DE1646452B2 - Verwendung einer zusammensetzung mit einem gehalt an aus chromerz und magnesia hergestellten schmelzgegossenen feuerfesten teilchen als moertelgemisch - Google Patents

Description

festes Gut benutzt wird. so F³™^!^ _{Prob]em? das sich aus den größeren}

Abmessungsl oleranzen derzeitiger schmelzgegossener

Steine ergibt, liegt darin, daß es schwieriger ist, die strukturelle Integrität eines Baues aufrechtzuerhalten,

G=_6CM,and der Erfindung is, di_e Vereng einer „ -^"S^"K'ÄÄ Zusamm_Cn_Se,i_Ung, analjnisch beslehend aus SöSsduS Abnutzung dünn zu werden beginnen.

, , r-_a rvrprtiiTp Mörtel verkitten oder verbinden schmelz-

b^ 5 bis lOGew - °> eines Plastifizierungsmittels, den Fugen liegt zwischen 70 und 140 kg/cm*.

Ϊ! ?£ Sä:^™reichem _NL,_ms«i_ka, ,_s ^^SAS

schmelzgegossene, sondern gebrannte Steine vollauf Für bestimmte besondere Anwendungen, z. B. für

befriedigend sind, für die Verkittung schmelzge- basische Sauerstoff-Stahlschmelzgefäße unter Verwengossener Steine unzureichend sind. dung von Schlackenmaterial mit hohem Kalk-Kiesel-

Dcr Stand der Technik hatte sich nicht die Bereit- säure-Verhältnis, wird zweckmäßigerweise eine Zustellung eines Mörtels zur Aufgabe gestellt, welcher 5 sammensetzung verwendet, bei der das feuerfeste speziell für die Verkittung schmelzgegossener feuer- Teilchengemisch aus schmelzgegossenem Material im fester Steine geeignet ist. wesentlichen aus mindestens 73 Gew.-% MgO, nicht

Die US-PS 3145188, OE-PS 2 54 761 sowie die mehr als 5Gew.-% FeO, CaO, BaO, SrO oder Ge-Literaturstelle »Sprechsaal für Keramik-Glas-Email« mischen davon, nicht mehr als 15 Gew.-% Cr₈O₃ und 1951, S. 277—280, betreffen Mörtel zum Verbinden io 5 bis 15 Gew.-% TiO₂ besteht, wobei die Summe bzw. Verkitten feuerfester Steine aus gebranntem, dieser Bestandteile wenigstens 95 Gew.-% ergibt,
nicht schmelzgegossenem Material; während die Die geschmolzenen feinen feuerfesten Teilchen

US-PS 3093 497 ein Reparaturmaterial für korro- werden hergestellt, indem man die erforderlichen dierte feuerfeste Wände, bestehend aus einem physi- Bestandteile zu einem Gemisch vorstehender Analyse kaiischen Gemisch von Chromerz und Magnesia, die 15 einschmilzt, die Schmelze erstarren läßt und das DT-PS 9 24 556 und OE-PS 1 94 305 hingegen eine Feststoffmaterial zu Feinstoffen solcher Teilchengröße Stampfmasse aus Magnesia bzw. Schmelzmagnesia zerkleinert, daß sie ein Sieb mit einer lichten Maschenfür korrosionsfeste feuerfeste Teile betreffen. weite von weniger als 0,297 mm passieren. Rohstoffe Die FR-PS13 61 164 schließlich betrifft eine feuer- zur Herstellung von Feinstoffen obiger Zusammenfeste Masse, welche Teilchen aus schmelzgegossenem 20 Setzungen sind in den vorgenannten US-Patentschriften Material aus Chromit und Magnesia enthält, zur Her- ausführlich beschrieben.

stellung feuerfester Steine durch Brennen. Ihre Ver- Vorzugsweise wird eine Zusammensetzung verwen-

wendung als Verkittungsmaterial von insbesondere det, deren schmelzgegossenen feuerfesten Teilchen ein schmelzgegossenen feuerfesten Steinen wurde jedoch Gemisch zugrunde liegt, das analytisch im wesentlichen an keiner Stelle offenbart noch nahegelegt. Aus dem 25 aus etwa 56,7 Gew.-% MgO, 20,0GeW.-"/ Cr₂O₃, Geeignetsein der bekannten Massen für die Her- 9,0 Gew.-% AIaO₃, 10,0 Gew. % FeO, 0,5 Gew.-⁰; stellung gebrannter feuerfester Steine und Stampf- CaO, 1,0 Gew.-% TiO₂, 2,5 Gew.-% SiO₂ und massen konnte nämlich keineswegs auf ihr Geeignet- 0,3 Gew.-⁰/, Fluor besteht.

sein als Verkittungsmasse schlechthin, noch viel weniger Gewünschtenfalls können die Kosten des Mörtel-

aber als solche für schmelzgegossene feuerfeste Steine 30 gemisches durch Einschluß kleinerer Mengen kalzigeschlossen werden, da einerseits die Anforderungen nierter Magnesia und/oder Chromerz verringert weran eine Verkittungsmasse mit denjenigen an eine den, ohne daß alle Vorteile aus der Verwendung von Masse zur Herstellung feuerfester Steine, abgesehen schmelzgegossenen Teilchen dadurch verlorengehen, von der Feuerbeständigkeit, nicht identisch sind und Das weichmachende anorganische Metalloxid in

andererseits sich selbst für die Verkittung gebrannter 35 der erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammen-Steine ausgesprochen geeignete Mörtel des Handels setzung ist vorzugsweise ein Kaolin, z. B. Floridazur Verkittung schmelzgegossener Steine als unge- Kaolin, mit einer Teilchengröße von weniger als 40 μ eignet erwiesen, wie das nachfolgende Vergleichs- und einem AUO₃-Gehalt von 39%. Die anorganischen beispiel zeigt. Füllstoff leuchen dienen der Erzielung der gewünschten

Die Zusammensetzung, die erfindungsgemäß als 40 Verarbeitungs- und Weichmachungseigenschaften.
Mörtel verwendet wird, enthält feuerfeste Teilchen Andere Weichmacher, die in der Zusammensetzung

aus schmelzgegossenem Material, welche analytisch vorliegen können, sind z. B. organische Stoffe, wie im wesentlichen aus mindestens 40 Gew.-% MgO und z.B. Methylcellulose oder Polyäthylenglycol von mindestens einem der folgenden Bestandteile be- wachsartiger Konsistenz mit einem spezifischen Gestehen: 45 wicht von 1,15 bis 1,2, und anorganische Stoffe wie

Bentonit-Tone, doch wird der vorstehend erwähnte

(1) weniger als 30Gew.-% FeO, CaO, BaO, SrO Florida-Kaolin bevorzugt.

oder Gemischen davon. Die verwendete Zusammensetzung enthält als wei-

(2) bis zu 58 Gew.-% Cr₂O₃, tere Komponente ein konzentriertes organisches Netz-

(3) bis zu 40 Gew.-% Al₂O₃ 5° mittel, um die erforderliche Wassermenge zu ver-

(4) bis zu 18 Gew.-% TiO₂, ringern und dadurch die beim Trocknen eintretende

(5) nicht mehr als 5 Gew.-% SiO₂ oder Schrumpfung auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

(6) bis zu 7 Gew.-% Fluor, Bevorzugt wird Natriumdioctylsulfosuccinat, doch

können auch andere Netzmittel zur Herabsetzung der

wobei die Summe aus MgO und dem (den) anderen 55 notwendigen Wassermenge und Erhöhung der Bcnetz-Bestandteil(en) wenigstens 95 Gew.-% des Teilchen- barkeit der festen Teilchen verwendet werden,
gemisches ergibt. Die trockenen Materialien werden in einem Mischer Zur Anwendung für Stahlschmelzöfen oder -gefäße, gründlich vermischt. In diesem Zustand sind sie dann Kupfergewinnungsöfen und Zementbrennöfen erwies Verkaufs- und versandfertig. Zum Zeitpunkt der Versich eine Zusammensetzung mit einem Teilchen- 60 Wendung wird genügend Wasser zugesetzt, um ein gemisch aus schmelzgegossenem Material als zweck- plastisches Gemisch solcher Konsistenz herzustellen, mäßig, das im wesentlichen aus 50 bis 70Gew.-% daß es mit der Kelle an Ort und Stelle gebracht oder MgO, 3 bis 18 Gew.-% FeO, nicht mehr als 2 Gew.-% eingeschmiert und anderweitig verwendet werden kann, CaO, 10 bis 25 Gew.-% Cr₂O₃, nicht mehr als 15 so wie dies mit herkömmlichem Mörtel geschieht. Zur Gew.-% Al₄O₃, nicht mehr als 5Gew.-% TiO₂, nicht 65 Erzielung der gewünschten Konsistenz genügen anmehr als 5 Gew.- % SiO₂ und nicht mehr als 2 Gew.- % nähernd 14 Gew.- % Wasser, das mit dem getrockneten Fluor besteht, wobei die Summe dieser Bestandteile Pulvergemisch gründlich vermischt wird. Je nachdem. 95 Gew.-% beträgt. ob der Mauer eine senkrechte oder waagerechte Ver-

ι-

uguag vorzieht, kann die Wassermenge verändert werden.

Zur Verkittung von Steinen wirti der Mörtel in üblicher Weise aufgetragen. Das Wasser wird von den Steinoberflächen aus dem Mörtel absorbiert und nimmt dabei kleine Mengen Natriumsilikat und feine Teilchen der feuerfesten, schmelzgegossenen Chrommagnesia mit in die Poren der zu verkittenden Oberflächen. Nach dem Trocknen wird bei schmelzgegossenen Chrommagnesia-Steinen und anderen direkt verkitteten basischen Steinen eine Bindefestigkeit von annähernd 70 kg/cm² (ASTM-C-199-97, abgeändert) erzielt

Bei der erfindungsgemäßen Anwendung der Zusammensetzung wird zwar die Temperatur eines unter Uirer Verwendung hergestellten Mauerwerks wählend des Betriebszustandes erhöht, jedc;h beginnt die hydraulische Bindung bei mittleren Temperaturen zu versagen, und es entsteht eine keramische Bindung, die die angestrebte Festigkeit oberhalb 1600⁰C beibehält. Der gebrannte Mörtel ist im allgemeinen beständig gegen Schlackenkorrosion, Metalleindringung, thermische und mechanische Beanspruchung usw.

Wünschenswerte Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammensetzung und der unter Verwendung derselben verfugten Mauerwerke sind u. a. ein hoher Schmelzpunkt, geringe Porosität und Durchlässigkeit, hohe Festigkeit bei Heißbeschickung, erhöhte Dichte und erhöhtes Wärmeleitvermögen.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der vorgeschlagenen Zusammensetzung treten folgende Vorteile auf:

1. Die Wassermenge, die zur Erzielung einer geeigneten Konsistenz für Kellenauftrag und Einsenkung erforderlich ist, entspricht etwa der Hälfte der für andere Mörtel notwendigen Menge. Dadurch werden die unerwünschten Auswirkungen einer Dampfentweichung aus Mörtelverfugungen beim »Einbrennen« erheblich vermindert.

2. Infolge des hohen Feststoffgehaltes und der zum Mischen erforderlichen kleinem Menge Wasser ist die beim Trocknen und Brennen eintretende Schrumpfung sehr gering; die als Mörtel verwendete Zusammensetzung wird bei hohen Temperaturen nicht totgebrannt oder aufgeblasen.

3. Durch den minimalen Silikatgehalt wird die Steineindringung vermindert, so daß der Mörtel die Steineigenschaften nicht verändert.

4. Gute Bindefestigkeit wird bei allen Temperaturen beibehalten.

Die geschmolzenen Chrommagnesia-Teilchen wiesen folgende analytische Zusammensetzung (in Gew.-^P _o) auf:

MgO .
Cr₂O₃
Al₂O₃
FeO .
CaO .
TiO₂ .
SiO₂ .
Fluor

56,7

20,0

9,0

10,0

0,5

1,0

2,5

0,3

Vergleichsbeispie!

Folgende Trockenpulver wurden in den angegebenen Gewichtsmengen vermischt:

Geschmolzene Chrommagnesia-Teilchen solcher Größe, daß sie ein Sieb
mit einer lichten Maschenweite von weniger als 0,397 mm, die Mehrzahl von

weniger als 0,149 mm passierten 80%

Florida-Kaolin mit einer Teilchengröße

von weniger als 40 μ 10 %

Na-Dioctylsulfosuccinat als Netzmittel 0,5%
Natriumsilikat 9,5 %

55

65 Gew.-% Wasser wurden gründlich mit den Trockenpulvern zu einem mit der Kelle verarbeitbarem Gemisch vermischt.

1) Man verwendete das Mörtelgemisch dann zum Verkitten schmelzgegossener Chrommagnesia-Ofensteine. Die Steine wiesen die gleiche Zusammensetzung auf wie die geschmolzenen Chrommagnesia-Teilchen, die in der erfindungsgemäß als Mörtel verwendeten Zusammensetzung enthalten waren.

Schmelzgegossene Chrommagnesia-Ofensteine wurden dann auch unter Verwendung handelsüblicher Mörtel folgender Bezeichnung verfugt:

Mörtel A:

Ein nasser, luftabgebender Mörtel mit hohem Tonerdegehalt.

Mörtel B:

Ein trockener, luftabgebundener Magnesit-Mörtel.

Mörtel C:

Ein trockener, in der Wärme abgebundener Mörtel mit extra hohem Tonerdegehalt.

Mörtel D:

Ein trockener, luftabgebupdener Magnesit-(Periklas-)Mörtel.

Mörtel E:

Ein trockener, luffabgebundener Magncsit-(Periklas-)Mörtel.

2) Man stellte mit einem Mörtel aus der erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammensetzung und der vorgenannten, handelsüblichen Mörtel A—£, die auf Steine aus wiederverkittetem, geschmolzenem Mahlgut aufgebracht wurden, weitere Mauerwerke her. Die Steine hatten die gleiche Zusammensetzung wie die Teilchen aus geschmolzenem Chrommagnesia-Material, die in der erfindungsgemäß als Mörtel verwendeten Zusammensetzung enthalten waren.

3) Man stellte noch weitere Mauerwerke unter Verwendung handelsüblicher, direkt verkitteter Chrommagnesia-Steine her, wobei einige mit der erfindungsgemäß als Mörtel verwendeten Zusammensetzung, andere mit den im Handel erhältlichen Mörteln A—E verkittet wurden.

Die Mauerwerke wurden bei Temperaturen von 100°, 400°, 800°, 1200° und 160O⁰C gehärtet. Nach der Härtung wurde bei jeder Temperatur die Bindefestigkeit, d. h. der Zerreißmodul an den Verfügungen, in kg/cm² gemäß ASTM-C-199-47 (abgeändert) gemessen. Die Versuchsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

16 46 4152

7 8

Tabelle

Mörtelvergleich

Bindefestigkeit, d. h. Zerreißmodul an den Verfugungen in kg/cm² gemäß ASTM-C-199-47, abgeändert

Härtungstemperatur Mörtel
CQ A

Mörtel Mörte. Mörtel Mörtel *£$%££*

ρ- Zusammensetzung

1) Schmelzgegossene Steine	76,93	KF+++	KF	141,00	KF	170,33	KF	KF
100	177,47	KF	KF	197,70	KF	147,30	KF	KF
400	118,44	KF	KF	84,63	KF	127,26	14,35	KF
800	93,38	10,08	KF	115,5	KF	122,92	4,27	KF
1200	2,87+	31,22++	KF	20,30+	KF	97,44+	KF	KF
1600			2) Steine aus wiederverkittetem geschmolzenem Mahlg	3) Direkt verkittete Chrommagnesit-Steine
100	100	KF
400	400	KF
800	800	KF
1200	1200	37,59
1600	1600	85,05

9,17	15,89	82,95
KF	KF	166,55
KF	KF	55,61
5,46	KF	49,98
28,28++	36,61++	75,18
15,82	6,58	54,18
10,71	KF	101,36
KF	KF	55,72
KF	KF	58,24
3,43	21,14	98,35
16,48	KF	92,89
KF	KF	61,11
KF	KF	57,75
17,36	KF	54,53
2,87	31,64	82,11

* Der Mörtel mit dem hohen Gehalt an alkalischem Silikat verglaste bei dieser Temperatur vollständig und rann aus den Verfugungen oder wurde von den Steinen absorbiert. Durch das Gewicht des Decksteins verschloß sich die Fuge, so daß die Steinseiten miteinander in Berührung gebracht wurden.

modern Versuchsgerät gemessen werden kann

l_; „T-c-VVitlii-Vl kt

Wie aus den versucnsergeum^» "-'·""""-; " ' erzielt man mit der erfindungsgemaß als Mörtel 'w wendeten Zusammensetzung innerhalb aller l«nperaturbereiche eine sehr hohe Festverbindung: wischen schmelzgegossener Magneaa und basischen Steinen. Im Bereich zwischen Raumtemperatur und 1600⁰C weisen die damit hergestellten Mauerwerke an den Verfugungen eine Mindestbindefestigkeit von über 49 kg/cm² auf. Die handelsüblichen Mörtel hingegen besitzen entweder keine ausreichende kontinuierliche Bindefestigkeit durch den erforderlichen Temperaturbereich hindurch, oder sie haben bei hohen Temperaturen eine sehr schlechte Feuerbeständigkeit.

Claims (4)

Verkitten von insbesondere schmelzgegossenem, basischem feuerfestem Gut. Patentansprüche: i„ Das vorliegender Erfindung zugrunde liegende

1. Verwendung einef Zusammensetzung, anaiy- ^lem _ist die Bereitstellung eines Mörtelgemischs tisch bestehend aus zur Verkittung von insbesondere basischen, schmelz-

a) 78 bis 92 Gew.-% aus einem geschmolzenen _geg_OSSenen feuerfesten Steinen in einer Ofenkon-Gemisch von Chromerz und Magnesia her- f^tjon, durch das vor allem eine gute Verbindung gestellter, feuerfester Teilchen aus schmelz- _gewähri_eistet werden soll, wobei die Kittstellen gegengegossenem Material einer lichten Maschen- ^ ?_{feer Korros}ion sowie thermischer und mechanischer weite von weniger als etwa 0,297 inm, die _Beanspruchung möglichst widerstandsfähig sein sollen. Mehrzahl von weniger als 0,149 mm, Feuerfeste Steine werden zum Bau von Huttenöfen

b) 5 bis 10 Gew.-% eines Plastiifizierungsmittels, _{u d} . _verwendet. Wichtig ist, daß der fertige Bau eine

c) * bis 10 Gew.-% wasserlöslichem Natrium- j" _e Lebensdauer besitzt und sich durch Festigkeit, silikat und ₁₅ Korrosionsbeständigkeit bei Berührung mit geschmol-

d) 0,03 bis 0,5 Gew.- % organischem Netzmittel, ° _{κααα Meta}ll- und Schlackenmatenal sowie durch nach Wasserbeimengung alj Mörtelgemisch Beständigkeit bei thermischer und mechanischer Bezum Verkitten von insbesondere sclimelzge- _anSpruchung auszeichnet.

gossenem, basischem feuerfestem Gut. _Für direkte Berührung mit geschmolzenem Metall

. . ~ „„j oecrhmolzener basischer Schlacke \erwendet man

2. Verwendung gemäß Anspruch 1 einer Zu- .<> ^£T taerfeste basische Ofensteine, wie die sammensetzung. bei der die Komponente a) aus P» schmelzgegossenen Chrommagnesia-Ofen-Teilchen feuerfesten schmelzgegossenen Matenals feuerfesuascn_{m g} ^p^^^^ _{25 gg %6}

besteht, die im wesentlichen aus 30 bis 70 Oew - ^L₁T _{3l 3}i 954 und 31 98 643.

MgO, 3 bis 18 Gew.-°₀ FeO, nicht mehr als 2 26 ™^\^α^ _feuerfester basischer, schmelz-

Gew,°_oCaO,10bis25Gew.-%Cr₂O3₎nKbt_meh_r *5 Bem Jerk.«^e _ia__{ofensteine erwiesen sich}

als 15 Gew.-% Al₂O₃, nicht mehr als 5.<^w.- ^f "^Verfügung stehenden Mörtelgemische als

TiO₂, nicht mehr als 5 Gew.- °_o SiO₂ und nicht mehr J5™J unbefriedigend. Die Schwierigkeiten ergeben als 2 Gew.- Fluor bestehen, wobei d,e Summe rtgtmem unbefrie^g ^ ^ ^ ^ ^^

dieser Bestandteile mindestens 95 Gew.-,_b aus- ^sicn *^um - ■ _{in der} gewünschten GröOe anzumacht, zum Verkitten von feuerfestem Out fur 30 **^^«£,£ _und gebrannte Steine so herzu-Stahlschmelzöfen oder -gefäße, Kupfergew.nnungs- rt gen aiS_ßgepr ^ ^,„^^ _{Beschaffenheit auf}. öfen und Zementbrennöfen. · Abmessungen können durch Diamant-

3. Ve^endung gemäß Anspruch 1 einer Zu- ™™£ "¹^^_η werden, doch ist dies kostspielig, sammensetzung, bei der die Komponente a) aus f"™¹^^«, _die Abmessungen schmelzt-Teilchen feuerfesten schmelzgegossenen Materuds 35 Ftfjbc* S_e ^an _s,_ärker als die der herkömmlichen besteht, die im wesentlichen aus mindestens gossener steine ^ ^^ _m^_

75 Gew,"_o MgC, nicht mehr als 5 Gew.-■/ FeO °^f"f ^^melzgegossenen Steinen schwieriger als CaO, BaO, SrO oder Gemischen davon, nicht mehr f.gen^ be. dime g g ^. ^^ ^ ^^

als 15Gew,°₀ Cr,O₃ und 5 bis 15 Gew.- /₀ ΊιΟ₂ ^™^^!^_inen hergestellten Bau weiter geöffnet

bestehen, wobei die Summe dieser Bestandteile 40 gegossenenJtfeme g _{sj jst auch}

mindestens 95 Gew.- ? betragt, zum Verk:. te von und roBenmaU^g g Notwendig, um die Zwi-

feuerfestem Gut, das Schlackenmatena mti hohem «™ ^*« auszufüllen. Da weiterhin der Mörtel

Kalk-Kieselsäure-yerhältms umfaßt, fur basische ^_e ^U™_ise ^aU^_{eniger korrO}sionsbeständig ist als die

Sauerstofi-Stahlschmelzkessel. ?Se bieten die größeren Zwischenräume in Bauten

4. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch ge- 45 Se«ie. terter^ die^g ^

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?Se bieten die größe 4. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch ge- 45 Se«ie. terter^ die^g ^

kennzeichnet daß die Zusammensetzung j:um Ver- »^^'gEJ^Metall. und Schlackenmaferial, hl S Stnen aus punkte mm- ^ g

kennzeichnet daß die Zusammensetzung j:um Ver- »^^'gEJ^Metall. und Schlackenmaferial, kitten von schmelzgegossenen Sterner. Stc nen aus punkte mm- ^ g _{hinsichtlich der} Erlangung