DE1771768C2 - Verfahren zum Herstellen von basischen hochfeuerfesten Formkörpern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung sehr dichter, feuerfester basischer Formkörper aus Sinterdolomit, Sinterkalk und/oder Sintermagnesit mit einer Gesamtporosität von weniger als 5% durch isostatisches Verdichten einer Körnung mit Korngrößen kleiner als 0,1 mm ohne Zusatz von -to Bindemitteln unter Anwendung eines Drucks von wenigstens 500 kg/cm² und anschließendes Brennen.

Es ist bekannt, feuerfeste Formkörper aus Kornmischungen gebrannter und gesinterter Oxyde des Calciums und/oder Magnesiums durch Verpressen und mehrmaliges Sintern der Formkörper herzustellen. Nach den herkömmlichen Verfahren wird dabei eine Gesamtporosität von minimal 14% erreicht bei etwa 10% offener Porosität. Es ist ferner bekannt, schmelzgegossene Steine mit etwa 2% Porosität (Lunker) herzustellen, z. B. auf Spinellbasis, bei denen das Material im Lichtbogenofen geschmolzen und der erstarrtt Schmelzkuchen zu Steinen geschnitten wird. Bei Dolomit, Kalk und Magnesit konnten wegen der hohen Schmelzpunkte nur mit großem Aufwand Schmelzkuchen hergestellt werden, doch können, unter anderem wegen der Spaltbarkeit des Materials, nur Körnungen gewonnen werden, aus denen nach dem Pressen von Kornmischungen dann nur durch Brennen bei sehr höhen Temperaturen Formkörper von ausreichender Festigkeit und etwa 15% Porosität hergestellt werden können. Die Körner selbst haben etwa 1,5% Gesamtporosität bei 1% offenen Poren, Es ist ferner bekannt, keramische Rohlinge durch isostatisches Pressen zu erzeugen, wozu man das feinteilige Preßgut in eine in Grenzen elastische Form füllt und einem allseitigen hydrostatischen Druck, gegebenenfalls nach vorheriger Evakuierung, aussetzt.

Für dieses Verfahren werden in der Literatur, je nach dem verwendeten Ausgangsmaterial und nach dem Einsatzzweck der gebrannten Formkörper, detaillierte Angaben über Teilchengröße, Teilchenform, Teilchengrößenverteiiting, den Feuchtigkeitsgehalt, schließlich für die Aufbereitung der Ausgangsstoffe, für das Einfüllen in die Form, die Maßnahmen der Entlüftung der Form sowie über erforderliche Preßdrücke und den zu beachtenden Druckanstieg beim Verpressen gemacht Hinzu kommen weitere vom Ausgangsmaterial abhängige spezifische Vorschriften für Brenn- und Sintertemperaturen. Wegen der Vielzahl der zu beachtenden Arbeitsvorschriften und wegen der Differenziertheit des isostatischen Preßverfahrens blieb dieses bislang der Erzeugung komplizierter geformter Körper vorbehalten und war beschränkt auf Spezialmassen als feuerfeste Ausgangsstoffe.

Es bestand daher die Aufgabe, dieses isostatische Verdichtungsverfahren für Industriezweige zugänglich zu machen, die feuerfeste Formkörper auf der Basis Kalk, Dolomit oder Magnesit herstellen, da sich die Gebrauchseigenschaften dieser Erzeugnisse durch weitere Verringerung der Porosität verbessern lassen.

Der vorliegenden Erfindung lag die weitere Aufgabe zugrunde. Formkörper aus Sinterdolomit, Sinterkalk und/oder Sintermagnesit herzustellen, die die Eigenschaften der schmelzgegossenen Produkte erreichen oder sogar übertreffen.

Es wurde nun gefunden, daß man derartige Formkörper herstellen kann, wenn die Formkörper zunächst durch schnelles Erhitzen bis auf etwa 1000⁰C mit einer Temperatursteigerung von höchstens 200° C/h und dann durch langsames Erhitzen bis auf die Brenntemperatur mit einer Temperatursteigerung von höchstens 50°C/h gebrannt und nach längerer Sinterung langsam abgekühlt werden.

Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft für das Verfahren, das gesinterte Ausgangsmaterial in Korngrößen kleiner als 0,08 mm zu verwenden. Zweckmäßig sollten wenigstens 50% des Ausgangsmaterials in Korngrößen von weniger als 0,08 mm verwendet werden. Selbstverständlich ist es möglich, in untergeordneten Mengen andere oxydische Rohstoffe, vorzugsweise in feingemahlener Form, mit zu verwenden, z. B. Oxyde des Eisens, Mangans, Titans und vorzugsweise des Chroms. Art und Menge dieser Zusätze sind von den beabsichtigten Einsatzgebieten der feuerfesten Formkörper abhängig. Statt der reinen Oxyde können auch feingemahlene Erze verwendet werden.

Für dieses Verfahren ist es erforderlich, das Ausgangsmaterial isostatisch unter einem Druck von wenigstens 500 kg/cm² zu verdichten; vorteilhaft sind Drücke von etwa 1000 bis 2000 kg/cm².

Ist die Brenntemperatur von ungefähr 1500° C erreicht — nach herkömmlichen Verjähren sind 1600 bis 1800"C und mehr notwendig —. dann sollten die Formkörper etwa 10 Stunden dieser Temperatur ausgesetzt werden. Nach dem Brennen sollten die Formkörper mit höchstens 25°C/h abgekühlt werden.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Formkörper erreichen fast die theoretische Dichte. Von der verbliebenen Porosität Von etwa 2,5% sind nur 0,1% offene Poren, Die Gasdurchlässigkeit beträgt 0 npm, Und die Kaltdruckfestigkeit ist größer als 1500 kg/cm². Bei normalen klimatischen Bedingungen sind die Formkörper nahezu hydratationsbeständig.

Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen ist es erstmalig möglich geworden, Formkörper aus

staubförmigem Sinterdolomit, Sinterkalk und/oder Sintermagnesit mit Eigenschaften herzustellen, die denen einzelner Schmelzkörner entsprechen. Darüber hinaus sind die Formkörper hydratationsbeständiger und ihre Herstellung erheblich wirtschaftlicher.

Durch den allseitigen Druck während der Verdichtung erhält man einen gleichmäßigen dichten Formkörper, der bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zu einem rißfreien feuerfesten Stein führt. Darüber hinaus ist es möglich, den verdichteten grünen Stein mechanisch zu bearbeiten und auf diese Weise Toleranzen in den Abmessungen weitgehend auszugleichen.

Beispiel 1 _]5

Dolomitmeh! mit einer Körnung kleiner als 0,09 mm, davon 70% kleiner als 0,06 mm, wurde isostatisch mit 2000 kg/cm² verpreßt Der Formkörper wurde nach dem Verpressen mit 160°C/h auf 1000⁰C erhitzt und anschließend mit äp^C/h auf die Brenntemperatur von 1500⁰C gebracht, der er 10 Stunden ausgesetzt blieb. Die darauffolgende Abkühlung erfolgte langsam mit 25°C/h. Es ergaben sich rißfreie Sinterkörper, die als Mittelwert aus drei Versuchen eine Gesamtporosität von 23% und eine offene Porosität von 0,1% hatten. Die Kaltdruckfestigkeit lag höher als 1500 kg/cm², und die Gasdurchlässigkeit betrug 0 npm.

Beispie] 2

Die Versuchsbedingungen waren bis auf die isos'atische Verdichtung entsprechend dem Beispiel 1. Anstatt 2000 kg/cm², wie im Beispiel 1, wurde das Dolomitmehl nur mit 1000 kg/cm² verpreßt Gesamtporosität des Sinterkörpers hierbei 3%, während alle anderen Werte so blieben wie im Beispiel 1.

Beispiel 3

Die Versuchsbedingungen waren hierbei ebenfalls bis auf die isostatische Verdichtung entsprechend dem Beispiel 1 und Z Anstatt 2000 kg/cm² wurde das Dolomitmehl nur mit 500 kg/cm² verpreßt Gesamtporosität hierbei 3,8%, während auch hier alle Werte so blieben wie im Beispiel 1 und 2.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung sehr dichter feuerfester basischer Formkörper aus Sinterdolomit, Sinterkalk und/oder Sintermagnesit mit einer Gesamtporosität von weniger als 5% durch isostatisches Verdichten einer Körnung mit Korngrößen kleiner als 0,1 mm ohne Zusatz von Bindemitteln unter Anwendung eines Druckes von wenigstens 500 kg/cm² und anschließendes Brennen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper zunächst durch schnelles Erhitzen bis auf etwa 1000°C mit einer Temperatursteigerung von höchstens 200°C/h und dann durch langsames Erhitzen bis auf die Brenntemperatur mit einer Temperatursteigerung von höchstens 50°C/h gebrannt und nach längerer Sinterung langsam abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50% des Ausgangsmaterials in Korngrößen kleiner als 0,08 mm eingesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper einer Brenntemperatur von ungefähr 1500⁰C etwa 10 Stunden ausgesetzt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper nach dem Brennen mit höchstens 50° C/h abgekühlt werden.