DE1804210A1

DE1804210A1 - Feuerfeste Stampfgemischmasse und Verfahren zur Ausbildung von Oberflaechen

Info

Publication number: DE1804210A1
Application number: DE19681804210
Authority: DE
Inventors: Salazar Pablo Ventura
Original assignee: Nalco Chemical Co
Current assignee: ChampionX LLC
Priority date: 1967-12-13
Filing date: 1968-10-17
Publication date: 1969-07-03
Also published as: US3547664A; ES359134A1; FR1588421A; GB1199013A

Description

Diese Erfindung betrifft eine.feuerfeste Stampfgemischmasse (ramming mix composition) und ein Verfahren zur Ausbildung einer monolithischen feuerfesten Oberfläche, wobei die Masse und die Oberfläche bei Temperaturen von mehr als etwa 110O⁰C Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß aufweisen.

Feuerfeste Stampfgemische und monolithische Futter für Öfen, für Pfannen für heißes Metall und andere Anwendungsbereiche sind in der Technik der feuerfesten Baustoffe bekannt. In vielen Fällen, insbesondere in der eisenverarbeitenden Industrie wurde festgestellt, daß Stampfgemische mit einem hohen Gehalt an Aluminiumoxid besonders bei der Anwendung bei hohen Temperaturen benötigt werden, bei denen Verschleiß, Abrieb und Angriff durch Schlacke besonders hart sind.

Stampfgemische, die einen relativ hohen Prozentsatz an Aluminiumoxid und anderen feuerfesten Materialien in körniger Zusammensetzung mit einem bestimmten Anteil Ton benutzen, sind in der Technik bekannt. Diese Stampfgemische enthielten gewöhnlich Phosphorsäure oder ein Aluminiumphosphat als Bindemittel. Die Phosphorsäure als Bindemittel ist geeignet, da sie mit körnigem Aluminiumoxid unter Ausbildung einer chemischen Bindung bei Temperaturen reagiert, die unterhalb derer liegen, die notwendig sind, um keramische Bindungen auszubilden.

Obgleich in der bisherigen Technik Stampfgemische mit einem ho-

— 9 7

hen Gehalt an Aluminiumoxid, der an Phosphorsäure gebunden ist, gewöhnlich benutzt wurden, wiesen diese Materialien doch ganz bestimmte Nachteile auf. Zwei der größten Probleme in der bisherigen Technik der Stampfgemische mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt sind das Zerbrechen beim Trocknen und die Notwendigkeit höherer Festigkeit bei Temperaturen, bei denen sich das Gemisch auf die chemische Bindung verlassen muß. Ein Gemisch, das frei von Brüchen sein und eine große Festigkeit aufweisen würde, wäre in der Technik sehr willkommen. Deshalb wäre es ein großer technischer Fortschritt, wenn ein feuerfestes Stampfgemisch mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt verfügbar wäre, das mit möglichst wenigen Brüchen getrocknet werden könnte und das eine verbesserte Druck- und Biegefestigkeit gegenüber den bisher in der Technik bekannten Gemischen aufweisen würde.

Das Ziel dieser Erfindung ist ein feuerfestes Stampfgemisch mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt, das leicht getrocknet werden kann, so daß dabei relativ wenig Brüche auftreten, und das eine erhöhte Druckfestigkeit'aufweist; und ein Verfahren zur Ausbildung einer monolithischen feuerfesten Oberfläche, die bei Temperaturen von mehr als etwa 110O⁰C Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß aufweist, indem das Stampfgemisch mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt und stark erhöhter Festigkeit pneumatisch an Ort und Stelle gestampft wird.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine feuerfeste Stampfgemischmasse, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie bei Temperaturen von mehr als etwa 1100⁰C hohe Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß aufweist, und daß sie aus 60-95 Gew.-$ Aluminiumoxid, 2-8 üew.-$ Ton, 0,04 - 0,50 Gew.-$ keramischer Fasern, 3-5 Gew.-^₀ Phosphorsäure (85$) H₃PO₄ , 3-5 Gew.-^ Wasser und 0-20 Gew.-5^ anderer feuerfester, körniger Materialien besteht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ausbildung einer monolithischen feuerfesten Oberfläche, die bei Temperaturen von mehr als etwa 1100⁰C Beständigkeit gegen Ab-

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w'.r; ir

rieb und Verschleiß aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine gestampfte monolithische Oberfläche gebildet wird, indem eine oben beschriebene Masse mit Preßlufthämmern an Ort und Stelle festgestampft wird.

Die feuerfeste Stampfgemischmasse mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt dieser Erfindung weist bei Temperaturen von mehr als etwa 110O⁰C große Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß auf. Die Masse hat in der Kälte nach dem Trocknen bei etwa 11O⁰C und nach dem Brennen bei verschiedenen Temperaturen bis zu etwa 1590 C eine Druckfestigkeit, die gegenüber der von in der Technik bisher bekannten Stampfgemischen mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt stark überlegen ist.

Bei der feuerfesten Stampfgemischmasse dieser Erfindung wird Wasser verwendet, um die Verformbarkeit und die Verarbeitungsfähigkeit zu verbessern. Für weniger hohe Anforderungen können aus wirtschaftlichen Gründen andere feuerfeste körnige Materialien als Füllstoffe hinzugefügt werden.

Die Aluminiumoxid-Komponente der Masse dieser Erfindung ist ein körnig hergestelltes Aluminiumoxid, das aus verhältnismäßig reinem Al₂O, besteht. Das Aluminiumoxid kann in Form von tafelförmigem (tabular) oder calciniertem Aluminiumoxid vorliegen. Das tafelförmige Aluminiumoxid ist eine Form des Aluminiumoxids, die durch Erhitzen auf hohe Temperaturen über einen bestimmten Zeitraum verdichtet worden ist und im Handel bekannt ist.

Calciniertes Aluminiumoxid ist eine anders behandelte Form von Aluminiumoxid, die nicht so dicht ist wie das tafelförmige Aluminiumoxid und keiner so starken Erhitzung unterworfen wurde wie dieses. Calciniertes Aluminiumoxid ist normalerweise nicht in grobkörniger Form im Handel verfügbar; daher enthält das bevorzugte, feuerfeste Gemisch eine Mischung aus tafelförmigem und calciniertem Aluminiumoxid.

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In der bevorzugten Aueführungeform der Erfindung wird tafelförmiges Aluminiumoxid mit calciniertem Aluminiumoxid im GewichtsVerhältnis von wenigstens 2 : 1 gemischt. Das tafelförmige Aluminiumoxid liegt in Form relativ grober Teilchen vor, nämlich etwa 10 mesh nach dem U.S.Standard-Sieb-System (etwa 9 Haschen/lineare 2,54 om). Das calcinierte Aluminiumoxid liegt in Form eines relativ feinen Pulvers mit einer Korngröße von weniger als 200 mesh (etwa 200 Maschen/lineare 2154 cm) vor. Obgleich fein gemahlenes tafelförmiges Aluminiumoxid im Handel erhältlich ist und anstelle des calcinierten Aluminiumoxids verwendet werden kann, wird doch aus wirtschaftlichen Gründen calciniertes Aluminiumoxid bevorzugt.

Ein bestimmter Anteil von Ton ist für die feuerfeste Stampfgemischmasse der vorliegenden Erfindung notwendig, um die für das Stampfen benötigte Verformbarkeit und Verarbeitungsfähigkeit zu erzielen. Der für diese Masse geeignete Ton kann irgend einer aus einer Vielzahl von verformbaren Tonen sein, die im Handel erhältlich sind. Als bevorzugtes Material ist Kaolin aus Georgia verwendet worden; es ist jedoch nicht beabsichtigt, den Bereich der Erfindung auf einen besonderen Ton zu beschränken» da irgendeiner aus dem weiten Bereich der verformbaren Tone verwendet werden kann. Es ist festgestellt worden, daß wenigstens 2 $ Ton in dem Gemisch vorliegen müssen, um die für das Stampfen notwendige Verformbarkeit und Verarbeitungsfähigkeit zu erreichen! es wurde jedoch auoh festgestellt, daß mehr als 8 # Ton nicht wünschenswert sind, da dadurch die Wirkung der keramischen Fasern gemindert und die Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß bei Temperaturen von mehr als etwa 110O⁰O herabgesetzt wird.

Durch die Verwendung von keramischen Fasern werden dem Stampfgemisch einzigartige Merkmale verliehen, so daß man ein Gemisch mit stark erhöhter Druckfestigkeit erhält. Eine große Vielzahl von keramischen Fasern hat sich als geeignet erwiesen_s um dem Stampfgemisch diese einzigartigen Eigenschaften zu verleihen j es wurde jedoch festgestellt, daß die Gewichtsprozente

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an keramischen Pasern, bezogen auf die gesamte Masse, entscheidend sind. Es wurde festgestellt, daß insbesondere das Verhältnis der im Gemisch vorliegenden Gewichtsprozente an Ton zu den im Gemisch vorliegenden Gewichtsprozenten an keramischen Fasern entscheidend ist. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die keramischen Pasern im Gemisch in einem solchen Anteil vorliegen sollen, daß sie etwa 2 bis etwa 6 Gew.-96 des im Gemisch enthaltenen Tons entsprechen (d.h. etwa 0,04 0,50 Gew.-ia des gesamten Gemisches). Vorzugsweise sollen die keramischen Pasern in einem solchen Anteil vorliegen, daß sie etwa 4 Gew.-9ε des im Gemisch vorliegenden Tons entsprechen (d.h. etwa 0,12 Gew.-9ε des gesamten Gemisches).

Die für die vorliegende Erfindung geeigneten Pasern werden aus einer großen Vielzahl von kurzen keramischen Pasern ausgewählt, die im Handel erhältlich sind. Es ist wünschenswert, daß eolche Pasern verwendet werden, die mit möglichst wenig organischem Material verbunden sind; Pasern mit einem bestimmten Anteil eines organischen Überzugs können jedoch auch verwendet werden.

Da eine. Vielzahl von verschiedenen keramischen Fasern, die untersucht worden sind, sich als nützlich für das Gemisch der vorliegenden Erfindung erwiesen haben, wurde festgestellt, daß die besondere Zusammensetzung der keramischen Pasern nicht entscheidend ist. Es sind vielmehr der Prozentsatz der im Gemisch vorliegenden Pasern und deren physikalische Merkmale von Bedeutung.

Die für das vorliegende Gemisch geeigneten Pasern sollten von der physikalischen Beschaffenheit sein, daß ihre Längsausdehnung wenigstens dreimal so groß ist wie ihre Querausdehnung j oder mit anderen Worten, ihre Länge soll dreimal so groß sein wie ihr Durchmesser. Die in dem Gemisch der vorliegenden Erfindung verwendeten Pasern sollten nicht länger als etwa 1 cm und vorzugsweise kürzer als etwa 0,6 cm sein. Vorzugsweise sollten die für die vorliegende Erfindung verwendeten Pasern

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nicht länger als etwa 0,15 cm sein.

Die für die Masse der vorliegenden Erfindung brauchbaren Fasern sind leicht als solche im Handel erhältlich. Es wurden Glasfasern verwendet, die mit Harz überzogen waren, und solche, bei denen das Harz abgebrannt war. Auch kurze Asbestfasern und gemahlene keramische Isolierwolle haben sich als geeignet für die vorliegende Erfindung erwiesen.

Glasfasern sind als gemahlene Fasern von Glasfaser-Herstellern erhältlich. Kurze Asbestfasern erhält man leicht aus Bergwerken und von Herstellern, und andere geeignete Fasern können aus gesponnenen oder kontinuierlichen Fäden, die von Glasfaser-Herstellern oder von Lieferanten der keramischen Wollisolierungen erhältlich sind, durch Zerkleinern mit der Schlagmühle hergestellt werden.

Die keramische Wollisolierung, auf die Bezug genommen wird, wird gewöhnlich nach einem Verfahren hergestellt, bei dem eine glasige keramische Schmelze durch Öffnungen gepreßt wird, so daß eine keramische, faserige, wollige Masse entsteht. Es sind in der Technik verschiedene andere Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, keramischer Wolle und anderen keramischen Fasern bekannt. Das besondere Verfahren, nach dem die Fasern hergestellt werden, ist für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung. Es ist lediglich notwendig, daß die verwendeten Fasern von den oben beschriebenen Abmessungen sind.

Die anderen feuerfesten körnigen Materialien^ die als nützliche Füllstoffe in den Stampfgemischen im Bereich der oben beschriebenen Massen dienen, sind relativ inerte^ körnige, feuerfeste Stoffe. Zu den besonders geeigneten Materialien zählen Kyanit, Mullit, gebrannter Ton„ feuerfester Schamottestein oder Aluminiumsilikat-Schamotte. Mit anderen Worten, es kann Jedes der relativ inerten und nicht-verfombaren körnigen Aluminiumsilikate verwendet werden.

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Diese anderen körnigen, feuerfesten Materialien können verwendet werden, um einen Teil des groben tafelförmigen Aluminiumoxide oder des feinen calcinierten Aluminiumoxids zu ersetzen. Die Materialien werden bevorzugt in einer mittleren Korngröße zwischen etwa 35 (etwa 32 Maschen/lineare 2,54 cm) und etwa 80 mesh (etwa 85 Maschen/lineare 2,54 cm) nach dem U.S. Standard-Sieb-System verwendet.

In einer stark bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das verwendete körnige feuerfeste Material Kyanit. Eine' für diese bevorzugte Ausftihrungsform typische Zusammensetzung ist in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Gew.

Tafelförmiges Aluminiumoxid [6 mesh (etwa 6 Maschen/

lineare 2,54 cm)] 60

caloiniertee Aluminiumoxid [-325 mesh (etwa 325 Ma-

sohen/lineare 2,54 cm)] 28

Kyanit [48 mesh(etwa 50 Maschen/lineare 2,54 cm)] 5

Kaolin 3

Phosphorsäure (8596) H₅PO₄ 4

keramische Fasern 0,12

Wasser 4

Die am meisten bevorzugten Pasern für die Verwendung in der Masse der spezifischen Ausführungsform, wie sie in Tabelle II zusammengefaßt ist, sind kurze Asbestfasern und gemahlene Glasfasern. Die Pasern, die in der Masse dieser Aueführungsform angewendet werden, haben vorzugsweise eine Länge von etwa 0,15 cm oder weniger, und am meisten bevorzugt eine Länge von annähernd etwa 0,08 cm.

Das Stampfgemisch der vorliegenden Erfindung kann zu einer monolithischen Auskleidung verarbeitet werden, indem es in feuchter Form an dem dafür vorgesehenen Platz gestampft oder

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geschlagen wird -und danach die Feuchtigkeit durch Erhitzen entfernt wird. Das Stampfen wird vorzugsweise mit Hilfe von Preßlufthämmern durchgeführt, aber es kann auch mit Hilfe anderer geeigneter Mittel erreicht werden, und zwar solange, bis das Gemisch, zu seiner höchsten Dichte zusammengestampft ist. Die größte Dichte eines typischen St ampfgemisch.es der vorliegenden Erfindung, wie es in Tabelle Il dargestellt ist, beträgt etwa 3 g/cm .

Es ist festgestellt worden, daß diese Dichte durch Stampfen der Masse der vorliegenden Erfindung mit Preßlufthämmern weit leichter erreicht werden kann, als bei den in der Technik bisher bekannten Gemischen. Die bisher bekannten Stampfgemische mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt und mit Phosphorsäure als Bindemittel sind schwierig bis zu ihrer größten Dichte zusammenzu'-stampfen, da sie zur Thixotropie neigen und nach wiederholtem Stampfen plastischem Fluß unterliegen. Mit den Stampfmassen der vorliegenden Erfindung kann das Stampfen des Gemisches zu seiner größten Dichte erreicht werden, ohne daß das Material plastischen Fluß oder eine Umwandlung zur Konsistenz von steifer Gallerte zeigt, wie es bei den bisher bekannten Stampfge- · mischen mit hohem Gehalt an Aluminiumoxid, das an Phosphorsäure gebunden ist, der Fall war.

Nachdem die Masse der vorliegenden Erfindung zu ihrer größten Dichte zusammengestampft ist, wird die fertige monolithische feuerfeste Verkleidung durch Trocknen des Materials erreicht» Das Material wird vorzugsweise annähernd 18 Stunden lang unter Atmosphärendruck getrocknet. Nach dem Trocknen an der Luft wird die gestampfte Oberfläche mit einem Teiaperaturgratientea von etwa 10⁰G je Stunde, in stärkeren Bereichen,, bis" #u "-etwa 30 C je Stunde₉ in dünneren Bereichen»' erwärmte Diese Tempera« tursteigerung wird bis zu annähernd etwa 540⁰O beibehalten_β Nachdem etwa 54O⁰G erreicht sind, wird die gestampft© monolithische Oberfläche mit einem Gradienten tob ©twa 65⁰C je Stunde erwärmt, bis diejenige Arbeit st emper-atur erreicht ist_p " bei der daß Gemisch verwendet wird.

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DIe Erfindung soll mit Hilfe der folgenden Beispiele näher erläutert werden:

Beispiel 1

Es wurden versuchsweise zwei Stampfgemische mit hohem Gehalt an Aluminiumoxid, das an Phosphat gebunden ist, mit den in Tabelle III angegebenen Zusammensetzungen hergestellt.

Tabelle III
Zusammensetzung der Substanzen Gemisch A Gemisch B

T-60 Aluminiumoxid, CM, # 60 60

A-2 Aluminiumoxid, 325M, $> . 28 28

Roher Kyanit, 48M, % 5 5

Kaolin, roh, (Air floated), # 3 3

Phosphorsäure, 85 #ig_f # 44

Glasfasern, nicht-überzogen, # 0,12

Die Materialien wurden in einem Muller-Mischgerät innig vermischt, mit einer Laborramme zu Versuchsproben gestampft und an der Luft getrocknet. Die Proben der beiden Gemische A und B hatten nach dem Trocknen eine Diohte von etwa 3,1 g/cm . Proben in Form von Würfeln mit 6,3 cm Kantenlänge, die von einer Form von etwa 22,5 x 6,3 χ 6»3 om abgeschnitten wurden, wurden in einem Ofen bei etwa 110⁰C getrocknet und dann bei etwa 540°, 815°, 1090°, 1370° und 159O⁰C gebrannt. Eine Gruppe von Proben, die bei 110⁰C getrocknet und bei je einer der oben angegebenen Temperaturen gebrannt worden sind, wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und ihre Druckfestigkeit in der Kälte untersucht. Ein Vergleich der Druckfestigkeit in der Kälte nach dem Trocknen und dem Brennen bei den oben angegebenen Temperaturen ist in Tabelle IV zusammengestellt.

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Tabelle IV

Druckfestigkeit in der Kälte in kg/mm²

nach dem Trocknen bei etwa 110 C nach dem Brennen bei ©twa 54O⁰C nach dem Brennen bei 815⁰C nach dem Brennen bei etwa 1090⁰C nach dem Brennen bei etwa 137O⁰C nach dem Brennen bei etwa 159O⁰C

Gemisch A Gemisch B

etwa 5»5
etwa 6,3
etwa 7,0
etwa 13,2 etwa 16,0 etwa 13,7

etwa 3,3 etwa 7,1 etwa 8,2 etwa 11,6 etwa 11,1 etwa 13,1

Ee ist leicht zu erkennen, daß die Druckfestigkeit in der Kälte, die mit dem Gemisch A erreicht wird® das 0,12 Gew nicht-überzogener Glasfasern enthält, der Druckfestigkeit der Proben des Gemisches B überlegen ist, das kein faseriges Material enthält.

Eine bestimmte Menge einer Stampf masse mit hohem Aluminiumoxid Gehalt, die einem bevorzugten Gemisch der vorliegenden Erfindung, und zwar dem Gemisch A des obigen Beispiels entsprach, wurde in einem Muller-Mischgerät innig vermischt und gegenüber einem im Handel verfügbaren Stampfgemiseh mit 90 i» Aluminiumoxid, das an Phosphorsäure gebunden ist, untersucht. Ein ■Vergleich der Verteilung der Korngrößen (SiebCharakteristik) des Gemisches A.und des für die bisherige Technik typischen Gemisches, Gemisch X₉ .ist in Tabelle ¥ angegeben.

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Tabelle V Gemisch: Gemisch X Gemisch A

zurückgehalten von 6 mesh (etwa 5,8), 96: 0,9 O₉2

Durchlauf bei 6 mesh (etwa 5,8), zurückgehalten von 12 mesh (etwa 10,7), #: 28,6 27,7

Durchlauf bei 12 mesh(etwa 10,7),zurückgehalten von 30 mesh (etwa 27,6), 56: 17,6 20,1

Durchlauf bei 30 mesh(etwa 27,6),zurückgehalten von 70 mesh (etwa 72,5), #: 7,7 8,5

Durchlauf bei 70 mesh(etwa 72,5).zurückgehalten von 100 mesh(etwa 101), %: 2,0 2,8

Durchlauf bei 100 mesh(etwa 101),zurückgehalten von 200 mesh(etwa 2005» $>i 2,7 3,0

Durchlauf bei 200 mesh(etwa 200).zurückgehalten von 325 mesh(etwa 232), %i 0,9 1,2

Durchlauf bei 325 mesh (etwa 323), %i 39,6 36,5

( ) Die Werte in Klammern geben die Anzahl der Maschen/lineare 2,54 cm an.

Proben des Gemisches der vorliegenden Erfindung (Gemisch A) und eines typischen bekannten Gemisches (Gemisch X) wurden mit einer Laborramme hergestellt. Die physikalischen Eigenschaften der gestampften Proben wurden bestimmt und werden in Tabelle YI angegeben.

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	1	:	-1,04	,1	80421	Ί ■	,03
-12-		-1,30	,95			,86
Tabelle VI		-1,18	,94			,84
Schüttdichte in g/cm , nach:	Gemisch A	-1,23	,94	Gemisch X	,84
Einbringung durch Stampfen, luft			,94		,84
getrocknet:	etwa 3	,94	etwa 3	,84
Luftgetrocknet bei etwa 110⁰C :	" 2	,94	» 2
Gebrannt bei etwa 540⁰C :	tt 2		t. 2
" " " 815⁰C :	tt 2		H 2
" " » 1090⁰C :	tt 2	»5	tt 2	,3 *
" " " 1370⁰C :	» 2	,3	!I 2	,6 *
st tt tt 15QO C ·	" 2	fO	-	9 *
Feuchtigkeitsgehalt beim Einbringen,$ :	5,97	,1	6,98	2 *
p Kalt-Druckfestigkeit in kg/mm , nach:		rO		7 *
Luftgetrocknet bei 110⁰C:	etwa 5	4	etwa 3<	I *
Gebrannt bei etwa 54O⁰C :	» 6	7	" 7,	8 *
" " » 815⁰C :	it 7		" 9,
" " " 109O⁰C :	·' 13.	97	" 12 s	4 *
tt η ti 1370⁰C :	" 16,	25	¹¹ 11 _s	9 *
tt tt ti 1485⁰C :	" 13,	31	» 13,	45*
" " " 159O⁰C :	" 13,	05	" 6,	92*
p Bruchmodul in kg/mm , nach:		05		95*
Luftgetrocknet bei etwa 110⁰C	etwa O₁	91 *	etwa 1,	18*
Gebrannt bei etwa 540⁰C :	" 1,		" 1,
η tt tt Q₁₅O₀ .	" 1,		¹¹ 2,
¹¹ " " 1090⁰C :	" 2,		" 1,
" " " 13<70°C :	" 2,		" 1p
ft ti if 1590 C *	^M O,		" 1,
Lineare Abweichung nach dem Brennen in $
bei etwa 54O⁰C :	-1,22
^M " 1090⁰C :	-1,35
" " 1370⁰C i	-2₉05
^{11 M} 159O⁰C:	-2_?5O

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ORiGiNAL INSPECTED

Gemisch A	5	Gemisch X	,5
16,	5	19	,0
18,	5	24	,5
18,		23

-13-Tabelle VI (Fortsetzung)

Offensichtliche Durchlässigkeit in %
nach :

etwa 54O⁰C ¹¹ 109O⁰O » 137O⁰C

* Es wurden wenige Risse auf der Oberfläche festgestellt.

Es ist aus den physikalischen Eigenschaften des Gemisches der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem für die bisherige Technik typischen Gemisch ersichtlich, daß mit dem Gemisch der vorliegenden Erfindung bei Temperaturen oberhalb von etwa 109O⁰C eine höhere Druckfestigkeit erreicht wird. Dies stellt einen erheblichen technischen Fortschritt dar, da die Stampfgemische mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt in. den meisten Fällen bei Temperaturen von mehr als etwa 109O⁰C benötigt werden.

Es wurde auch festgestellt, daß das typische Vergleichsgemisch nach dem Trocknen oder Brennen Oberflächenrisse oder -Brüche aufwies. Die Tatsache,.daß die Oberfläche des Gemisches der vorliegenden Erfindung frei von Rissen und Brüchen ist, ist ein Merkmal, das offensichtlich durch dia Anwesenheit der keramischen Fasern bedingt ist und das "bei der Benutzung eine stark verbesserte Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß zur Folge hat.

Es wurde ebenfalls festgestellt, daß,obgleich sowohl das bisher in der Technik bekannte Gemisch als auch daa Gemisch der vorliegenden Erfindung während des Brennens schrumpften, die Schrumpfung beim Gemisch der vorliegenden Erfindung wesentlich geringer war. Dieser geringere Brennschwund ist eine wünschenswerte Eigenschaft, da er die Gefahr von Bruchstellen in der monolithischen Wand, wie z.B. bei Ofenauskleidungen, herabsetzt. Der geringere Brennschwund hat ebenfalls eine monolithische Oberfläche zur Folge, die gegenüber Verschleiß, Abr

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, J U —* ~.Γ ί. I Ll

" . -14-

rieb und anderen Angriffen beständiger ist als eine Oberfläche, die einem starken Brennschvmnd Tint erliegt und die sich von der Oberfläche, auf die sie gestampft wurde, ablöst.

Beispiel 3

Es wurde eine Reihe von Zusammensetzungen in einem Muller-Mischgerät innig vermischt und Stampfgemische mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt erhalten. Der einzige Unterschied bei den Gemischen bestand im Vorhandensein oder Fehlen von keramischen Fasern und in der Art der eingeschlossenen keramischen Fasern. Die Zusammensetzungen der verschiedenen Gemische sind in Tabelle YII zusammengestellt.

Tabelle VII

0 1 2 3 4 5

T-60 Aluminiumoxid 6 mesh
(etwa 5,8 Maschen/lineare
2,54 cm) 60$ 60$ 60$ 60$ 60$

A-2 Aluminiumoxid -325 mesh (etwa 323 Maschen/lineare 2,54 cm)

48 mesh (etwa 50 Maschen/ lineare 2,54 cm Kyanit

Kaolin
85$ H₃PO₄

etwa 0,08 cm - 0,039 Glasfasern

etwa 0,08 cm - 709 Type A,

Gebrannte Gieflwolle
(Pouring Wool) - - - - - 0,12$

Ungebrannte Gießwolle - 0,12$ - - - Asbestfasern - - - - 0,12$

Wasser 4$ 4$ 4$ 4$ 4$ 4$

Aus jeder der in Tabelle VII angegebenen Zusammensetzungen wurden mit einer Laborramme Proben gestampft, so daß Zylinder von etwa 5 cm Durchmesser und einheitlicher Höhe entstanden. Diese Zylinder wurden gruppenweise bei etwa 11O⁰C getrocknet und bei etwa 815⁰C, etwa 1090⁰C bzw. etwa 1485⁰C gebrannt. Aus jeder

Gruppe,die bei einer Temperatur behandelt wurde, wurden 5 Proben herausgenommen und auf Schüttgewicht und Druckfestigkeit untersucht.Die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle

VIII zusammengestelltt

8$	28$	28$	28$	28$	28$
5$	5$	5$	5$	5$	5$
3$	3$	3$	3$	3$	3$
4$	4$	4$	Mo	4$	4$
—■	—	0,12$	—	—	—
_	_	—	0,12$	—.	—

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COPY OBlGlNAL INSPECTED

	Kalt-Druckfestigkeit in	2	110⁰C	etwa	815⁰C	Tabelle	1090⁰C	etwa	1485⁰C	VIII	110	Schüttdichte in	10²x kg/m⁵.(Durchschnitt)	etwa 1485⁰C	_i. DO 3
	etwa	3	,5	4	,62	kg/mm (Durchschnitt) ■> 5	,75	6	,9	Proben	,6	⁰C etwa 815⁰C	etwa 1090⁰C	29,4	Ό V
	0	4	,88	4	,15	etwa	,41	8	,9	etwa	,4	29,3	29,5	29,4
co	1	4	,07	5	,45	6	,7	9	,7·	29	,5	29,3	29,4	29,3 ^
CD CO OO	2	2	,0	5	,95	7	,5	8	,6	29	,5	29,4	29,4	VJl 29,5
KJ	3	3	,83	4	,44	7	,4	8	,1	29	,5	29,4	29,5	29,4
/09·;	4		,8	4	,84	7	,95	7	,92	29	,6	29,2	29,4	29,4
co	5					7				29		29,4	29,4
						6				29

Aus den Werten in Tabelle VIII ist ersichtlich, daß die -untersuchten Gemische eine ähnliche Zusammensetzung hatten und
einheitlich gestampft waren, so daß sie fast alle die gleiche Schüttdichte hatten. Der einzige Unterschied in den Zusammensetzungen war das Vorhandensein von keramischen Fasern. Es ist ersichtlich, daß dieser Unterschied des Zusatzes von keramischen Pasern einen großen Unterschied in der Kalt-Druckfestigkeit der Proben nach der Behandlung bei verschiedenen Temperaturen zur Folge hat.

Die Proben, die keramische Fasern enthielten, zeigten nach der Behandlung bei verschiedenen Temperaturen eine bemerkenswerte Zunahme der Festigkeit. Es ist zu erkennen, daß die mit organischen Überzügen versehenen Glasfasern eine etwas geringere . Festigkeit nach dem Brennen bei etwa 815°0 zur Folge haben.
Diese etwas geringere Festigkeit ist durch das Abbrennen der organischen Substanz bedingt; es ist jedoch zu bemerken, daß die Festigkeit zwischen etwa 815⁰O und etwa 1090⁰O stark zunimmt und daß bei höheren Temperaturen die Festigkeit gegenüber der der entsprechenden Zusammensetzung, die kein faseriges
Material enthält, wesentlich verbessert ist.

Es ist ebenfalls zu erkennen, daß das Gemisch 4» das Asbestfasern enthielt, keine so hohe Festigkeit zeigte, wie die
Gemische, die bearbeitete keramische Fasern enthielten. Diese geringere Festigkeit bei Anwendung von Asbest kann möglicherweise durch das Hydratwasser bedingt sein, das normalerweise mit Asbest assoziiert ist. In der Tat ist das normalerweise mit Asbest assoziierte Hydratwasser der Grund für eine nachteilige Wirkung sowohl auf die Schüttdichte nach dem Brennen als auch auf die Kalt-Druckfestigkeit des typischen feuerfesten Baustoff es mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt.

Es ist gezeigt worden, daß das erfindungsgemäße Merkmal, nämlich die Tatsache, daß ein geringerer Prozentsatz von faserigem Material der angegebenen Größe die Festigkeit von feuerfesten

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-n-

Stampf gemischen mit hohem Gehalt an Aluminiumoxid, das an Phosphorsäure gebunden ist, erheblich verbessert, eine größere Wirkung auf den fertigen feuerfesten Baustoff ausübt als die nachteilige Wirkung, die durch das Hydratwasser ausgeübt wird, das mit dem Asbest assoziiert ist, oder das durch die organischen Überzüge einiger Glasfasern bedingt ist.

Aus den vorangegangenen Beispielen geht hervor, daß das Ziel der Erfindung, nämlich eine feuerfeste Stampfgemischmasse herzustellen, die durch erhöhte Festigkeit und durch hohe Beständigkeit gegenüber Abrieb und Verschleiß bei Temperaturen oberhalb von etwa 1090⁰C gekennzeichnet 1st, praktisch erreicht worden ist. Das weitere Ziel der Erfindung, nämlich ein Verfahren zur Ausbildung einer monolithischen feuerfesten Oberfläche zu entwickeln, die große Beständigkeit gegenüber Abrieb und Verschleiß bei Temperaturen von mehr als etwa 109O⁰C aufweist, ist ebenfalls erreicht worden.

Patentansprüche :

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Claims

Patentansprüche

1. Feuerfeste Stampfgemischmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Temperaturen von mehr als ©twß 110O⁰G eine hohe Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß aufweist und daß sie aus 60 - 95 Gew.-^ Aluminiumoxid, 2-8 Gew.-# Ton, 0,04 - 0,50 Gew.-$> keramischer Fasern, 3-5 Gew.-^ Phosphorsäure (85$) H₅PO. »3-5 Gew.-^ Wasser und 0-20 Gew.-# anderer feuerfester, körniger Materialien besteht.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere körnige, feuerfeste Material Kyanit ist.

3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß si© 60 fo tafelförmiges (tabular) Aluminiumoxid [6 mesh (etwa 5,8 Maschen/lineare 2,54 cm)], 28 $ calciniertes Aluminiumoxid [-325 mesh (etwa 323 Maschen/lineare 2,54 cm)], 5 $> Kyanit [48 mesh (etwa 50 Maschen/lineare 2,54 cm)], 3 $> Kaolin, 4 # Phosphorsäure (85$) H₃PO₄ , 0,12 $> keramische Fasern und 4 $> Wasser enthält.

4. Masse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die keramischen Fasern Asbest₉ gemahlene Glasfasern und/oder keramische Wolle sind.

5. Verfahren zur Ausbildung einer monolithischen feuerfesten Oberfläche, die bei Temperaturen von m@hr als 1100⁰C Beständigkeit gegen Abrieb und Verschleiß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine gestampfte monolithische Oberfläche gebildet wird, indem eine Masse entsprechend den Ansprüchen 1 - 4 an Ort und Stelle mit Preßlufthämmern gestampft wird.

N 568 Dr.Pa/tfr

909827/0978