DE1796034C3 - Refractory stones made from stabilized zirconia - Google Patents
Refractory stones made from stabilized zirconiaInfo
- Publication number
- DE1796034C3 DE1796034C3 DE19681796034 DE1796034A DE1796034C3 DE 1796034 C3 DE1796034 C3 DE 1796034C3 DE 19681796034 DE19681796034 DE 19681796034 DE 1796034 A DE1796034 A DE 1796034A DE 1796034 C3 DE1796034 C3 DE 1796034C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- percent
- weight
- grain
- calcium oxide
- zirconium dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000004575 stone Substances 0.000 title claims description 37
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 title 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N Niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 9
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims 2
- 229940077747 antacids containing calcium compounds Drugs 0.000 claims 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 229940043430 calcium compounds Drugs 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 13
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 13
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 9
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 8
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 235000013532 brandy Nutrition 0.000 description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011068 load Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L Calcium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QXDMQSPYEZFLGF-UHFFFAOYSA-L Calcium oxalate Chemical compound [Ca+2].[O-]C(=O)C([O-])=O QXDMQSPYEZFLGF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N Carbon tetrachloride Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 2
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 2
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960005069 Calcium Drugs 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-K Disodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229920000084 Gum arabic Polymers 0.000 description 1
- 241000978776 Senegalia senegal Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- KKGCEIJJOCAQEX-UHFFFAOYSA-N [Ca][Nb] Chemical compound [Ca][Nb] KKGCEIJJOCAQEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000205 acacia gum Substances 0.000 description 1
- 235000010489 acacia gum Nutrition 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000011451 fired brick Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009114 investigational therapy Methods 0.000 description 1
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- -1 preferably Chemical compound 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011008 sodium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001929 titanium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von feuerfe-■tem Baumaterial, insbesondere Steinmaterial aus tirkonerde, welches sich durch besonders günstige Temperaturwechseibeständigkeit (TWB) und ausneh-•lend hohe Druckfeuerbeständigkeit (DFB) auszeichnet.The invention relates to the manufacture of fire retardants Building material, especially stone material made of tirconia, which is particularly cheap Resistance to temperature changes (TWB) and insufficient high pressure fire resistance (DFB).
Es ist bekannt, daß Zirkoniumdioxid in drei Modifikationen existiert, wobei die Stabilitätsgebiete #er einzelnen Modifikationen wie folgt liegen: Bis etwa IO0O°C monoklin, etwa 1000 bis 19000C tetragonal und •ber etwa 19000C bis zum Schmelzpunkt, der bei etwa 170O0C liegt, kubisch. In reinem Zustand sind diese Modifikationen reversibel und mit Volumenänderung verbunden. Diese Volumenänderungen sind bei feuerfesten Steinen sehr unangenehm.It is known that zirconium dioxide, exists in three modifications wherein the stability areas #ER individual modifications as follows are: Until about IO0O ° C monoclinic, about 1000 to 1900 0 C tetragonal and • over about 1900 0 C to the melting point at about 170O 0 C, cubic. In the pure state, these modifications are reversible and involve changes in volume. These changes in volume are very uncomfortable with refractory bricks.
Es wurden schon verschiedene Versuche zur Stabilisierung des einen oder anderen Gefüges von Zirkoniumdioxid durchgeführt, indem verschiedene Fremdsubstanzen in das Kristallgitter eingebracht werden, um die kristallographischen Umwandlungen während des Aufheizens oder Abkühlens minimal zu halten. Am wirksamsten für die Stabilisierung des Kristallgitters von Zirkoniumoxid erwies sich Calciumoxid (z.B. US-PS 32 22 148, 29 10 371 und 31 75919). Damit läßt sich sowohl die kubische als auch die tetragonale Modifikation von ZrOz stabilisieren. Durch die Zugabs von Calciumoxid gegebenenfalls mit zusätzlich anderen Erdalkalioxiden werden jedoch die anderen Eigenschaften des feuerfesten Materials, insbesondere im Hinblick auf die Hochtemperaturfestigkeit, verschlechtert Damit wird die Anwendbarkeit so stabilisierter Zirkoniumoxide für Ofenauskleidungen sehr eingeschränkt Bei diesen bekannten stabilisierten feuerfesten Materialien ist die Temperaturwechselbeständigkeit nicht gut. Demzufolge ist die Stanzzeit des Materials bei hohen Arbeitstemperaturen nicht zufriedenstellend. Außerdem zeigte sich, daß die stabilisierende Wirkung von Calciumoxid nicht anhält. Nach einigen Aufheiz- und Abkühl-Zyklen ist die Stabilisierung bereits verschlechtert, möglicherweise infolge einer Diffusion des Calciumoxids aus dem Korn an die Korngrenzen. Um diesen Nachteilen zu begegnen, hat man dem so stabilisierten Zirkoniumoxid S1O2 und AI2O3 zugesetzt (US-PS 29 37 102), was nicht nur wieder auf Kosten der Stabilisierung geht, sondern auch zur Bildung von Calciumsilicaten und -aluminaten mit allen bekannten Schwierigkeiten führt.Various attempts have been made to stabilize one or the other structure of zirconium dioxide carried out by introducing various foreign substances into the crystal lattice in order to to keep crystallographic transformations during heating or cooling to a minimum. At the Calcium oxide (e.g. U.S. Patents 32 22 148, 29 10 371 and 31 75 919). So lets Both the cubic and the tetragonal modification of ZrOz stabilize. Through the Zugabs of calcium oxide, optionally with additional other alkaline earth oxides, however, the other properties become of the refractory material, particularly in view of the high temperature strength, thus deteriorates The applicability of zirconium oxides stabilized in this way for furnace linings is very limited These known stabilized refractory materials do not have good thermal shock resistance. As a result, the punching time of the material at high working temperatures is not satisfactory. Besides that it was found that the stabilizing effect of calcium oxide does not last. After some heating and In cooling cycles, the stabilization is already worsened, possibly as a result of diffusion of the Calcium oxide from the grain to the grain boundaries. This is the way to counter these disadvantages stabilized zirconium oxide S1O2 and AI2O3 added (US-PS 29 37 102), which is not only at the expense of stabilization, but also to the formation of Calcium silicates and aluminates leads with all known difficulties.
Schließlich hat man auch schon feste Lösungen von Seltenen Erdniobaten mit Zirkoniumoxid versucht (US-PS 32 68 349), ohne jedoch damit das Problem lösen zu können, ganz abgesehen davon, daß sich die Anwendung großer Mengen eines solchen Steinmaterials im Industrieofenbau wegen der hohen Kosten für die Seltenen Erden verbietet.Finally, solid solutions of rare earth niobates with zirconium oxide have also been tried (US-PS 32 68 349), but without being able to solve the problem, quite apart from the fact that the Application of large amounts of such a stone material in industrial furnace construction because of the high cost of forbids rare earths.
Es zeigte sich nun, daß feuerfestes Material auf der Basis von Zirkoniumdioxid mit 3 bis 10 Gewichtsprozent Calciumoxid und 2 bis 15 Gewichtsprozeni Niobpentoxid, insgesamt 5 bis 20 Gewichtsprozent Calciumoxid und Niobpentoxid, in dem feuerfesten Material hervorragende Druckfeuerbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aufweist. Die erfindungsgemäßen feuerfesten Stoffe sind stabilisiert, und zwar in der kubischen Modifikation, durch den gemeinsamen Zusatz von Calciumoxid und Niobpentoxid. It has now been found that the refractory material based on zirconium dioxide with 3 to 10 percent by weight Calcium oxide and 2 to 15 weight percent niobium pentoxide for a total of 5 to 20 weight percent Calcium oxide and niobium pentoxide, excellent pressure fire resistance and in the refractory material Has resistance to temperature changes. The refractories according to the invention are stabilized, and in the cubic modification, through the joint addition of calcium oxide and niobium pentoxide.
Wird reines Zirkoniumdioxid mit einer gewisser Mengen an Calciumoxid oder einer Substanz, die untet den Brennbedingungen Calciumoxid liefern, wie Calciumfluorid oder Oxalat, mit Nioboxid erhitzt, so erfolgl eine teilweise Rekristallisation des Zirkoniumdioxids aus der monoklinen in die kubische Modifikation, wobei diese stabilisiert wird. Es scheint, daß die Wirksamkeil des Nioboxids zumindest teilweise sich an der Korngrenzen des polykristallinen Materials zeigt. Es wurde elektronenmikroskopisch festgestellt, daß Calciumoxid zu einem nennenswerten Anteil in die Korngrenzen wandert. Diese Erscheinung findet man inallgemeinen besonders in handelsüblichen Produkten frisch gebranntem Kornmaterial und in einigen Fäller auch in ternären Systemen aus den Oxiden von Calcium Niob und Zirkonium. In den meisten Fällen enthäl Zirkoniumdioxid Siliciumdioxid und Aluminiumoxid al; Verunreinigungen, die sich an den Korngrenzer sammeln zusammen mit dem Calciumoxid. Ist in dei Masse Nioboxid enthalten, so zeigt es die gleich« Tendenz und begleitet zu einem gewissen Ausmai Calciumoxid an die Korngrenzen. Jedoch verbleibt eir gewisser Teil von Nioboxid zusammen mit Calciumoxic im Korn und gewährleistet damit die Stabilisierung dei kubischen Modifikation des Zirkoniumoxids.Will be pure zirconium dioxide with a certain amount of calcium oxide or a substance that undet the firing conditions provide calcium oxide, such as calcium fluoride or oxalate, heated with niobium oxide, a partial recrystallization of the zirconium dioxide takes place from the monoclinic to the cubic modification, whereby this is stabilized. It seems that the effective wedge of the niobium oxide shows at least partially at the grain boundaries of the polycrystalline material. It it was found by electron microscopy that calcium oxide is present in the Grain boundaries migrates. This phenomenon is generally found especially in commercial products freshly burned grain material and in some cases also in ternary systems from the oxides of calcium Niobium and zirconium. In most cases, zirconia contains silica and alumina; Impurities that collect at the grain boundary along with the calcium oxide. Is in dei Containing bulk niobium oxide, it shows the same tendency and accompanies to a certain extent Calcium oxide at the grain boundaries. However, some niobium oxide remains with calcium oxide in the grain and thus ensures the stabilization of the cubic modification of the zirconium oxide.
Übliche Verunreinigungen, insbesondere Eisen- und Titanoxide, zeigen keine so ausgeprägte Neigung zur Wanderung an die Korngrenzen wie die Oxide von Calcium, Silicium, Niob und Aluminium.Usual impurities, in particular iron and titanium oxides, do not show such a pronounced tendency to Migration to the grain boundaries such as the oxides of calcium, silicon, niobium and aluminum.
Besonders festes Steinmaterial erreicht man durch Zumischen von weiteren Mengen ungebranntem Zirkoniumdioxid, und zwar 1 bis 20% und/oder Nioboxid 1 bis 5% in einer Gesamtmenge bis 25%, bezogen auf das Kornmaterial, welches bereits 3 bis 10 Gewichtsprozent Nioboxid enthält. Die erfindungsgemäßen stabilisierten ;o Zirkoniumdioxide zeigen gegenüber den bekannten Materialien überragende Eigenschaften. Dies gilt insbesondere auch bei den als besonders gut stabilisierten Materialien mit Calciumoxid.Particularly solid stone material can be achieved by adding additional amounts of unfired zirconium dioxide, namely 1 to 20% and / or niobium oxide 1 to 5% in a total amount of up to 25%, based on the Grain material which is already 3 to 10 percent by weight Contains niobium oxide. The stabilized according to the invention; o Compared to the known materials, zirconium dioxide shows outstanding properties. this applies especially in the case of materials with calcium oxide that are particularly well stabilized.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen feuerfesten Steine geschieht im allgemeinen nach in der einschlägigen Technik bekannten Verfahrensmaßnahmen. Die Ausgangsprodukte werden gemischt, das Pulvergemisch gegebenenfalls mit einem Bindemittel verdichtet oder gepreßt, diese Preßlinge gebrannt und wieder aufgemahlen und auf die entsprechenden Kornfraktionen des Kornmaterials gesiebt. Das Kornmaterial wird nun gegebenenfalls mit weiteren Reaktionspartnern oder Bindemitteln versetzt, geformt und schließlich dem Steinbrand unterzogen. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Steine geschieht z. B. auf folgende Weise.The manufacture of the refractories according to the invention Stone is generally done according to procedural measures known in the relevant art. the Starting products are mixed and the powder mixture is compacted with a binder if necessary or pressed, these compacts are burned and ground up again and added to the appropriate grain fractions of the grain material sifted. The grain material is now optionally with other reactants or binders are added, shaped and finally subjected to stone firing. The preparation of the invention Stones happens z. B. in the following way.
Die Rohmaterialien, nämlich Zirkoniumdioxid, Niobpentoxid und Calciumoxid oder an Stelle des letzteren auch eine Substanz, die beim Kornbrand Calciumoxid zu bilden vermag, wie vorzugsweise Calciumcarbonat, yo sollen eine ausreichende Reinheit besitzen und eine Korngröße zwischen 0,1 und 2 μ, aufweisen. Die drei Komponenten werden z. B. durch Trockenmahlen oder Naßmahlen in üblichen Vorrichtungen gemischt.The raw materials, namely, zirconia, niobium pentoxide and calcium oxide, or in place of the latter, a substance which is capable of forming at Kornbrand calcium oxide, calcium carbonate such as, preferably, yo to have a sufficient purity and a particle size between 0.1 and 2 μ, have. The three components are e.g. B. mixed by dry grinding or wet grinding in conventional devices.
Das Korngemisch wird nun gegebenenfalls mit einem Bindemittel wie Glycerin, Stärke, Gummiarabicum, Dextrinlösung oder einem Klebstoff in Form eines Elastomeren in einem Lösungsmittel w:e Tetrachlorkohlenstoff angemacht und in üblicher Weise unter Druck von etwa 350 bis 1050 kg/cm2 (5000 bis 15 000 psi) geformt. Formsteine größerer Dimensionen wird man zweckmäßigerweise in Schlagpressen (impact pressing) unter einem Druck von etwa 140 kg formen.The grain mixture is then optionally w with a binder such as glycerol, starch, gum arabic, dextrin or an adhesive in the form of an elastomer in a solvent: dressed e carbon tetrachloride and in the customary manner under pressure of about 350 to 1050 kg / cm 2 (5000-15 000 psi). Molded bricks of larger dimensions are expediently shaped in impact pressing under a pressure of about 140 kg.
Diese Formlinge werden auf eine Temperatur von etwa 1600 bis etwa 2000°C erhitzt und bei dieser 4s Temperatur etwa 3 bis 24 h gehalten. Die Aufheizgeschwindigkeit von Raumtemperatur bis zur Brenntemperatur soll für größere Formsteine etwa 100°C/h und für kleinere Teile bis zu 400°C/h betragen. Nach Brennen bei der gewünschten Temperatur in der entsprechenden Zeit kann das Material im Ofen auskühlen. Werden tiefere Temperaturen angewandt, so sind längere Brennzeiten erforderlich und umgekehrt. Im allgemeinen erfolgt der Kornbrand in etwa 8 h bei 1600° C oder etwa 3 h bei 2000° C.These moldings are heated to a temperature of about 1600 to about 2000 ° C and at this 4s Maintained temperature for about 3 to 24 hours. The heating rate from room temperature to the firing temperature should be around 100 ° C / h for larger shaped bricks and up to 400 ° C / h for smaller parts. To The material can be fired in the furnace at the desired temperature in the appropriate time cooling down. If lower temperatures are used, longer burning times are required and vice versa. In general, the grain fire takes about 8 hours at 1600 ° C or about 3 hours at 2000 ° C.
Das Brenngut wird nach dem Abkühlen aufgebrochen und gegebenenfalls noch in einer Kugelmühle gemahlen. Es erfolgt nun eine Siebung in einzelne Kornfraktionen z. B. in die vier Fraktionen: 1. 0,84 bis 2 mm, 2. 0,3 bis 0,84 mm, 3. 0,15 bis 0,3 mm und 4. <0,15 mm (-10+20; -20 +50;-50+100; -100).After cooling, the material to be fired is broken up and, if necessary, ground in a ball mill. There is now a sieving into individual grain fractions z. B. into the four fractions: 1. 0.84 to 2 mm, 2. 0.3 to 0.84 mm, 3. 0.15 to 0.3 mm and 4. <0.15 mm (-10 + 20; -20 +50; -50 + 100; -100).
Für die Steinherstellung wird nun ein Gemisch aus den gewünschten Kornklassen angefertigt und das Kornmaterial in Gegenwart von Feuchtigkeit oder einem organischen Bindemittel wie einem Elastomer-Kleber, Dextrin oder einem Epoxyharz verformt.For the stone production, a mixture of the desired grain classes is now made and that Grain material in the presence of moisture or an organic binder such as an elastomer adhesive, Deformed dextrin or an epoxy resin.
Vor dem Formen kann man noch gegebenenfalls nichteebranntes reines monoklines Zirkoniumdioxidpulver zusetzen. Auch ist es manchmal zweckmäßig, vor dem Formen ungebranntes reines Nioboxid einzubringen. Beim Steinbrand verflüchtigen sich manchmal anorganische Verbindungen wie Alkalihydroxide, Alkalicarbonate, Natriumphosphat, die in den Bindemitteln mit der geringen Feuchtigkeit vorlagen.Unfired, pure monoclinic zirconium dioxide powder can optionally be used before molding to add. It is also sometimes useful to add unfired, pure niobium oxide before molding. In the case of stone fires, inorganic compounds such as alkali hydroxides, alkali carbonates, Sodium phosphate, which were present in the binders with the low moisture.
Das Formen kann nun in ähnlicher Weise wie oben bei der Herstellung des K.ornmaterials erfolgen. Bei kleinen Steinen wird vorzugsweise mit einem Preßdruck von 1000 kg/cm2 gearbeitet. Wenn gewünscht, kann man jedoch einen Preßdruck zwischen 35 und 8450 kg/cm2 (500 und 120 000 psi) anwenden. Bei der Herstellung größerer Formsteine wird man zweckmäßigerweise schlagpressen.Shaping can now be carried out in a similar way to the production of the grain material above. In the case of small stones, a pressure of 1000 kg / cm 2 is preferably used. However, if desired, a compression pressure between 35 and 8450 kg / cm 2 (500 and 120,000 psi) can be used. When producing larger shaped bricks, impact pressing is expedient.
Der Steinbrand wird im allgemeinen bei einer Temperatur vorzugsweise über 1700° C und über der Brenntemperatur für den Kornbrand vorgenommen. Es ist zweckmäßig, den Steinbrand bei etwa 1700 bis 21000C durchzuführen. Je höher die Temperatur beim Steinbrand ist, desto fester sind die Baustoffe. Die Brennzeit liegt zwischen etwa 2 und 5 h, im allgemeinen bei etwa 3 h. Das Brenngut kann im Ofen an der Luft auskühlen.The stone branding is generally carried out at a temperature preferably above 1700 ° C. and above the burning temperature for the grain brandy. It is advisable to carry out the stone firing at about 1700 to 2100 ° C. The higher the temperature in the stone fire, the stronger the building materials are. The burn time is between about 2 and 5 hours, generally about 3 hours. The items to be fired can cool down in the air in the oven.
Bei der Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte haben sich folgende Arbeitsbedingungen als zweckmäßig erwiesen.When carrying out the process for the production of the products according to the invention, the following have been found Working conditions proven to be appropriate.
Die Ausgangsmaterialien sollen relativ rein sein und feinkörnig. Zirkoniumdioxid soll vorzugsweise ein feines oder gefälltes Pulver mit einer Korngröße unter 44 μ, sein.The starting materials should be relatively pure and fine-grained. Zirconia should preferably be a fine one or precipitated powder with a grain size below 44 μ.
Diese Ausgangsprodukte werden entweder trocken vermischt oder nach dem Mischen naß gemahlen und bei etwa 100 bis 100° C getrocknet, so daß man ein leicht zerreibliches nichtstaubendes Material erhältThese starting products are either mixed dry or, after mixing, wet-ground and dried at about 100 to 100 ° C, so that you can easily friable, non-dusting material
Das angewandte Calciumoxid wird vorzugsweise durch Zersetzung von Calciumcarbonat in situ erhalten. Man kann also jedes handelsübliche relativ reine Calciumcarbonat anwenden. Wenn es zweckmäßig erscheint, kann man aber auch Calciumoxid, Calciumfluorid oder Calciumoxalat anwenden. Für den erfindungsgemäßen Zweck dient jedes handelsübliche reine nicht notwendigerweise tantalfreie Nioboxid. Es soll jedoch feinkörnig, insbesondere unter 44 μιτι sein.The calcium oxide used is preferably obtained by decomposing calcium carbonate in situ. So you can use any commercially available, relatively pure calcium carbonate. When it's expedient appears, calcium oxide, calcium fluoride or calcium oxalate can also be used. For the invention The purpose is any commercially available pure niobium oxide that is not necessarily tantalum-free. It should however, be fine-grained, in particular below 44 μιτι.
Das trockene Kornmaterial wird dann z. B. auf Körper 50 χ 50 mm Durchmessei geformt und in einem gasbeheizten Ofen bei 16000C etwa 8 bis 24 h oder in einem solchen Ofen mit Sauerstoff angereicherter Luft bei etwa 1700 bis 2000° C gebrannt.The dry grain material is then z. B. formed on body 50 χ 50 mm diameter and burned in a gas-heated furnace at 1600 0 C for about 8 to 24 hours or in such a furnace with oxygen-enriched air at about 1700 to 2000 ° C.
Diese Formlinge können entweder im Ofen auskühlen oder werden ausgetragen und können an der Luft kühlen. Sie werden dann gebrochen und auf die gewünschten Kornfraktionen gesiebt.These bricks can either cool down in the oven or are discharged and can be left in the air cool. They are then broken up and sieved to the desired grain fractions.
Es wird nun der gewünschte Kornaufbau zusammengestellt und gegebenenfalls noch nicht gebranntes Zirkoniumdioxid und/oder Nioboxid zugesetzt. Auch können weitere Zusätze eingebracht werden. Die Menge der verschiedenen Kornfraktionen für den Kornaufbau können schwanken. Die Festigkeitseigenschaften der feuerfesten Steine hängen in einem gewissen Ausmaß von dem Kornaufbau ab. In den Beispielen werden einzelne Massen mit speziellem Kornaufbau beschrieben. Jedoch soll dadurch nicht eine Beschränkung der Variationsmöglichkeiten hinsichtlich Kornfraktionen und Mengenverhältnissen der einzelnen Kornfraktionen erfolgen. Man wird den Kornaufbau immer im Hinblick auf die gewünschten Festigkeitseigenschaften vornehmen. Dies ist in der Feuerfestindustrie allgemein üblich.The desired grain structure is now put together and possibly not yet fired Zirconium dioxide and / or niobium oxide added. Further additives can also be introduced. the The amount of different grain fractions for the grain structure can vary. The strength properties of the refractory bricks depend to some extent on the grain structure. In the Individual masses with a special grain structure are described in the examples. However, this is not intended to be a Limitation of the possibilities of variation with regard to grain fractions and proportions of the individual Grain fractions take place. The grain structure will always be designed with the desired strength properties in mind. This is in the refractories industry common practice.
In vielen Fallen ist es zweckmäßig, dem Kornaufbau ein organisches Bindemittel zur Erleichterung der weiteren Handhabung und insbesondere der Verformung zuzusetzen. Die Steinausformung erfolgt i.i ähnlicher Weise wie die Herstellung der Formkörper für den Kornbrand. Im allgemeinen wird ein Preßdruck von etwa 1000 kg/cm2 als zufriedenstellend und bevorzugt angesehen. In many cases it is advisable to add an organic binder to the grain structure to facilitate further handling and, in particular, deformation. The stone shaping is carried out in a similar way to the production of the shaped bodies for the grain brandy. In general, a compression pressure of about 1000 kg / cm 2 is considered satisfactory and preferred.
Der Steinbrand kann in einem beliebigen Ofen ζ. Β. wie oben erwähnt, vorzugsweise in 3 h bei 1700 bis 21000C erfolgen. The stone can be fired in any furnace ζ. Β. as mentioned above, preferably carried out at 1700 to 2100 ° C. in 3 hours.
In dem Kornaufbau bevorzugt man etwa 4 bis 7 Gewichtsprozent Calciumoxid, vorzugsweise zugegeben als Calciumcarbonat, etwa 3 bis 10 Gewichtsprozent Niobpentoxid, Rest Zirkoniumdioxid. Wie erwähnt ist es ι j manchmal für die Steinherstellung zweckmäßig 1 bis 20 Gewichtsprozent Zirkoniumdioxid und/oder 1 bis 5 Gewichtsprozent Nioboxid, bezogen auf das Gewicht des Kornaufbaus, einzubringen. Für diesen Zusatz eignet sich dasselbe Material wie es als Ausgangsproduktfürdie Herstellung des feuerfesten Korns diente. In the grain structure, preference is given to about 4 to 7 percent by weight calcium oxide, preferably added as calcium carbonate, about 3 to 10 percent by weight niobium pentoxide, the remainder being zirconium dioxide. As mentioned, it is sometimes expedient to introduce 1 to 20 percent by weight of zirconium dioxide and / or 1 to 5 percent by weight of niobium oxide, based on the weight of the grain structure, for stone production. The same material that was used as the starting product for the manufacture of the refractory grain is suitable for this addition.
In manchen Fällen, insbesondere bei großen Formsteinen, sollte kein ungebranntes Zirkoniumdioxid zugesetzt werden, damit die Brennschrumpfung klein gehalten wird.In some cases, especially with large shaped stones, no unfired zirconium dioxide should be added in order to keep the firing shrinkage small.
Für die Durchführung der Versuche eignet sich wohl am bestehen ein Normstein 114 χ 15,9 χ 12,7 mm.A standard stone 114 χ 15.9 χ 12.7 mm is most suitable for carrying out the tests.
Die Dichte der gebrannten Steine hängt vom Kornaufbau ab, ebenso vom Preßdruck und von der maximalen Brenntemperatur. Diese Abhängigkeit wird in den Beispielen noch deutlich gezeigt.The density of the fired bricks depends on the grain structure , as well as on the pressing pressure and the maximum firing temperature. This dependency is clearly shown in the examples.
Das Raumgewicht der meisten kleinen Prüfkörper beträgt 4,9 bis 5,2 g/cm3, die Porosität beträgt 5 bis 20%. Die scheinbare Dichte der meisten Prüfkörper liegt bei etwa 5,6 g/cm3. Die Dichte großer Formsteine, also solcher mit 203 mm in zumindest einer Dimension nach einer Verformung mit Hilfe einer Schlagpresse unter einem Druck von etwa 136 kg + Druck beträgt etwa 4,4 bis 4,7 g/cm3. The density of most of the small test specimens is 4.9 to 5.2 g / cm 3 , the porosity is 5 to 20%. The apparent density of most test specimens is around 5.6 g / cm 3 . The density of large shaped bricks, i.e. those with 203 mm in at least one dimension after deformation with the aid of an impact press under a pressure of about 136 kg + pressure is about 4.4 to 4.7 g / cm 3 .
Das Kristallgefüge, und zwar sowohl des Kornmaterials mit etwa 5,9 Gewichtsprozent Calciumoxid, 5,2 Gewichtsprozent Nioboxid, Rest Zirkoniumoxid wie auch des Steinmaterials entspricht in der Hauptsache der kubischen Modifikation. Die restlichen etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent des Zirkoniumoxids sind monoclin.The crystal structure, both of the grain material with about 5.9 percent by weight of calcium oxide, 5.2 percent by weight of niobium oxide, the remainder of zirconium oxide and of the stone material corresponds mainly to the cubic modification. The remaining approximately 10 to 20 percent by weight of the zirconia is monoclinic.
Wie die Hochtemperatur-Röntgenuntersuchungen ergaben, beginnt die Umwandlung der monoclinen Modifikation in die tetragonale Modifikation bei etwa 800° C und ist bei 1200° C abgeschlossen. Beim Abkühlen findet die umgekehrte Umwandlung statt, nämlich von s0 tetragonal in monoclin. Die kubische Modifikation bleibt während des Aufheizens und Abkühlens unverändert. As the high-temperature X-ray examinations showed, the conversion of the monoclinic modification into the tetragonal modification begins at around 800 ° C and is completed at 1200 ° C. When cooling down , the reverse transformation takes place, namely from s0 tetragonal to monoclinic. The cubic modification remains unchanged during heating and cooling.
Nach obigen Verfahren wurden nun einige Prüfkör per hergestellt, um an diesen die Biegefestigkeit zu ermitteln. Die Biegefestigkeit ergibt sich aus der maximalen Belastung bis zum Bruch, wenn der Prüfkörper an zwei Enden unterstützt und in der Mitte belastet wird. Die Biegefestigkeit m errechnet sich aus der Formel According to the above procedure, some test bodies were now made by in order to determine the flexural strength of these. The flexural strength results from the maximum load until breakage when the test specimen is supported at two ends and loaded in the middle. The flexural strength m is calculated from the formula
f>0f> 0
IP L, 2B-I)2 IP L, 2B-I) 2
P = Last, P = load,
B = Breite, B = width,
L = Breite, L = width,
D = Dicke. D = thickness.
Die Biegefestigkeit wurde bei steigenden Temperaturen bis zu 1500°C ermittelt.
Folgende Beispiele erläutern die Erfindung.The flexural strength was determined at increasing temperatures up to 1500 ° C.
The following examples illustrate the invention.
100 g Calciumoxid, 50 g Niobpentoxid und 850 g Zirkoniumdioxid wurden in Wasser aufgeschlämmt und in einem üblichen schnellaufenden Mischer gut durchmischt. Das Wasser wurde dann abfiltriert, der feuchte Filterkuchen in einem Ofen bei etwa HO0C getrocknet, das trockene Produkt aufgebrochen und nach Zugabe eines organischen Bindemittels geformt. Die Formlinge wurden in einem gasbeheizten Ofen auf 1600°C mit einer Geschwindigkeit von 100°C/h erhitzt, bei dieser Temperatur 8 h gehalten, woraufhin die Formlinge im Ofen auskühlen konnten.100 g calcium oxide, 50 g niobium pentoxide and 850 g zirconium dioxide were slurried in water and mixed thoroughly in a conventional high-speed mixer. The water was then filtered off, the moist filter cake was dried in an oven at about HO 0 C, the dry product was broken up and, after the addition of an organic binder, shaped. The briquettes were heated in a gas-heated oven to 1600 ° C. at a rate of 100 ° C./h, held at this temperature for 8 hours, after which the briquettes were allowed to cool in the oven.
Nun wurden die Formlinge aufgebrochen und in einer mit Kautschuk ausgekleideten Kugelmühle mit Kugeln aus Zirkoniumdioxid zerkleinert und in vier Kornfraktionen gesiebi, und zwar Kornfraktion 1) 0,84 bis 2 mm, Kornfraktion 2) 0,3 bis 84 mm, Kornfraktion 3) 0,15 bis 0,3 mm und schließlich Kornfraktion 4) unter 0.15 mm.The briquettes were then broken open and crushed in a rubber-lined ball mill with balls made of zirconium dioxide and sieved into four grain fractions, namely grain fraction 1) 0.84 to 2 mm, grain fraction 2) 0.3 to 84 mm, grain fraction 3) 0, 15 to 0.3 mm and finally grain fraction 4) below 0.15 mm.
Es wurde nun folgender Kornaufbau vorgenommen. 50 Gewichtsprozent Kornfraktion 3, 40 Gewichtsprozent Kornfraktion 4 und 10 Gewichtsprozent ungebranntes Zirkoniumdioxidpulver wie es zur Herstellung des feuerfesten Kornmaterials angewandt wurde. Das ganze wurde mit einem organischen Bindemittel angemacht und aus etwa 20 g Stäbe 31,7 χ 12,7 y 9,5 mm (1,25 χ 0,5 χ 3/8 in.) hergestellt. Dies erfolgte durch Pressen unter einem Druck von etwa 4200 kg/cm2.The following grain structure was now made. 50 percent by weight of grain fraction 3, 40 percent by weight of grain fraction 4 and 10 percent by weight of unfired zirconia powder as used to produce the refractory grain material. The whole thing was made up with an organic binder and made from approximately 20 g of 31.7 χ 12.7 y 9.5 mm (1.25 0.5 χ 3/8 in.) Rods. This was done by pressing under a pressure of about 4200 kg / cm 2 .
Die Stäbe wurden dann in einem gasbeheizten Ofen mit Sauerstoff angereicherter Luft auf 2000°C aufgeheizt und 3 h bei dieser Temperatur gehalten. Die Aufheizgeschwindigkeit betrug 400°C/h. Die erhaltenen Steine konnten im Ofen abkühlen. An zwei Stäben wurde die Biegefestigkeit wie folgt ermittelt. Der Stab wurde an beiden Enden aufgelegt und Belastung bis zum Bruch aufgegeben. Prüftemperatur 1500°C. Der Bruch erfolgte bei einer Last von 760 bzw. 675 kg/cm2. Im folgenden werden diese beiden Prüfstäbe als Probe A und B bezeichnet.The rods were then heated to 2000 ° C. in a gas-heated oven with oxygen-enriched air and kept at this temperature for 3 hours. The heating rate was 400 ° C./h. The stones obtained were allowed to cool in the oven. The flexural strength was determined on two bars as follows. The rod was placed at both ends and the load was applied until it broke. Test temperature 1500 ° C. The rupture occurred at a load of 760 and 675 kg / cm 2, respectively. These two test bars are referred to as sample A and B in the following.
Die Bruchstücke aus dieser Prüfung, jeweils etwa 19 mm lang, wurden auf Temperaturwechselbeständigkeit untersucht, und zwar durch 50 Wechseln zwischen Raumtemperatur 25 und 1200°C, wobei das Abkühlen mit Luft erfolgte. Die Prüfkörper wurden insgesamt 500 h auf 1200°C gehalten. Die erfindungsgemäßen Steine zeigten nach dieser Untersuchung keine Schäden. Sie waren rißfrei.The fragments from this test, each about 19 mm long, were tested for thermal shock resistance investigated, namely by 50 changes between room temperature 25 and 1200 ° C, with cooling took place with air. The test specimens were kept at 1200 ° C. for a total of 500 hours. The invention After this examination, stones showed no damage. They were free of cracks.
In Abwandlung dieses Versuchs wurde ein Steinmaterial aus einem Kornaufbau ohne Zusatz von ungebranntem Zirkoniumdioxidpulver und nit unterschiedlichen Anteilen der Kornfraktionen hergestellt (Probe C) und ebenso die Biegefestigkeit ermittelt. Diese betrug 460 kg/cm2.In a modification of this experiment, a stone material was produced from a grain structure without the addition of unfired zirconium dioxide powder and with different proportions of the grain fractions (sample C) and the flexural strength was also determined. This was 460 kg / cm 2 .
Im Sinne des Beispiels 1 wurde ein Kornaufbau mit 50 Gewichtsprozent Kornfraktion 2, 10 Gewichtsprozent Kornfraktion 3 und 30 Gewichtsprozent Kornfraktion 4 zusammen mit 10 Gewichtsprozent ungebranntem Zirkoniumdioxidpulver hergestellt, mit Hilfe verschiedener anorganischer Zusätze Prüfkörper in der Größe 31,7 χ 12,7 χ 9,5 mm bei einem Preßdruck von etwa 4200 kg/cm2 hergestellt.In the sense of Example 1, a grain structure with 50 percent by weight of grain fraction 2, 10 percent by weight of grain fraction 3 and 30 percent by weight of grain fraction 4 was produced together with 10 percent by weight of unfired zirconium dioxide powder, with the help of various inorganic additives, test specimens in size 31.7 χ 12.7 χ 9, 5 mm at a pressure of about 4200 kg / cm 2 .
Diese Proben D und E mit 2 bzw. 1 % ungebranntem Nioboxid wurden 2 h bei 21000C gebrannt, die Biegefestigkeit bei 15 0000C ermittelt und Werte von 1095 kg/cm2 bzw. 454 kg/cm2 festgestellt.These samples D and E with 2 and 1%, respectively, of unfired niobium oxide were fired for 2 hours at 2100 ° C., the flexural strength was determined at 15,000 ° C. and values of 1095 kg / cm 2 and 454 kg / cm 2 were found.
Ein 114 mm langer Stab der Zusammensetzung entsprechend Probe D nach einem Steinbrand von 2 h bei 21000C hielt 50 Temperaturwechsel von 2000C auf Raumtemperatur stand, wobei die Gesamtzeit bei 12000C 800 h betrug. Der erhaltene Prüfkörper konnte von Hand nicht zerbrochen werden. Die Formung der Steine erfolgte unter einem Preßdruck von rund 1000 kg/cm2.A 114 mm long rod of the composition corresponding to sample D after a stone fire of 2 h at 2100 ° C. withstood 50 temperature changes from 200 ° C. to room temperature, the total time at 1200 ° C. being 800 h. The test specimen obtained could not be broken by hand. The stones were formed under a pressure of around 1000 kg / cm 2 .
Bei den weiteren Proben H bis L wurden verschiedene Zusätze angewandt, nämlich Alkalihydroxid, Alkalicarbonate, Alkaliphosphate. Der Preßdruck betrug wieder rund 4200 kg/cm2 und der Steinbrand 3 h bei 200O0C. Die Biegefestigkeit bei 15000C lag zwischen 3,5 und 5,5 kg/mm2.For the other samples H to L, various additives were used, namely alkali hydroxide, alkali carbonates, alkali phosphates. The press pressure was again around 4,200 kg / cm 2 and the bunt 3 hours at 200O 0 C. The bending strength at 1500 0 C was between 3.5 and 5.5 kg / mm 2.
Im Sinne des Beispiels 1 wurde ein Kornmaterial hergestellt, jedoch diesmal der Kornbrand in 3 h bei 1725° C durchgeführt.In the sense of Example 1, a grain material was produced, but this time the grain fire in 3 hours 1725 ° C.
Es wurde folgender Kornaufbau vorgenommen: 50 Gewichtsprozent Kornfraktion 3, 30 Gewichtsprozent Kornfraktion 4 und 10 Gewichtsprozent ungebranntes Zirkoniumdioxidpulver, von der gleichen Sorte wie es zur Herstellung des Kornmaterials angewandt wurde.The following grain structure was carried out: 50 percent by weight, grain fraction 3, 30 percent by weight Grain fraction 4 and 10 weight percent unfired zirconia powder, of the same grade as it was used to produce the grain material.
Das ganze wurde trocken gemischt, mit einem Bindemittel zu einer Paste angemacht und zu 20-g-Prüfkörpern entsprechend Beispiel 1 geformt.The whole was mixed dry, made into a paste with a binder and made into 20 g test specimens shaped according to example 1.
Der Steinbrand erfolgte diesmal mit Sauerstoff angereichertem Brenngas. Die Aufheizgeschwindigkeit von Raumtemperatur auf 21000C betrug 400°C/h, Brennzeit 2 h bei 2100° C.This time the stone fire took place with oxygen-enriched fuel gas. The heating rate from room temperature to 2100 0 C was 400 ° C / h, firing time for 2 hours at 2100 ° C.
Die Steine konnten im Ofen abkühlen. Es wurde dann die Biegefestigkeit ermittelt. Parallelproben der Steine zeigten bei einer Temperatur von 1500° C eine Biegefestigkeit von 3,46 bzw. 4,11 kg/mm2. Diese Proben sind mit F und G bezeichnet Es wurden Prüfkörper ähnlicher Zusammensetzung und Dimensionen hergestellt und auch ihre Temperaturwechselbeständigkeit bei einer Temperatur bis 1200° C untersucht. Darüber hinaus wurden die Steine dreimal bis 20000C angeheizt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Auch nach diesem erschwerten Test zeigten die Prüfkörper keine Beschädigungen.The stones could cool down in the oven. The flexural strength was then determined. Parallel samples of the stones showed a flexural strength of 3.46 and 4.11 kg / mm 2 at a temperature of 1500 ° C. These samples are designated with F and G. Test specimens of similar composition and dimensions were produced and their resistance to temperature changes at a temperature of up to 1200 ° C. was also investigated. In addition, the stones were heated three times to 2000 ° C. and then cooled to room temperature. Even after this more difficult test, the test specimens showed no damage.
Nach Beispiel 1 wurde ein Kornmaterial hergestellt und nur 1 h bei 1600° C gebrannt Nach Aufmahlen undAccording to Example 1, a granular material was produced and burned at 1600 ° C. for only 1 hour
Sieben in die Kornfraktionen wurde ein Kornaufbau auf 50 Gewichtsprozent Kornfraktion 2, 10 Gewichtsprozent Kornfraktion 3, 20 Gewichtsprozent Kornfraktion 4 und 20 Gewichtsprozent von nichtgebranntem Zirkoniumdioxidpulver, wie er zur Herstellung des Kornmaterials diente, angefertigt Es wurden im Sinne des Beispiels 1 Prüfkörper mit Hilfe eines Bindemittels aus einem Elastomeren unter einem Pre'ßdruck von etwa 1000 kg/cm2 hergestellt. Der Steinbrand erfolgte inSifting into the grain fractions was a grain build-up of 50 percent by weight of grain fraction 2, 10 percent by weight of grain fraction 3, 20 percent by weight of grain fraction 4 and 20 percent by weight of unburnt zirconium dioxide powder as it was used to produce the grain material made of an elastomer under a pressure of about 1000 kg / cm 2 . The stone fire took place in
ίο 2hbei2100°C.ίο 2h at 2100 ° C.
Die Prüfkörper wurden folgenden Untersuchungen unterzogen: Ein Prüfkörper wurde 500 h bei 12000C gehalten und dazwischen 50 Wechseln durch Abkühlen an der Luft auf Raumtemperatur und wieder Aufheizen usw. unterzogen. Schließlich wurden sie 5mal auf 2000° C aufgeheizt und dann wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach diesen erschwerten Bedingungen für die Temperaturwechselbeständigkeit wurden Parallelproben mit einer Länge von 31,7 mm aus den Steinen geschnitten und an diesen die Biegefestigkeit bei 15000C ermittelt. Die Proben R und S besaßen eine Biegefestigkeit unter diesen Bedingungen von 3,23 bzw. 2,29 kg/mm2.The test specimens were subjected to the following tests: A test specimen was kept at 1200 ° C. for 500 hours and subjected to 50 changes in between by cooling in air to room temperature and heating again, etc. Finally, they were heated 5 times to 2000 ° C. and then cooled back down to room temperature. After these difficult conditions for thermal shock resistance, parallel samples with a length of 31.7 mm were cut from the stones and the flexural strength at 1500 ° C. was determined on them. Samples R and S had flexural strengths under these conditions of 3.23 and 2.29 kg / mm 2, respectively.
In Abwandlung der Bedingungen der Beispiele 1 bis 4 wurden unterschiedliche Aufheizprogramme an den Proben T bis Z vorgenommen und entsprechend geprüft Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt Daraus ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen feuerfesten Steine den bekannten Materialien wesentlich überlegen sind.In a modification of the conditions of Examples 1 to 4, different heating programs were used on the Samples T to Z made and tested accordingly. The results are summarized in Table I. It follows that the refractory bricks according to the invention are essential to the known materials are superior.
Schließlich wurden noch die Proben M bis P angefertigt, und zwar unter unterschiedlichen Bedingungen für den Steinbrand.Finally, samples M to P were also made under different conditions for the stone fire.
Schließlich wurden Vergleichsversuche 1 bis 4 durchgeführt mit handelsüblichen feuerfesten Steiner und der Biegefestigkeit in der Tabelle H angegeben. Bei Vergleichsprodukt 1 handelt es sich um einen Stab, der aus einem handelsüblichen dichten Zirkoniumdioxidstein mit üblicher Calciumoxid-Stabilisierung erhalter wurde. Die untersuchten Parallelproben hatten einer Querschnitt von 15,9 χ 19 mm.Finally, comparative experiments 1 to 4 were carried out with commercially available refractory Steiner and the flexural strength are given in Table H. Comparative product 1 is a rod that from a commercially available dense zirconium dioxide stone with the usual calcium oxide stabilization would. The parallel samples examined had a cross section of 15.9 χ 19 mm.
Vergleichsprodukt 2 ist das Vergleichsprodukt 1, da; 3 h vor der Untersuchung auf 2000° C erhitzt wurde. Ei wurden drei Parallelversuche gemacht.Comparative product 2 is the comparative product 1 because; 3 h before the examination was heated to 2000 ° C. egg three parallel experiments were made.
Vergleichsprodukt 3 ist ein handelsüblicher besonder: dichter Zirkoniumdioxidstein obigen Querschnitts.Comparative product 3 is a commercial special: dense zirconium dioxide stone above cross section.
Vergleichsprodukt 4 ist ein handelsüblicher Yttrium oxid stabilisierter Zirkoniumdioxidstein mit eine Querschnittsfläche von 19x19 mm. Die Untersuchun gen wurden an zwei Parallelproben durchgeführt.Comparative product 4 is a commercially available yttrium oxide stabilized zirconium dioxide stone with a Cross-sectional area of 19x19 mm. The investigation genes were carried out on two parallel samples.
03 0.15 <0.1503 0.15 <0.15
ίοίο
Fortsetzungcontinuation
*) Diese Proben stammen aus einem 100 mm langen Stab, der der TWB-Prüfung unterzogen worden ist (50 Wechsel durch Luft abschrecken von 1200° C. 500 h bei 12000C).*) These samples are from a 100 mm long bar which has been subjected to the TWB-examination (50 exchange by air quenching of 1200 ° C. for 500 hours at 1200 0 C).
Biegefestigkeit bei 15000C kg/mm2 Flexural strength at 1500 ° C. kg / mm 2
Vergleichsprodukt 1 Vergleichsprodukt 2Comparative product 1 Comparative product 2
Vergleichsprodukt 3 Vergleichsprodukt 4Comparative product 3 Comparative product 4
0,0218; 0,0555 (31; 79) 0,220; 0,556; 0,61 (313; 792; 867) 1,33(1900)0.0218; 0.0555 (31; 79) 0.220; 0.556; 0.61 (313; 792; 867) 1.33 (1900)
0,225; 0,246 (320; 350)0.225; 0.246 (320; 350)
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US66184467A | 1967-08-21 | 1967-08-21 | |
US66184467 | 1967-08-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1796034A1 DE1796034A1 (en) | 1972-02-17 |
DE1796034B2 DE1796034B2 (en) | 1976-04-29 |
DE1796034C3 true DE1796034C3 (en) | 1976-12-16 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2412339A1 (en) | MONOLITHIC, DENSE SILICON NITRIDE BODY HIGH STRENGTH | |
DE3233019A1 (en) | CERAMIC MOLDED BODY, METHOD FOR PRODUCING IT AND ITS USE | |
DE102015119053A1 (en) | Sintered refractory zircon mullite composite, process for its preparation and its use | |
DE19942137C2 (en) | Process for producing a porcelain, porcelain and use of the porcelain as a ceramic insulator | |
DE2253921A1 (en) | INORGANIC, HEAT RESISTANT, FIBROUS COMPOSITIONS | |
DE4016581A1 (en) | FIRE-RESISTANT MATERIAL WITH CHROME (III) OXIDE WITH IMPROVED WEAK SHOCK STRENGTH | |
DE3029784C2 (en) | Use of high alumina mixtures for ceramic bonded refractory moldings | |
DE2123045A1 (en) | Process for the production of finely divided metal oxides and their use for the production of sintered, heat-resistant molded parts | |
DE1182130B (en) | Fireproof bodies made of grainy silicon carbide | |
DE2932914B1 (en) | High-strength alumina porcelain mass for electrical insulators | |
DE1796034C3 (en) | Refractory stones made from stabilized zirconia | |
DE3118302A1 (en) | HIGH-DENSITY, REACTION-SINKED OBJECTS MADE OF SILICON OXYNITRIDE | |
DE2302438A1 (en) | DENSE SILICON NITRIDE OBJECTS AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION | |
DE1796034B2 (en) | REFRACTORY STONES MADE FROM STABILIZED ZIRCONIA | |
DE2718332A1 (en) | HEAT-RESISTANT POROESES COMPOSITE MATERIAL | |
DE2318201A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING SINTERED ZIRCONIUM OXIDE BODIES AND MIXTURES TO BE TREATED ACCORDING TO THE PROCESS | |
DE1571299B2 (en) | Process for making magnesia spinels | |
DE1446993A1 (en) | Refractory cement | |
DE3536407C2 (en) | ||
AT394038B (en) | METHOD FOR PRODUCING A BURNED, FIREPROOF MAGNESIA STONE BASED ON SINTERMAGNESIA AND FINE DISTRIBUTED CIRCONIZED SILICONE | |
DE2461801B2 (en) | Refractory material | |
DE3117008C2 (en) | Process for the production of dense sintered clay or dense, modified sintered clay | |
DE1771025A1 (en) | Basic refractory material and process for its manufacture | |
DE1571299C (en) | Process for the production of magnesia springs | |
DE900911C (en) | Process for the production of synthetic inorganic silicates |