von Kieselerde erforderlich, daß dieselben eine Kombination aus Eigenschaften aufweisen sollten, und zwar hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb und Wärmeschock sowie erhöhte Dichte zwecks besserer Wärmeleitfähigkeit.In such a special and other general areas of application it is with regard to fired, refractory moldings based on silica required that they should have a combination of properties, namely high resistance to abrasion and thermal shock as well as increased Density for better thermal conductivity.

In diesem Zusammenhang vermochten die einschlägigen vorbekannten Produkte keineswegs zu befriedigen. Die einschlägigen Quarzitformkörper enthielten zwar gelegentlich relativ geringfügige Mengen an Titandioxid, dies jedoch lediglich als Verunreinigung. Es ist bekanntgeworden (französische Patentschrift 1410 114), zum Herstellen feuerfester Auskleidungen ein Quarzitmaterial auf eine über 500'C liegende Temperatur zu erhitzen und sodann einer hydrothermalen Behandlung bei einer Temperatur von etwa 200'C zu unterwerfen. Hierbei wird dem vorerhitzten Quarzit in einer entsprechenden Vorrichtung Calciumhydroxid zugesetzt, wobei gegebenenfalls auch Quarzpulver, Titandioxid, Sulfitablauge oder Melasserückstände zugesetzt werden können, um eine bessere Verformbarkeit in entsprechende Formkörper zu erzielen. Im Anschluß hieran erfolgt dann das Überführen in entsprechende Fornikörper in Autoklaven zwecks Ausführen der genannten hydrothermalen Behandlung.In this context, the relevant previously known products were in no way able to satisfy. The relevant quartzite moldings occasionally contained relatively small amounts of titanium dioxide, but only as an impurity. It has become known (French patent 1 410 114) to heat a quartzite material to a temperature above 500 ° C. for the production of refractory linings and then to subject it to a hydrothermal treatment at a temperature of about 200 ° C. Calcium hydroxide is added to the preheated quartzite in a suitable device, with quartz powder, titanium dioxide, sulphite waste liquor or molasses residues also being able to be added in order to achieve better deformability into corresponding shaped bodies. This is then followed by the transfer into the corresponding mold bodies in autoclaves for the purpose of carrying out the hydrothermal treatment mentioned.

Es sind weiterhin Untersuchungen bekanntgeworden (Brit. Cer. Soe. Band 59 [1960], S. 1 bis 15), die dahingehen, die Wirkung eines Zusatzes von Titandioxid auf Siliciumdioxid auf die Kristobalitumwandlung festzustellen.Studies have also become known (Brit. Cer. Soe. Volume 59 [1960], pp. 1 to 15) which aim to determine the effect of adding titanium dioxide to silicon dioxide on the crystallite conversion.

Es ist ebenfalls ein Kieselerde-Stein mit einem Gehalt an Titandioxid von 0,1 bis 0,5111, bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 2 662 021). Durch derartig geringe Prozentanteile an Titandioxid erhält man jedoch keine Verbesserung der entsprechenden physikalischen Eigenschaften.There is also a silica stone with a titanium dioxide content 0.1 to 0.5111, become known (USA. Patent 2,662,021). However, such a low percentage of titanium dioxide does not result in any improvement in the corresponding physical properties.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, einen Formkörper der genannten Art auf der Grundlage von Kieselerde zu schaffen, der wesentliche Verbesserungen bezüglich der Abriebfestigkeit, der Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärmeschock sowie bezüglich verbesserter Dichte aufweist.The object of the invention is now to provide a Moldings of the above Kind based on silica too create significant improvements in terms of abrasion resistance and durability to thermal shock as well as to improved density.

Der erfindungsgemäße Formkörper ist nun dadurch gekennzeichnet, daß etwa 2 bis 5 Gewichtsprozent Ti02 als ein getrennter Ansatzbestandteil vorliegen.The shaped body according to the invention is now characterized in that about 2 to 5 percent by weight of TiO2 is present as a separate batch component.

Weitere kennzeichnende Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further characterizing features emerge from the subclaims.

Ein besonders wertvolles Steinmaterial zeigt bezüglich der chemischen Analyse des Ansatzes nicht mehr als etwa 0,5 0/, insgesamt an den Bestandteilen Tonerde (A1,0,), Titandioxid (Ti02) und Alkalien (Na,0 und K,0). Für herkömmliche Kieselerde-Steine können sich die Mengen dieser Bestandteile in dem Aggregat bis zu etwa 0,8 bis 1,501, belaufen. In dem Fall eines besonders wertvollen Steinmaterial zeichnet sich die Zusammensetzung weiterhin dadurch aus, daß auf Grund der chemischen Analyse Calciumoxid und/oder Magnesiumoxid in einer Gesamtmenge von wenigstens dem 3,3fachen des Gehaltes an Tonerde, Titandioxid und Alkalien in dem Kieselerde-Stein vorliegen. Die Gehalte an Calciumoxid (Ca0) und Magnesiumoxid ergeben sich durch den Zusatz des Bindemittels, und zwar gewöhnlich der handelsüblichen Hydrate. Das Kieselerde-Gestein oder der Quarzit, wie er in den Massen angewandt wird, kann eine beliebige Art sein, wie sie üblicherweise zum Herstellen von Kieselerde-Steinen angewandt wird, wobei der Reinheitsgrad dadurch bestimmt wird, ob ein regelmäßiges oder besonders wertvolles Steinmaterial hergestellt werden soll. Im bergbautechnisch gewonnenen Zustand kann das Kieselerde-Material aus Quarzit in massiver Form oder einem agglomerierten Quarzit-Stein bestehen. Es sind auch weitere Formen der für die Kieselerde-Steinherstellung angewandten Kieselerde-Gesteine geeignet.A particularly valuable stone material shows no more than about 0.5% in terms of the chemical analysis of the batch, in total of the components alumina (A1.0,), titanium dioxide (Ti02) and alkalis (Na, 0 and K, 0). For conventional silica bricks, the amounts of these ingredients in the aggregate can range up to about 0.8 to 1.501 . In the case of a particularly valuable stone material, the composition is further characterized in that, based on the chemical analysis, calcium oxide and / or magnesium oxide are present in the silica stone in a total amount of at least 3.3 times the content of clay, titanium dioxide and alkalis. The contents of calcium oxide (Ca0) and magnesium oxide result from the addition of the binder, usually the commercially available hydrates. The silica rock or quartzite as used in the masses can be of any type commonly used for making silica stones, the degree of purity being determined by whether a regular or particularly valuable stone material is being made target. In the state obtained by mining, the silica material can consist of solid quartzite or an agglomerated quartzite stone. Other forms of the silica rocks used for silica stone manufacture are also suitable.

Das erfindungsgemäße angewandte Titandioxid (Ti0,) wird als ein getrennter Ansatzbestandteil (d. h. zusätzlich zu dem TiO, das als eine Verunreinigung in dem Kieselerde-Gestein vorliegt) zugesetzt. Erfindungsgemäß ist ein Produkt der Pigmentqualität bevorzugt. Ein derartiges Titandioxid wird gewöhnlich aus einem Strömungsmittel niedergeschlagen oder kondensiert. Vorzugsweise ist das Oxid in einem derartigen Ausmaß feinverteilt, daß praktisch alle Teilchen eine Größe von 5 Mikron oder kleiner aufweisen. Dieser Feinheitsgrad ist wichtig, um einen ausreichend dichten Stein zu erhalten, und kann zu diesem Zweck als kritisch betrachtet werden. Es wird in denAnsatz in beliebigerWeise eingearbeitet, wodurch sich eine gründliche Dispersion des Titandioxides in dem Ansatz ergibt. Es werden etwa 2 bis 5 0/" bezogen auf den Ansatz an Titandioxid, angewandt, wobei ein Bereich von etwa 3 bis 40/, bevorzugt ist.The applied titanium dioxide (TiO,) of the present invention is added as a separate batch ingredient (i.e., in addition to the TiO which is present as an impurity in the silica rock). According to the invention, a pigment grade product is preferred. Such titanium dioxide is usually precipitated or condensed from a fluid. Preferably the oxide is finely divided to such an extent that virtually all of the particles are 5 microns or smaller in size. This degree of fineness is important to obtain a sufficiently dense stone and can be considered critical for this purpose. It is incorporated into the batch in any number of ways, which results in a thorough dispersion of the titanium dioxide in the batch. There are about 2 to 5 0 / "based on the mixture of titanium dioxide used, with a range of about 3 to 40 /, is preferred.

Das als Bindemittel angewandte Calciumoxid kann üblicherweise handelsübliches hydratisiertes Calciumoxid sein. Es kann ebenfalls Dolomit-Calciumoxid (Ca0 - Mg0) angewandt werden und wird in gleicher Weise gewöhnlich als das Hydrat zugesetzt. Wenn lediglich Magnesiumoxid (Mg0) angewandt wird, ist es bevorzugt, ein leicht gebranntes Magnesiumoxid (kaustisches Magnesiumoxid) anzuwenden. Bezüglich dieser Arbeitsweisen sind alle einschlägigen Schritte auf dem Gebiet des Herstellens von Kieselerde-Steinen bekannt. Das dem Ansatz zugesetzte Calciumoxid oder Magnesiumoxid wird als Bindemittel betrachtet, da dasselbe sowohl als Bindemittel in dem gebrannten dient als auch den nicht gebrannten Steinen mechanische Festigkeit verleiht. Bei dem Herstellen von Kieselerde-Steinen wird Calciumoxid gewöhnlich in Mengen von 1 bis 5 0/, (auf der Grundlage von Ca0) angewandt, und weniger oft findet Magnesiumoxid Anwendung.The calcium oxide employed as the binder can usually be commercially available hydrated calcium oxide. Dolomite calcium oxide (Ca0 - Mg0) can also be used and is usually added as the hydrate in the same way. When only magnesia (MgO) is used, it is preferable to use a lightly burned magnesia (caustic magnesia). With regard to these procedures, all relevant steps in the field of producing silica bricks are known. The calcium oxide or magnesium oxide added to the batch is considered to be a binder since it serves both as a binder in the fired stone and provides mechanical strength to the unfired stone. In the manufacture of silica bricks calcium oxide is usually used in amounts of 1 to 5 0 / (on the basis of Ca0), and less often magnesium oxide is applied.

Die erfindungsgemäßen Kieselerde-Steine werden gewöhnlich vermittels einer Presse, einer Schlagpresse oder vermittels eines manuellen Verformungsverfahrens nach den herkömmlichen Arbeitsweisen hergestellt, wie sie zum Herstellen von qualitativ sehr hochwertigen und herkömmlichen feuerfesten Materialien aus Kieselerde entwickelt worden sind. In den folgenden Ausführungsbeispielen findet das herkömmliche Verfahren unter Anwenden einer Presse zum Herstellen der Kieselerde-Steine Anwendung. Die Einzelbestandteile werden zerkleinert und gründlich miteinander vermischt, um so ein typisches Produkt zum Herstellen von Steinen in der folgenden Weise herzustellen: Kieselerde: Prozentsatz -3,2 + 1,65 mm Maschenweite ...... 10 -1,65 + 0,59 mm lichte Maschenweite 30 -0,59 - 0,21 mm lichte Maschenweite 16 -0,21 mm lichte Maschenweite ...... 44 Es werden etwa 5 Gewichtsprozent Wasser und etwa 10/0 konzentrierte Sulfitablauge als vorübergehendes Bindemittel zugesetzt. Die Masse wird zu Steinen mit Abmessungen von 22,8 - 11,4 - 7,6 cm unter einem Druck von 560 kg/cm2 verpreßt. Der Stein wird sodann aus der Presse entfernt und etwa 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 120'C getrocknet. Der getrocknete Stein wird sodann in einem Tunnelofen 5 Tage lang gebrannt, wobei eine höchste Temperatur von 1480'C erreicht wird.The silica bricks of the present invention are usually made by means of a press, an impact press, or a manual forming process in accordance with the conventional procedures developed for the manufacture of very high quality and conventional refractories from silica. In the following working examples, the conventional method using a press is used to manufacture the silica bricks. The individual components are crushed and thoroughly mixed together to produce a typical product for making stones in the following way: Silica: percentage -3.2 + 1.65 mm mesh size ...... 10 -1.65 + 0 , 59 mm clear mesh size 30 -0.59 - 0.21 mm clear mesh size 16 -0.21 mm clear mesh size ...... 44 About 5 percent by weight of water and about 10/0 concentrated sulphite liquor are added as a temporary binder. The mass is pressed into stones with dimensions of 22.8 - 11.4 - 7.6 cm under a pressure of 560 kg / cm2. The stone is then removed from the press and dried for about 24 hours at a temperature of 120.degree. The dried stone is then burned in a tunnel kiln for 5 days, with a maximum temperature of 1480 ° C being reached.

Der bei diesen Beispielen in Anwendung kommende Quarzit weist Analysenwerte von etwa 99,5 0/0 Si02 mit A120, + Fe203 + Ti02 + Alkalien als restliche Bestandteile auf. Das zugesetzte Titandioxid ist Pigmentqualität, wie es von der National Lead Company in den Handel gebracht wird, und weist insgesamt eine Teilchengröße von kleiner als 5 Mikron auf. Es werden geringe Mengen eines Eisenpyritabbrandes und Tonerde mit einer Maschengröße von kleiner als 0,105 mm lichter Maschenweite zum Erhöhen der mechanischen Festigkeit des Steins (unter geringem Verlust an feuerfesten Eigenschaften) zugesetzt. Jeder Ton und Eisenerz oder Eisenoxid kann in ähnlicher Weise angewandt werden. Die Ansatzkomponenten und die vermittels der erhaltenen Steine erhaltenen Zahlenwerte sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt: Tabelle 1 1 1 2 Quarzit ..................... 960/0 930/0 Hydratisiertes Calciumoxid .... 3,20/, 3,20/, Eisenpyritabbrand ............ 0,3()/, 0,30/0 Tonerde ..................... 0,5010 0,5010 Titandioxid .................. - 30/0 Bruchmodul, kg/cm2 ......... 59,5 100,0 Schüttdichte, mg/cm3 ......... 1,714 1,95 Scheinbare Porosität, 0/, ....... 24 18 Kaltdruckfestigkeit, kg/cm2 .... 518 517 Kieselerde-Abplatz-Test (Grad der Rißbildung bei einem Erhitzen auf 820'C mit einer gegebenen Geschwindigkeit) 1 1 2 150'C/h Erhitzungsgeschwin- digkeit ................. erheblich keine 260'C/h Erhitzungsgeschwin- digkeit ................. stark mäßig Es werden ebenfalls Messungen der Wärmeleitfähigkeit der Gemische durchgeführt und sind in der Tabelle 11 aufgezeigt: Tabelle II Mitteltemperatur Wärmeleitfähigkeit (0 C) 1 1 2 93 ............. 6,7 9,4 430 ............. 8,4 11,8 650 ............. 9,4 12,9 875 ............. 10,5 11,5 1100 ............. 11,5 15,0 Es ergibt sich somit, daß der Zusatz an Titandioxid zu einer Verbesserung jeder der geprüften Eigenschaften mit der Ausnahme der Kaltdruckfestigkeit führt, die praktisch die gleiche bleibt. Die mechanische Festigkeit der Steine wird, wie durch den Bruchmodul nachgewiesen, erheblich verbessert. Auf dem Gebiet der feuerfesten Materialien ist allgemein bekannt, daß die querseitige Festigkeit feuerfester Körper in einem ziemlich direkten Verhältnis zu der Abriebfestigkeit steht. Der Bruchmodul ist ein Standardtest für das Untersuchen feuerfester Materialien. Derselbe wird vermittels einer einfachen Vorrichtung festgestellt, zeigt ein gutes Ausmaß an Genauigkeit und stellt ein ausgezeichnetes Maß für die Bindefestigkeit dar. Daher wird dessen Bestimmung oftmals an Stelle eines Abriebtests ausgeführt, der eine wesentlich verwickeltere Ausrüstung erfordert. Daher ist in dem vorliegenden Fall die für den Ansatz Nr. 2 gezeigte Zunahme der mechanischen Festigkeit ein Hinweis auf die starke Verbesserung in der Abriebfestigkeit.The quartzite used in these examples has analytical values of about 99.5 % Si02 with A120, + Fe203 + Ti02 + alkalis as the remaining components. The titanium dioxide added is pigment grade as marketed by the National Lead Company and has an overall particle size of less than 5 microns. Small amounts of iron pyrite charring and alumina with a mesh size of less than 0.105 mm clear mesh size are added to increase the mechanical strength of the stone (with little loss of refractory properties). Any clay and iron ore or iron oxide can be applied in a similar manner. The batch components and the numerical values obtained by means of the stones obtained are summarized in Table 1 : Table 1 1 1 2 Quartzite ..................... 960/0 930/0 Hydrated calcium oxide .... 3.20 /, 3.20 /, Iron pyrite burn off ............ 0.3 () /, 0.30 / 0 Alumina ..................... 0.5010 0.5010 Titanium dioxide .................. - 30/0 Modulus of rupture, kg / cm2 ......... 59.5 100.0 Bulk density, mg / cm3 ......... 1.714 1.95 Apparent porosity, 0 /, ....... 24 18 Cold compressive strength, kg / cm2 .... 518 517 Silica chipping test (degree of cracking when heated to 820 ° C at a given rate) 1 1 2 150'C / h heating speed digkeit ................. considerably none 260'C / h heating speed digkeit ................. strong moderate Measurements of the thermal conductivity of the mixtures are also carried out and are shown in Table 11 : Table II Medium temperature thermal conductivity (0 C) 1 1 2 93 ............. 6.7 9.4 430 ............. 8.4 11.8 650 ............. 9.4 12.9 875 ............. 10.5 11.5 1100 ............. 11.5 15.0 It can thus be seen that the addition of titanium dioxide leads to an improvement in each of the properties tested with the exception of the cold compressive strength, which remains practically the same. The mechanical strength of the stones is significantly improved, as demonstrated by the modulus of rupture. It is well known in the refractory art that the transverse strength of refractory bodies is quite directly related to the abrasion resistance. The modulus of rupture is a standard test for examining refractory materials. It is determined by simple apparatus, has a good degree of accuracy, and is an excellent measure of bond strength. Therefore, its determination is often carried out in lieu of an attrition test which requires much more involved equipment. Therefore, in the present case, the increase in mechanical strength shown for batch no. 2 is an indication of the great improvement in abrasion resistance.

Die mechanische Festigkeit von Kieselerde-Steinen ist immer für den Hersteller von feuerfesten Materialien ein Problem gewesen. Erhebliche Arbeit ist in den letzten Jahren für das Entwickeln stärkerer Bindungen ohne ernsthafte nachteilige Beeinflussung der arteigenen Eigenschaften der Steine aufgewandt worden. Ein geringer Bruchmodul führt sehr wahrscheinlich zu abgebrochenen Ecken und Kanten während der Handhabung und des Versandens. Geringe Veränderungen bezüglich der Zusammensetzung des Ansatzes, des Vermischens oder des Verpressens herkömmlicher Gemische kann zu Steinen führen, die für eine zufriedenstellende Anweisung zu schwach sind. Die fast zweifache Vergrößerung der mechanischen Festigkeit, wie es durch den Zusatz von 3 0/, Titandioxid erreicht wird, stellt somit eine große Verbesserung dar.The mechanical strength of silica bricks has always been a problem for the manufacturer of refractories. Considerable work has been done in recent years in developing stronger bonds without seriously adversely affecting the intrinsic properties of the stones. A low modulus of rupture is very likely to result in broken corners and edges during handling and shipping. Small changes in the composition of the batch, blending or grouting of conventional mixtures can result in stones that are too weak to provide satisfactory instruction. The almost twofold increase in mechanical strength, as achieved by adding 3 % titanium dioxide, is a great improvement.

Die günstige Wirkung auf die Widerstandsfähigkeit gegen Wärmeabplatzen durch den Zusatz von Titandioxyd ergibt sich ebenfalls aus der obigen Tabelle I. Die Kieselerde-Steine müssen langsam auf eine Temperatur von etwa 820'C erhitzt werden, da der größte Teil deren Wärmeausdehnung unter dieser Temperatur auftritt und dieselben unter diesem Wert außerordentlich leicht zu einem Abplatzen neigen. Man sieht, daß der Ansatz 2 keine Rißbildung bei einem Erhitzen von 204'C/h zeigt, während der herkö=hche, bisher als qualitativ hochwertig erachtete Stein eine erhebliche Rißbildung zeigt. Auch bei einem Erhitzen auf 260'C/h zeigt der Stein mit einem Zusatz von Titandioxid nur eine mäßige Rißbildung, während der herkömmliche Steinhierdurchwertlos wird.The beneficial effect on the resistance to heat chipping through the addition of titanium dioxide can also be found in Table I. The silica stones must be slowly heated to a temperature of about 820 ° C. , since most of their thermal expansion occurs below this temperature and below this value they tend to flake extremely easily. It can be seen that batch 2 shows no crack formation when heated to 204 ° C./h, while the original stone, which was previously considered to be of high quality, shows considerable crack formation. Even when heated to 260 ° C./h, the stone with the addition of titanium dioxide shows only moderate cracking, while the conventional stone becomes worthless here.

Die Zunahme in der Wärmeleitfähigkeit, wie es sich durch den Zusatz an Titandioxid ergibt, ist ohne weiteres an Hand der in der Tabelle II mitgeteilten Ergebnisse ersichtlich.The increase in thermal conductivity, as reflected by the addition of titanium dioxide is readily available on the basis of those reported in Table II Results visible.

Qualitativ hochwertige Koksofensteine besitzen allgemein einen geringeren Gehalt an Tonerde (d. h. kleiner als 0, 3 O/J und an Eisenoxid als die herkömmlichen Kieselerde-Steine. Beispielsweise besteht ein qualitativ hochwertiger Stein aus 96,50/0 Quarzit und 3,5"/, hydratisiertem Calciumoxid. Somit wird die Gesamtfestigkeit des Steins geringer als bei einem herkömmlichen Stein sein. Die höhere mechanische Festigkeit ist insbesondere erforderlich, um eine sichere Handhabung und Versand von speziellen Koksofen-Formsteinen und Verringerung des Drucks während des Transportes zu ermöglichen. Der höhere Gehalt an Tonerde und Eisenoxid kann durch Zusatz geringer Mengen an Tonerde und Eisenerz odei Eisenoxid erreicht werden, wie es nach den Beispielen der Tabelle I erzielt wird, oder indem ein weniger reiner Quarzit benutzt wird, der Eisenoxid und Tonerde enthält. Der Zusatz von 2 bis 5 0/0 Titandioxid zu einem Ansatz, wie es zum Herstellen qualitativ hochwertiger Kieselerde-Steine angewandt wird, führt zu einer Verbesserung jeder der geprüften Eigenschaften in etwa in dem gleichen Anteil, wie es bei einem herkömmlichen Stein erreicht wurde. Es ergibt sich somit, daß dort, wo die Auswahl von Kieselerde-Steinen,von der mechanischen Festigkeit abhängt, qualitativ hochwertige Steine, d. h., die nicht mehr als 0,5 0/, insgesamt AI,0" TiO, und Alkalien ursprünglich enthalten, mit einem Gehalt an zusätzlichem Titandioxid angewandt werden können.High quality coke oven bricks generally have a lower alumina content (i.e. less than 0.3 O / J and iron oxide than conventional silica bricks. For example, a high quality brick consists of 96.50 / 0 quartzite and 3.5 "/, hydrated calcium oxide. Thus, the overall strength of the stone will be lower than that of a conventional stone. The higher mechanical strength is particularly necessary to enable the safe handling and shipping of special coke oven bricks and to reduce the pressure during transport. The A higher content of alumina and iron oxide can be achieved by adding small amounts of alumina and iron ore or iron oxide, as is achieved according to the examples in Table I, or by using a less pure quartzite which contains iron oxide and alumina up to 5% titanium dioxide to an approach such as that used for the production of high-quality silica bricks ird, leads to an improvement in each of the properties tested in approximately the same proportion as was achieved with a conventional stone. It can thus be seen that where the selection of silica stones depends on mechanical strength, high quality stones, i. That is, which originally contain not more than 0.5% , in total Al, 0 "TiO, and alkalis, can be used with a content of additional titanium dioxide.

Es ergibt sich somit, daß der Zusatz an Titandioxid zu Kieselerde-Steinen zu einem Steinprodukt führt, das verbesserte Festigkeit gegenüber Abrieb, verbesserte Festigkeit gegenüber Wärmeschock, größere Dichte und größere Wärmeleitfähigkeit besitzt. Zusätze an Titandioxid habenjedoch eine etwas nachteilige Wirkung auf die feuerfesten Eigenschaften der Steine, und somit können mit Sicherheit nicht mehr als 5 verwendet werden.It thus appears that the addition of titanium dioxide to silica stones results in a stone product having improved resistance to abrasion, improved resistance to thermal shock, greater density and greater thermal conductivity. Additions of titanium dioxide, however, have a somewhat detrimental effect on the refractory properties of the bricks and thus no more than 5 can certainly be used.

In den obigen Angaben verstehen sich alle Prozentsätze auf der Gewichtsgrundlage, soweit es nicht anderweitig vermerkt ist. Die Steine werden vermittels herkömmlicher Arbeitsweise hergestellt, und die vermittels der Untersuchungen gewonnenen Zahlenwerte sind Standardangaben auf dem Gebiet der feuerfesten Materialien.In the above, all percentages are based on weight, unless otherwise noted. The stones are made by means of more conventional Working method established, and the numerical values obtained by means of the investigations are standard disclosures in the field of refractory materials.

Nach dem Stand der Technik ist der Zusatz geringer Mengen an Titandioxid zu Kieselerdemassen bekannt. Die einschlägigen Veröffentlichungen lehren jedoch nicht, daß es kritisch ist, Titandioxid in einer Menge von 2 bis 5 0/, zuzusetzen, wie dies erfindungsgemäß der Fall ist.According to the prior art, the addition of small amounts of titanium dioxide to silica masses is known. However, the relevant publications do not teach that it is critical to add titanium dioxide in an amount of 2 to 5 %, as is the case according to the invention.

Versuchsbericht Es ist erforderlich, daß die Steine von Koksöfen eine Kombination an Eigenschaften einschließlich Abplatz- und Abriebfestigkeit sowie hohe Wärmeleitfähigkeit und natürlich strukturelle Festigkeit bei den Arbeitstemperaturen aufweisen. Zweck Nachweises einer speziellen Kombination derartiger Eigenschaften, wie sie nach der Patentanmeldung H 57 583 erreicht werden, hat die Anmelderin die folgende Reihe an Gemischen hergestellt. Diese Gemische weisen die in der Tabelle 111 angegebene Zusammensetzung auf. Der Quarzit weist eine derartige Größenverteilung der einzelnen Teilchen auf, daß alle Gemische eine Klassifizierung besitzen, die typisch für Ansätze zum Herstellen feuerfester Steine sind und innerhalb der Grenzwerte liegt, wie sie im Anschluß an die Tabelle III wiedergegeben sind. Tabelle 111 Gemisch (in %) A B C 1 D E F G H J- Quarzit ............. 95,95 94,95 93,95 92345 90,95 89,95 96,46 94,5 93,0 Hydratisiertes Ca0 ... 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 1,47 3,2 3,2 Eisenpyrit-Abbrand ... 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,30 0,3 0,3 Tonerde ............. 0,55 0,55 0,55 1 0,55 0,55 0,5 0,55 0 0 Titandioxid .......... 0 1 2 3,5 5 6 1,22 2 3,5 - Teilchengrößen (alle Gemische) Bereich -4,76 1,68 mm lichte Maschenweite ........................... 10 bis 110/, -1,68 + 0,59 mm lichte Maschwenweite .......................... 26 bis 29 0/0 -0,5# --' 0,21 mm lichte Maschenweite ............................ 16 bis 17 0/, -0,21, mm lichte Maschenweite .................................. 44 bis 47 0/0 -Das Gemisch A ist ein typisches Kieselerde-Steingernisch für --Koksöfen und dient als ein Vergleichss!anda,rd für alle Gemische dieser Reihe. Die Gemische B, C, D, E und F werden vermittels Zusetzen verschiedener Men 9-en' -an Titandioxyd zu dem Gemisch A auf Kosten des f'einen Quarzits hergestellt. Die ,GemIsch.e#H und J sind ähnlich den Gemischen C und D, weisen jedoch keinen Zusatz an Tonerde auf. Das Gemisch G ist ähnlich wie ein Gemisch ausgeführt, wie es durch die Veröffentlichung von A c o t t« vorgeschlagen wird (es handelt sich hierbei um eine Entgegenhaltung, die in dem USA.-Patentamt gegen die der vorliegenden Anmeldung korrespondierende Patentanmeldung angezogen wurde). Tabelle'1V Gemisch A B C D E F derS'#endhnik 11 J la G Raum gewicht, g/cm3 (D. 10) (AST-M Verfahren C 134-41) 1,80 1,83 1,86 1,87 1,89 1,91 1,83 l' 87 1,87 Bruchmodul, kg/cm2 (D-3) (ASTM Verfahren C 113-55) 79,0 85,5 82,0 77,6 78,5 79,8 54,6 75,0 69,4 Kaltdruäkf-estig-keit (D. 3), - kg/CM2 - (ASTM Verfahren C 113-55) 418 478 454 447 436 483 450 422 404 'Scheinbare Porosität (ASTM Verfahren C20-46) 23,00/, 21,70/0 21,60/, 20,40/0 20,20/, 19,40/, 22,30/, 20,80/, 20,20/, Abriebtest (Gewichtsverlust) 5,6 g 5,0 g 4,4 g 4,0 g 4,0 g 5,8 g - (Test beschrieben in American Ceramic Society Bulletin, '40 [7], S. 451 bis 455 [1961]). .Abplatztest*) (ähnlich ASTM Verfahren, C439-61) Erhitzungsgeschwindigkeit 260'C/h ................ kein 370'C/h ................ sehr gering 480'C/h ................ beträchtlich kein 540 - C/h ................ gering kein kein ht geprüft Belastungstest bis zum Ver- sagen (ASf M Verfahren C 16-32), Temperaiur beim Versagen, 'C .............. 1660 1658 1 1648 1630 1620 1620 1630 1620 1655 Sehr gering = Drei Steine nicht beeinflußt, andere enthalten einen Riß. Gering = Drei Steine nicht beeinflußt, andere enthalten einen Riß. Beträchtlich = Alle vier Steine enthalten einen großen Riß und verschiedene Sekundärrisse. Kein - # Alle vier Steine unbeeinflußt. Alle Gemische werden in einem Müller-Typ-Mischer mit etwa 10/, Ligninlauge und 4 bis 5 0/, Wasser, bezogen auf das Gewicht des Ansatzes, versetzt. Nach dem Zusatz werden die Gemische in Steine unter einem Druck vcn 560 kg/cm2 verpreßt, 5 Stunden lang bei einer Temperatur -#on 120'C getrccknet und bci einer Brenntemperatur mit der Pezeichnung Cone 17-18 geblannt. Nach dem Brennen zeigen Röntgenstrahl-Analysen, eaß Cer gesamte Quarz in Cr#stcballt, Tridymit oder Glas umgewandelt wcrden ist, und dies bedeutet, daß der Stein in richtiger Weise gebrannt wcrd-,n ist. Der Stein wird sodann zwecks Feststellen der verschiedenen Eigenschaften desselben geprüft. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der Tabelle IV zusammengefaßt.Experimental report Coke oven bricks are required to have a combination of properties including chipping and abrasion resistance as well as high thermal conductivity and, of course, structural strength at working temperatures. The applicant has produced the following series of mixtures for the purpose of demonstrating a special combination of such properties, as achieved according to patent application H 57 583. These mixtures have the composition given in Table III. The quartzite has such a size distribution of the individual particles that all the mixtures have a classification which is typical of approaches to the manufacture of refractory bricks and lies within the limit values given in connection with Table III. Table 111 Mixture (in %) A B C 1 DE F G H J- Quartzite ............. 95.95 94.95 93.95 92345 90.95 89.95 96.46 94.5 93.0 Hydrated Ca0 ... 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 1.47 3.2 3.2 Iron pyrite burn-up ... 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.30 0.3 0.3 Alumina ............. 0.55 0.55 0.55 1 0.55 0.55 0.5 0.55 0 0 Titanium dioxide .......... 0 1 2 3.5 5 6 1.22 2 3.5 - Particle sizes (all mixtures) range -4.76 1.68 mm clear mesh size ........................... 10 to 110 /, - 1.68 + 0.59 mm clear mesh width .......................... 26 to 29 0/0 -0.5 # - ' 0.21 mm clear mesh size ............................ 16 to 17 0 /, -0.21, mm clear mesh size .. ................................ 44 to 47 0/0 - The mixture A is a typical silica-stone mixture for - -Coke ovens and serves as a reference for all mixtures in this series. The mixtures B, C, D, E and F are 9-en 'by means of adding various Men - made of titanium dioxide to the mixture A at the expense of f'einen quartzite. The, GemIsch.e # H and J are similar to the mixtures C and D, but do not contain any clay added. The mixture G is designed in a manner similar to a mixture as suggested by the publication by A cott "(this is a reference which was cited in the USA patent office against the patent application corresponding to the present application). Table '1V mixture A B C DE F derS '# endhnik 11 J la G Volume weight, g / cm3 (D. 10) (AST-M method C 134-41) 1.80 1.83 1.86 1.87 1.89 1.91 1.83 l'87 1.87 Modulus of rupture, kg / cm2 (D-3) (ASTM method C 113-55) 79.0 85.5 82.0 77.6 78.5 79.8 54.6 75.0 69.4 Cold pressure resistance (D. 3), - kg / CM2 - (ASTM method C 113-55) 418 478 454 447 436 483 450 422 404 'Apparent porosity (ASTM method C20-46) 23.00 /, 21.70 / 0 21.60 /, 20.40 / 0 20.20 /, 19.40 /, 22.30 /, 20.80 /, 20.20 /, Attrition Test (Weight Loss) 5.6 g 5.0 g 4.4 g 4.0 g 4.0 g 5.8 g - (Test described in American Ceramic Society Bulletin, '40 [7], pp. 451 to 455 [1961]). Chipping test *) (similar to ASTM Procedure, C439-61) Heating rate 260'C / h ................ no 370'C / h ................ very low 480'C / h ................ considerably none 540 - C / h ................ low no no ht tested Stress test until say (ASf M procedure C 16-32), temperature at Failure, 'C .............. 1660 1658 1 1648 1630 1620 1620 1630 1620 1655 Very low = three stones not affected, others contain a crack. Low = three stones not affected, others contain a crack. Considerable = All four stones contain a large crack and various secondary cracks. None - # All four stones unaffected. All mixtures are, of water, based on the weight of the batch, admixed in a Mueller type mixer with about 10 /, Ligninlauge and 4 to 5 0 /. After the addition, the mixtures are pressed into stones under a pressure of 560 kg / cm 2, dried for 5 hours at a temperature of 120 ° C. and baked at a firing temperature with the marking Cone 17-18 . After firing, X-ray analysis shows that all of the quartz has been converted to crystal, tridymite, or glass, and this means that the stone has been properly fired. The stone is then examined to determine its various properties. The results of these tests are summarized in Table IV.

Raumgewicht, Porosität, scheinbares spezifisches Gewicht Das Raumgewicht aller Gemische in der Reihe wird gegen die Titanzusätze verglichen, wobei sich eine Zunahme des Raumgewichtes, erzielt durch diese Zusätze, ergibt. Es ist allgemein bekannt, daß höheres Raumgewicht und höhere Wärmeleitfähigkeit in direkter Beziehung stehen und somit - Zusätze an Titandioxid zu einer Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit führen. Weiterhin zeigt die Tabelle IV, daß im- wesentlichen die größte Dichtezunahme bei kleinstem Titandioxidzusatz von 20/, auftritt. Um den vollen Vorteil aus diesem Ergebnis zu erzielen, sollten Steine hergestellt werden, die wenigstens etwa 2 0/, Titandioxid enthalten.Volume weight, porosity, apparent specific weight The volume weight of all mixtures in the series is compared against the titanium additions, with an increase in the volume weight achieved by these additions. It is generally known that higher density and higher thermal conductivity are directly related and thus - additions of titanium dioxide lead to an improvement in thermal conductivity. Table IV also shows that essentially the greatest increase in density occurs with the smallest addition of titanium dioxide of 20%. To take full advantage of this result, stones should be made that contain at least about 20% titanium dioxide.

Ein weiterer Vorteil des Herstellens von -Steinen ergibt sich bei Titandioxidzusätzen von mehr als 20/,. Für eine gegebene geringfügige Abweichung an Titandioxidzusatz ist die erzielte Dichteveränderung geringer, wodurch sich ein einheitlicheres Produkt ergibt, und Einheitlichkeit ist für die derzeitigen Herstellungen erforderlich. Dies ergibt sich durch Beobachten des steilen Anstieges der Dichteveränderung, bis ein Wert von 2 0/" Titandioxid erreicht worden ist, und sodann vekläuft die Steigung nur wenig geneigt. Somit könnten die Arbeiter in einer Produktionsanlage so informiert Werden, daß der bevorzugte Zusatz von 30/" Titandioxiä erfolgt, wobei eine Abweichung vonbis zu 0,501, Von Ansatz zu Ansatz erfolgen kann, d. h. von 2,5 biä 3,5 0/" und man trotzdem ein ProdÜkt mit praktisch ein: heitlicher Dichte erhält. Dies istjedoch nicht der Fall, *enn weniger als 2 ')/0 zugesetzt werden.Another advantage of the production of stones results from titanium dioxide additions of more than 20%. For a given slight variation in titanium dioxide addition, the density change achieved is less, resulting in a more uniform product, and uniformity is required in current manufactures. This is done by observing the steep rise in density change until a value of 20 / "titanium dioxide is reached, and then the slope is only slightly inclined. Thus, workers in a production facility could be informed that the preferred addition of 30 / "Titanium dioxide takes place, with a deviation of up to 0.501, from batch to batch, i. H. from 2.5 to 3.5 0 / " and you still get a product with practically uniform density. However, this is not the case if less than 2 ') / 0 are added.

In der Tabellb IV ist die Porosität gegen die Titandioxidzusätze für die angegebenen Reihen an Gemischen aufgezei 1 . Hierbei handelt es sich'praktisbh gt um die umgekehrte Funktion des RaumgewichtOs. Geringe Porosiiät ist wichtig auf Grund deren güpstigen VerhältnAses gegenüber anderen Eigenschaften, wie mechanischer Festigkeit, Abriebfestigkeit und Wärmeleitfähig# eit. * Die Tabelle IV zeigt deutlich eine vorteilhafte Veffingerung der Porosität, bedingt durch Titandioxidzus#tze von mehr als 20/,. Es ist ebenfalls zu beachten, d4ß praktisch einheitliche Porosität bei mehr als 20/"'Titandioxid erhalten wird" obgleich, Veränderungen!bezüglich des Gehaltes an Titandiox.id ausgef ährt werden.Table IV shows the porosity versus the titanium dioxide additions for the specified series of mixtures . In practice, this is the inverse function of the volume weight. Low porosity is important because of their favorable relationship to other properties, such as mechanical strength, abrasion resistance and thermal conductivity. * Table IV clearly shows an advantageous reduction in porosity due to titanium dioxide additions of more than 20%. It should also be noted that practically uniform porosity is obtained with more than 20 / "'titanium dioxide" although changes are made to the titanium dioxide content.

Abriebfestigkeit Es werden dib Gemische A und F und ebenfalls G, die ähnlich dem Stande der Technik nach »S c o t t(i (s. die obigen Ausfühlungen) sind, einem Abriebtest literworfen, der darin besteht, daß auf eine Probe 6,35 kg Siliciumcarbidkömer aufgeblasen werden, Dieser Test ist in der Veröffentlichung von D, R, R e e d und Edwin R u h, American Ceramie Socfety Bulletin, 40 (7), S. 452 bis 455 (1960), beEchrieten. Das Maß der Abri.-bfcstigkeit ist einfach der G-=W.i(htsverlust der Probe. Die Ergetnisse sind als G.zwichtsverlust in der Tabelle IV aufgezeigt, die wiederum d.-n kritischen Wert des geringsten Zusatzes von 2 T-tandiox-.«d erkennen lassen.Abrasion resistance Mixtures A and F and also G, which are similar to the state of the art according to S cott (see the comments above), are subjected to an abrasion test which consists in placing 6.35 kg of silicon carbide grains on a sample This test is described in the publication by D, R, R ee d and Edwin Ruh, American Ceramie Socicherheit Bulletin, 40 (7), pp 452-455 (1960) . The measure of tear resistance is simply the G- = Wi (hts loss of the sample. The results are shown as weight loss in Table IV, which in turn indicate the critical value of the smallest addition of 2T-tanediox -. «d.

Abplatztest Der Abplatztest besteht darin, daß die Tür eines Elektroofens mit einer Platte aus vier Prüfsteinen gefüllt und ein Thermoelement an dem Ende der dem Ofen gegenüberliegenden Platte angeordnet wird. Die heiße Oberfläche der Platte wird sodann bei mehreren Ansätzen mit sich erhöhenden Geschwindigkeiten bis zu 820'C erhitzt und mit der Hälfte der ausgewählten Erhitzun'gsgeschwindigkeit abgekühlt. Nach dem Ab- kühlen werden die Steine auf Risse hin untersucht. Zahlenwerte dieses Tests sind ebenfalls in der Tabelle IV wiedergegeben. Die Titandioxidzusätze' erhölit#n wesentlich die Abplatzfestigkeit. Alte- Gemische, die wenigstens 2 0/, Titandioxid enthalten, widiärsteheft einer Erhitzungsgeschwindigkeit von. etwa *-54Ö' C/Ii, wobei es sich um eine sehr erhebliche Belastung handelt. Dies ist ein weiterer Beweis für die'-Schr- gut abgestimmten zweckmäßigen physikalischen Eigenschaften, die anmeldungsgemäß - erzielt werden.Chipping Test The chipping test consists of filling the door of an electric furnace with a plate of four test stones and placing a thermocouple on the end of the plate opposite the furnace. The hot surface of the plate is then heated in several batches at increasing speeds up to 820 ° C. and cooled at half the selected heating speed. The stones are cool to the waste examined for cracks. Numerical values of this test are also given in Table IV. The addition of titanium dioxide significantly increases the chipping resistance. Old mixtures containing at least 2% titanium dioxide resist a heating rate of. about * -54Ö 'C / Ii, which is a very considerable burden. This is further evidence of the 'Schr-well-matched appropriate physical properties which, according to the application , are achieved.

Belastungstest bis zum Versagen, (feuerfeste Eigenschaft) Der Belastungstest zeigt mit seihen Ergebnisseh, daß Titandioxidzusätze zu einer kontinuierlichen .Verringerung der feuerfesten Eigenschaften fähren, d. h. der Fähigkeit-, -Belastungen bei- erhöhten-- Tern# peraturen zu widerstehen. Das Weglassen von Tonerdezusätzen (Gemische H und J) führt zu einem Erhöhen der Ver§agungstemperatur um etwa 25'C. Da die maximale Arbeitstemperatur der Koksofenwände bei etwa 1540'C liegt, sollter die Temperatur des Versagm bei dem Belastungstes't der Steine, die in än' Wänden ' Anwendung finden, wenigstens etwa 500C höher als die maximale Arbeitstemperatur -sein, wobei. ein Zusatz von 5 0/, Titandioxid einen sächezen oberen Grenzwert darstellt.Load test to failure (refractory property) The load test shows with its results that titanium dioxide additives lead to a continuous reduction in the refractory properties, i. H. the Fähigkeit-, - stresses examples erhöhten-- Tern # temperatures to resist. The omission of alumina additives (mixtures H and J) leads to an increase in the breakdown temperature by about 25 ° C. Since the maximum working temperature of the coke oven walls is around 1540'C, the temperature of the failure during the load test of the stones used in 'walls ' should be at least around 500C higher than the maximum working temperature, whereby. An addition of 5 0 /, titanium dioxide is a sächezen upper limit.

Insgesamt zeigen die-oben wiedergegebenen Tests, daß eine Menge von 2 bis 5 % zugesetztes TiO, zu der zweckmäßigsten Kombination an physikalischen Eigenschaften führt. Die Kurven der verschiedenen Figur#ep dürften ein graphischer Beweis hierfür sein. Ein weiterer interessanter Aspekt dieser Kurven ist das scheinbare »maverick« Verhalten des feuerfesten # Gemisches nach »S c o t Ü (s. die obigen. Ausführungen hierzu), d. h., scheint nicht mit din zu erwartenden Kurven zusammenzufallen. Eine Erklärung kann natürlich die Tatsache sein, daß nach »S c o t t« nicht- beabsichtigt war, Kieselerde-Steine herzustellen. Nach dieser Entgegenhaltung versuchte man lediglich die Wirkungen der verschiedenen Materialien auf die Umwandlung von Quarz zu untersuchen.Overall, the tests reported above show that an amount of 2 to 5% added TiO2 results in the most expedient combination of physical properties. The curves of the various figure # ep should be a graphic proof of this. Another interesting aspect of these curves is the apparent "maverick" behavior of the refractory # mixture according to "S cot Ü (see the above. Remarks on this), i. i.e., does not appear to coincide with the expected curves. One explanation can of course be the fact that after "S cott" it was not intended to manufacture silica stones. According to this citation, an attempt was made to examine only the effects of the various materials on the conversion of quartz.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Gebrannter feuerfester Kieselerde-Formkörper hoher Festigkeft gegenüber Abrieb, Wärmeschoc.k, erhöhter Dichte und guter Wärmeleitfähigke t, au s einem feuerfesten Ansatz, der aus 90 bis- 98 Gewichtsprozent Kieselerde-Gestein, 1 bis 5 Gewicht sprozent Calciumoxid und Magnesiumoxid sowie höchstens 1,5 Gewichtsprozent A1203 und Alkalien aus dem Gestein sowie Ti02 testeht, d a d u r c h gekennzeichnet, daß 2 bis 5Gewichtsprozent Ti02 im Forinkörper als ein zusätzlicher Ansatzbestandteil vorhanden sind. Claims: 1. Fired, refractory silica molded body with high strength against abrasion, thermal shock, increased density and good thermal conductivity, from a refractory mixture consisting of 90 to 98 percent by weight of silica rock, 1 to 5 percent by weight of calcium oxide and magnesium oxide and at most 1.5 per cent by weight A1203 and alkalis from the rock as well as Ti02 testeht, wherein d a d u rch that 2 are available to 5Gewichtsprozent Ti02 in Forinkörper as an additional approach ingredient. 2. Kieselerde-Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz Titandiox-.*d in einer Menge von etwa 3 bis 4 0/, enthält. 3. Kieselerde-Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz bis zu 0,3 Gewichtsprozent Eisenoxid bzw. 2. Silica molded body according to claim 1, characterized in that the approach contains titanium dioxide -. * D in an amount of about 3 to 4 0 /. 3. Silica molded body according to claim 1, characterized in that the approach contains up to 0.3 percent by weight of iron oxide or Eisenerz sowie bis zu 0,5 Gewichtsprozent Tonerde oder Ton enthält. Contains iron ore and up to 0.5 percent by weight of alumina or clay. 4. Kieselerde-Formkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Titandioxid praktisch vollständig mit einer Teilchengröße von 5 Mikron oder darunter vorliegt.4. Silica molded body according to claim 2, characterized in that the titanium dioxide is practically completely present with a particle size of 5 microns or below.
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