DE1646964C3 - Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formsteinen - Google Patents

Description

Durch die deutsche Patentschrift 912 911 ist die Gemisches aus Schamotte und Aluminiumhydroxid-Herstellung eines feuerfesten Zementes bekanntge- chlorid, wobei sich besonders vorteilhaft Magnesiumworden, der als Bindemittel Aluminiumchlorhydrat oxid und Magnesiumchlorid sowie Ammoniak als enthält. Dieses Aluminiumchlorhydrat ist dem Ze- 65 Additive eignen.

ment als feines gemahlenes Pulver beigemischt. Da Gemäß der Erfindung dient der Zusatz von Ma-

das feste Chlorhydrat in Wasser löslich ist, kann die gnesiumoxid und/oder Ammoniakgas dazu, das in Konsistenz des Zementes nach Belieben durch Zu- Formen vergießbare Gemisch alkalisch zu machen

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und hierdurch zum Gelieren und Aushärten zu brin- in einen geeigneten Kübel getan, worauf man AHY/R gen. Ein derartiges GeHeren der zu verarbeitenden mit einer Geschwindigkeit von 60 bis 80 (74) ml pro Masse ist bei den bekannten Verfahren nicht möglich, 0,45 kg des trockenen Gemisches unter dauerndem da hier die in den Preßformen befindliche Masse be- Rühren und Rütteln zugibt. Nach vollständiger reits eine feste Konsistenz hat. Im erfmdungsgemäßen 5 Durchmischung wird das Gemisch in eine gewünschte Verfahren liegt das Brennintervall zwischen 1250 und Form gegossen, wobei man wiederum die auf einem 1400° C und beträgt also insgesamt 150° C. geeigneten Vibrator festgeklammerte Form benutzt Anfangsversuche mit einem Molochitmaterial, Das Gelieren erfolgt in einer vorgegebenen Zeit uneinem Sillimanitmaterial, einem hochwertigen Alu- abhängig vom Verhältnis von Magnesium-Oxid zu miniumoxidmaterial und einem geschmolzenen, re- io AHY/R, und das Aushärten vollzieht sich innerhalb kristallisierten und wieder gemahlenen Aluminium- einer Stunde vom Beginn des Eingießens. Nach dem Oxidmaterial ergaben die gesuchten Ergebnisse im Entnehmen aus der Form wird der grüne Gußkörper Laboratorium. Es wurde nur Wasser im abgemesse- an der Luft getrocknet und schließlich im Bereich nen Volumen zu den abgewogenen Mengen hinzu- von 1250 bis 1400⁰C im Tunnelofen gebrannt. Es gefügt. _l5 ergab sich ein vollständig zufriedenstellendes feuerin größerem Maßstab später durchgeführte Ver- festes Produkt
suche reigten die Unzweckmäßigkeit der Verfahrens- _B · · ι ο
führung nach dieser präzisen Technik infolge der Beispiel
Wechselwirkung von AHY und MgO in irgendeinem 45,36 kg sortierten Sillimanits, 1,6 kg Talkum und besonderen Material wegen des unterschiedlichen ao 0,54 kg Magnesium-Oxid wurden in einem geeigneten Wassergehaltes in letzterem und ebenfalls wegen des Mischer sorgfältig gemischt. Ein gegebenes Gewicht Wasserdampfes in der Atmosphäre. dieser Mischung wird nach Beispiel 1 mit der geeig-Schließlich wurde ein Verfahren gewählt, bei dem neten Menge einer AHY/R-Lösung von 50 bis 80 ml das basische trockene MgO in bekannten Mengen pro 0,45 kg behandelt und das gleiche Verfahren anmit dem Ausgangsmaterial gemischt und das AHY »5 gewendet. Nach dem Brennen im Tunnelofen im Beauf dem Weg eines bekannten Volumens einer be- reich von 1300 bis 1400° C ergaben sich zufriedenkannten Konzentration der Lösung in Wasser ge- stellende feuerfeste Körper,
nannt AHY/R gemischt wurde. Es ergaben sich ab- .
solut beständige Gemische von thixotropem Material. Beispiel 3
Im Laufe der Zeit zeigte sich bei vollständiger Be- 30 Die Verfahrensführung nach Beispiel 1 und 2 rücksichtigung von Textur, Grünfestigkeit, Gelierzeit wurde wiederholt, jedoch unter Verwendung eines und Härtezeit daß, obwohl die vollständigen Einzel- Grundgemisches aus 45,36 kg besonders sortiertem heiten der Gelierzeit und der Härtezeit gegenüber Aluminium-Oxid, 0,9 kg Talkum, 1,8 kg BC und MgO kontrollierbar und reproduzierbar waren, der 0,45 kg Magnesium-Oxid mit Zusatz von 50 bis Gesamtvorgang hinsichtlich des fertigen, gebrannten 35 70 ml AHY/R-Lösung pro 0,45 kg. Es könnten noch oder getrockneten feuerfesten Körpers nicht voll zu- eine Reihe anderer Beispiele angegeben werden, jefriedenstellend waren. In vielen Fällen war die Ent- doch sind die oben angegebenen Beispiele allgemein formbarkeit nicht ausreichend, Lufteinsciilüsse hatten illustrativ.

sich vergrößert und waren ziemlich willkürlich im AHY/R ist 36 Gewichtsprozent einer AHY-Lösung

Hinblick auf ihre Lage. Die Grünfestigkeit war nicht 40 und enthält 17°/o Al₂O₈.

immer zufriedenstellend und reproduzierbar, und die Es hat sich gezeigt, daß Schalen für Anlageformgebrannten Körper waren nicht hart genug. linge nach bekannten Verfahren hergestellt werden An dieser Stelle hat man die größte Sorgfalt den können, die jedoch durch die Verwendung einer binären und ternären Gleichgewichtsdiagrammen ge- AHY-Lösung an Stelle der üblicherweise verwendewidmet um etwas Licht in die unklare Angelegenheit 45 ten Materialien modifiziert sind,
zu bringen und eine vollständige theoretische Über- Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung von waohung zu ermöglichen. Es zeigte sich nun, daß sehr Schalen für Anlageformlinge besteht grundsätzlich kleine Prozentsätze an Siliziumoxid in kombinierter darin, daß man auf ein Waohsmuster einen Überzug Form und nicht frei Vorteile erbringen könnten. einer Primäraufschlämmung aufbringt, worauf man Praktische Versuche haben gezeigt, daß dies der Fall 50 abwechselnd Überzüge aus Gipsmörtel und einer Seist. Wiederum genügte nicht ein bestimmtes Silikat kundäraufschlämmung gröberer Körnung aufbringt, für alle untersuchten Schamottarten. Eine lange Ver- das überzogene Muster mit luftverdünntem Amsuchsreihe schränkte die zuzusetzenden Silikate auf moniakgas nach jeder Aufbringung des Stuckmörtels zwei Arten ein, nämlich einmal auf Magnesium-Sili- aussetzt. Anschließend wird der grüne Formkörper kate und zum anderen auf die Alumino-Silikate, d. h. 55 entwachst und gebrannt.

Talkum und Bindeton, Im folgenden als T und BC Die Primäraufschlämmung kann auf der Basis

bezeichnet. Schließlich wurden nach einer sorgfältig feinen Aluminium-Oxids oder anderen feuerfesten

geplanten Versuchsreihe Standardformeln erhalten, Pulvers bestehen, wobei die Körnung des Pulvers

die zufriedenstellende, feuerfeste Formen ergeben. — 200 B.S.S. beträgt. Zu diesem Pulver fügt man

Im folgenden sollen einige typische Beispiele 60 10 % BC hinzu, um dem fertigen Gußkörper auf dem

wiedergegeben werden: Muster die nötige Festigkeit zu verleihen. Zu der

. J₁ nach dem oben erläuterten Verfahren hergestellten

^{B e}'^s P^{l e}' * Mischung fügt man 3,2 % AHY hinzu, eine Menge,

45,36 kg Molochit, 0,90 kg Talkum und 0,9 kg die eine maximale Abdeckung der Teilchen aus feuer-

Magnesium-Oxid sowie 2,7 kg BC wurden in einem festem Material durch das dispergierte AHY ergibt.

geeigneten Mischer sorgfältig gemischt. Dieses Ge- ⁵ Dann wird Wasser hinzugegeben, bis man eine dicke

misch bildet das trockene Ausgangsgemisch. Ein ge- Suspension erhält. Diese läßt man für wenigstens

gebenes Gewicht dieses Gemisches wird genommen, 24 Stunden abstehen. Nach dieser Periode wird weite-

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res Wasser hinzugegeben, bis eine Viskosität ent- Weiteres aufeinanderfolgendes Eintauchen und Übersprechend dem Bereich von 40 bis 140 Sekunden in ziehen schließt sich an, wobei der Stuckmörtel in einem angepaßten Ford-Topf mit einem öffnungs- diesem Fall eine grobe Körnung aufweisen kann, durchmesser von 5,9 mm erreicht ist. Dieser Vorgang wird durchgeführt, bis sich eine

Diese Aufschlämmung yird als eiste Eintauch- 5 keramische Stärke von 5 bis 10 mm (0,2" bis 0,4")

masse für das Wachsmuster verwendet, welches in ergibt

frischem Wasser zur Entfernung alles anhaftenden Die erste Stuckmörtelschioht wird vorzugsweise Staubes oder anderen Schmutzes gewaschen und dann dadurch erhalten, daß man das von der Primäraufgetrocknet sein sollte. Das Muster wird in eine 0,5 Va- schlämmung überzogene Wachsmuster unter ein LÖJting eines nichtionischen Benetzungsmittels ein- m Vibrationssieb mit —38 + 40 Aluminium-Oxid hält getaucht und erneut getrocknet. und dieses Aluminium-Oxid auf das feuchte Muster

Das überzogene Muster wird dann aus der Auf- aufregnen läßt, bis die ganze Oberfläche bedeckt ist schlämmung herausgenommen, und man läßt das Die Sekundäraufschlämmung besteht grundsätzlich überschüssige Material abtrocknen. Nach ausreichen- aus feinem Molochit oder einem anderen feuerfesten dem Abtrocknen wird das Muster mit einem Stuck- 15 Pulver, wobei die Körnung des Pulvers — 200 B.S.S. mörtel üoerzogen, so daß das Ganze auf seinem Kör- betragen sollte. Normalerweise verwendet man Moper haftet. Dadurch entsteht eine Verkeilung zwi- lochit Nr. 6. Diesem Pulver werden 20"/« Bindeton sehen benachbarten Lagern aufgebrachter Aufschläm- zugegeben, worauf 5,6 % AHY folgen. Der trockenen mung, wodurch Schrumpfungseffekten en^egenge- Mischung wird ausreichend Wasser zugegeben, so wirkt wird. 20 daß ein dickes, zähes Gemisch entsteht.

Nach dem Aufbringen des Stuckmörtels entweder Dieses Gemisch läßt πκιη zur Stabilisierung wenig-

durch Aufsprühen oder in einem fluidizierten Bett stens 24 Stunden abstehen. Nach diesem Zeitraum

wird das Muster Ammoniakgas und Luft im Anteil wird weiteres Wasser zugegeben, so daß eine Auf-

von 2°/t> Ammoniakgas und 98 Ve Luft ausgesetzt. schlämmung mit einer Fließzeit von 40 bis 140 Se-

Man läßt das Muster sich in diesem gasförmigen Ge- »5 künden wie bei der Primäraufschlämmung entsteht,

misch wenige Minuten tränken, wobei sich 2¹It Mi- Der fertige grüne Formkörper wird dann nach

nuten als ausreichend erwiesen haben. Anhaftendes einem der üblichen Verfahren entwachst, beispiels-

Ammoniakgas wird dann mit einem Luftstrahl ab- weise durch Abschmelzen, Eintauchen in ein Bad,

gespült, bit das Muster von AmmoniaVgas frei zu Infrarotbestrahlung oder Behandlung in Autoklaven

sein scheint. Man sollte für diese Stufe wenigstens 30 unter Dampf. Bei dem letzteren Verfahren ist es er-

1 Minute verwenden oder 15 vollständige Luftände- forderlich, den Formling dampfdicht zu halten, da ja

rangen. die Stuckmörtelüberzüge aus einer wasserlöslichen

Dann wird eine zweite Aufschlämmung aufge- Verbindung hergestellt sind. Zu diesem Zweck wird

bracht, indem man das Muster in einen Behälter mit der Formling weiter mit einer anorganischen

der Aufschlämmung wie vorher eintaucht und das 35 Verbindung mit Wasser- oder Dampfabsetzeigen-

überschüssige Medium abtropfen läßt. Es ist willkür- schäften, beispielsweise Trikalzium-Pentalummat

lieh, ob das Muster zwischen diesen Überzügen ge- (3 CaO · 5 Al₂O₈) überzogen,

trocknet wird oder nicht. Dann wird der entwachste Formling bei Tempera-

Ein Stuckmörtel mittlerer Körnung wird dann über türen zwischen 1050 und 1100° C im Tunnelofen ge-

das Muster gesprüht und wieder wie vorher ammoni- 40 brannt und zeigt ausgezeichnete Bruchfestigkeit und

siert, worauf wiederum ein Spülen mit Luft folgt. Lebensdauer.

Claims (3)

1 2 mischen einer geeigneten Menge Wasser reguliert und Patentansprüche· der Zement entsprechend verarbeitet werden. Dieser Zement enthält kein Magnesiumoxid.

1. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten In dieser Druckschrift ist jedoch lediglich die Her-Formsteinen unter Verwendung einer feuerfesten 5 stellung eines noch weiter zu verarbeitenden feuer-Masse und einerAluminium-Hydroxidverbindung, festen Zementes beschrieben, nicht jedoch die Herdadurch gekennzeichnet, daß jeweils steüung von feuerfesten Formsteinen. Auch sind kei-0,45 kg der feuerfesten Masse mit 50 bis 80 ml neriei Angaben über die Brenntemperatu - gemacht, einer wäßrigen Lösung von Aluminiumhydroxid- Die deutsche Patentschrift 847 569 1*-., treibt ein chlorid gemischt werden, die eine Konzentration io Verfahren zur Herstellung von Fonnkörpern, die in von 36 Gewichtsprozent Salz hat, welches wie- gebranntem Zustand einen Aluminiumoxidgehalt von derum 17 Gewichtsprozent Tonerde aufweist, und mindestens 98°/« aufweisen und aus einer in Formen daß das Gemisch aus feuerfester Masse und wäß- preßbaren Tonerde hergestellt werden, die mit SaIzriger Lösung durch Zusatz von 0,943 bis 1,85 säure behandelt und aktiviert wird; die Bildung und Gewichtsprozent Magnesiumoxid und/oder Am- «5 Verwendung von Aluminiumhydroxidchloriden wird moniakgas alkalisch gemacht wird und das in eine nicht erwähnt. Bei diesem Verfahren soll ein Gemisch Form gegossene Gemisch zum Gelieren gebracht von mindestens zwei Tonerdesorten unterschiedlicher und gehärtet wird, worauf der entstandene Form- SäureJöslichkeit aktiviert werden, so daß beim Bren-Hng zwischen 1250 und 1400⁰C gebrannt wird. nen der lufttrockenen Preßlinge die Entstehung von

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ao zu großen Kristallen verhindert wird und die Preßlinge kennzeichnet, daß je kg feuerfester Masse 2 bis gleichzeitig bei Temperaturen gebrannt werden kön-3,5 kg Talkum zugegeben werden. nen, die in weiteren und in der Praxis leichter einzu-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- haltenden Grenzen liegen, als es früher der Fall war. kennzeichnet, daß je 100 kg feuerfester Masse Es wird ein Brennintervall zwischen 1740 und 4 bis 6 kg Bindeton zugegeben werden. as 1800° C (60°) angegeben. Dabei werden Magnesiumverbindungen eingeführt. Es ist jedoch kein Zusammenhang mit dem in dieser Patentschrift beschriebe-

nen Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Fonnkörpern und der Einführung von Magnesiumverbin-30 düngen ersichtlich. Der Anteil an Magnesiumoxidverbindungen darf 1 Gewichtsprozent nicht über-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- schreiten. Seit einiger Zeit steht ein wasserlösliches lung von feuerfesten Formsteinen unter Verwendung Aluminiumsalz zur Verfugung, nämlich Aluminiumeiner feuerfesten Masse und einer Aluminium-Hy- hydroxychlorit mit der Formel: Al₂(OH)sCl 2 bis 3 dioxidverbindung. Solche Formsteine lassen sich 35 H,O und einem pH-Wert zwischen 3,8 und 4,2, das z. B. für Ofenauskleidungen, Wannen, Tiegel in Form im folgenden mit AHY bezeichnet werden soll,
von komplex-geformten oder gegossenen Formkör- Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Her-

pern, Formen für Versuchsguß usw. verwenden. stellung von feuerfesten Formsteinen unter Verwen-

Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung dung einer feuerfesten Masse und einer Aluminiumsolcher feuerfesten Formsteine verwendet man ge- 40 hydroxidverbindung vorgeschlagen, das dadurch gemahlene Schamotte, d. h. einen der folgenden Stoffe: kennzeichnet ist, daß jeweils 0,45 kg der feuerfesten Molochit, Sillimanit, gesinterter Mulit, hochwertiges Masse mit 50 bis 80 ml einer wäßrigen Lösung von Aluminium-Oxid, reines Aluminium-Oxid, Zirkon, Aluminiumhydroxidchlorid gemischt werden, die eine Zirkon-Oxid, Magnesium-Oxid und Silizium-Karbid, Konzentration von 36 Gewichtsprozent Salz hat, weldem bekannte Volumina aminierten Silikon-Esters 45 ches wiederum 17 Gewichtsprozent Tonerde aufweist, [tetraäthylortho-Silikat (C₂H₈O)₄Si mit 40 Vo SiO₂] und daß das Gemisch aus feuerfester Masse und wäßzugesitzt worden ist, worauf man diese Schamotte riger Lösung durch Zusatz von 0,943 bis 1,85 Gemit einem geeigneten Alkohohl-Wasser-Gemisch, ge- wichtsprozent Magnesiumoxid und/oder Ammoniaknannt TWCA (beispielsweise Äthylalkohol oder gas alkalisch gemacht wird und das in eine Form Isopropylalkohol mit beispielsweise 15 bis 20 °/o 50 gegossene Gemisch zum Gelieren gebracht und gehär-Wasser) hydrolisiert. tet wird, worauf der entstandene Formling zwischen

Der aminierte Silikon-Ester ist verhältnismäßig 1250 und 1400⁰C gebrannt wird,
teuer, und bei bestimmten Güteklassen erfolgt die tat- Dem Gemisch können in weiterer Ausbildung der

sächliche Bindung durch Silizium-Oxid (SiO₂), wel- Erfindung je 2 kg feuerfester Masse 2 bis 3,5 kg TaI-ches in einigen metallurgischen Verfahren nicht an- 55 kum oder je 100 kg feuerfester Masse 4 bis 6 kg Binnehmbar ist. Darüber hinaus beinhaltet die Verwen- deton zugegeben werden, um die Herstellung von dung von Alkohol immer das Risiko einer Explo- hochwertigen Produkten zu unterstützen. Basische sion während der Herstellung. Additive wie Erdalkalioxide und -hydroxide, Alkali-

Es ist somit ersichtlich, daß sich aus der Beseiti- metalloxide und -hydroxide, Lösungen verträglicher gung des Zwanges, aminierten Silikon-Ester und Al- 60 Alkalimetallchloride und basische Gase wie Amkohol zu verwenden, Vorteile ergeben würden. moniak sichern die Hydrolyse und das Gelieren des