DE1964493C

DE1964493C - Elektrisch geschmolzene feuerfeste Produkte mit verteilten Lunkerhohlräumen

Info

Publication number: DE1964493C
Authority: DE
Inventors: Marc Roland Gilbert Le-Pontet; Ayme-Jouve Michel Louis Sorgues; Esnoult (Frankreich)
Original assignee: LElectro-Refractaire, Paris
Publication date: 1972-09-14

Description

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Elektrisch geschmolzene feuerfeste Produkte sind bekannt und werden in verschiedenen Industrien besonders für den Bau gewisser Ofenteile gebraucht. Gewisse feuerfeste Produkte neigen im Laufe ihrer Herstellung dazu, sehr große Lunkerhohlräume zu bilden, die man gewöhnlich zu unterteilen versucht.

Ein typisches Beispiel dieser Materialien ist das Produkt, das unter dem Handelsnamen »Corhart 104« verkauft wird und in der USA.-Patentschrift 2 599 566 beschrieben ist und dessen typische Zusammensetzung 55 bis 56% MgO, 20% Cr₂O₃, 12 bis 13% FeO, 7 bis 8% Al₂O₃, 2,5% SiO₂ und 1,3% CaO ist. Diese Produkte werden in Gußblöcken hergestellt, aus denen handelsübliche Stücke geschnitten werden.

Für diese Produkte wird die Verteilung der Lunker durch verschiedene bekannte Verfahren erhalten, z. B. durch Zugabe einer gewissen Menge kleiner Körner zu der Schmelze des Gußblockes, die aus zerkleinerten Stoffen bestehen (das Verfahren ist auf Seite 247 der englischen übersetzung des Buches von A. A. Litvakovskii, »Fused Cast Refractories«, 1961, oder in der französischen Patentschrift 738 117 beschrieben), oder durch Zufügung eines Stoffes zu der Schmelze des Gußblockes, der eine entgasende Wirkung hat (das Verfahren ist in der französischen Patentschrift 922 954 beschrieben) oder eine Kombination dieser beiden Verfahren.

Diese Art vorzugehen, bringt ein doppeltes Ergebnis: Sie hat in wirtschaftlicher Hinsicht den Vorteil, daß fast die ganze Länge des Gußblockes zum Herausschneiden von Teilen ausnützbar ist und etwa unbrauchbare Stücke in Form von kleinen Körnern wieder verwendet werden können. In Hinsicht auf die Qualität verbessert sie die Homogenisierung der Blöcke beinahe über ihre gesamte Länge und durch die Bildung von kleineren Löchern, die durch die Verteilung der Lunker erhalten werden, die Unempfindlichkeit des Materials gegenüber Wärmerissen.

Die Löcher, die durch die Verteilung der Lunker gebildet werden, sind jedoch indessen nicht ohne Nachteil: Sie schaden dem Aussehen des Produkts, stellen Wege für ein relativ leichtes Eindringen von aggressiven Stoffen dar und bewirken, wenn der feuerfeste Stoff mit bewegten Flüssigkeiten in Berührung steht, Turbulenzen und Wirbel, die den Verschleiß des Mateiials fördern.

Die einzige bekannte und gebräuchliche Maßnahme, um diesen Nachteilen vorzubeugen, ist bis jetzt die Herstellung kompakter Blöcke. Jedoch bringt eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, wie man sie auf diese Weise erhält, in qualitativer Hinsicht eine weniger gute Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturwechsel mit sich und in wirtschaftlicher Hinsicht ein Ansteigen der Herstellungskosten derart, daß die Rentabilität des Produktes nicht mehr gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrisch geschmolzene feuerfeste Produkte mit verbesserter Qualität und besserem Aussehen zu schaffen, deren Preis etwas niedriger ist als der Preis vergleichbarer derzeit erhältlicher Produkte.

Die erfindungsgemäßen feuerfesten Produkte sind dadurch gekennzeichnet, daß die verteilten Lunkerhohlräume mit einem geeigneten Füllstoff in flüssiger oder breiiger Form ausgefüllt und abgedichtet sind.

Das Ausfüllen und Abdichten der verteilten Lunkerhohlräume kann durch verschiedene Verfahren bewirkt werden.

Eines dieser Verfahren besteht darin, den Block, dessen geschnittene Seiten horizontal gelegt werden, zum Ausfülien horizontalen Schwingungen oder ruckweisen vertikalen Stoßen zu unterwerfen und den Füllstoffbrei mit einer Kelle nacheinander auf die beiden geschnittenen Seiten zu geben.

Ein anderes Verfahren besteht darin, den Block in einen abgeschlossenen evakuierbaren Raum zu geben, diesen Raum zu evakuieren, und den flüssigen Füllstoff in diesen abgeschlossenen Raum einzugeben, wobei die Hohlräume mit dem flüssigen Füllstoff ausgefüllt werden. Zum Herausnehmen des Blockes wird der Raum belüftet, der Block vom überflüssigen Füllstoff befreit und der verbleibende Füllstoff für den nächsten Arbeitsgang zurückgewonnen. Anschließend läßt man den Block an der Luft oder unter anderen geeigneten Bedingungen trocknen.

Ein weiteres mögliches Verfahren besteht darin, den auszufüllenden Block in einem geschlossenen Raum anzuordnen, den flüssigen Füllstoff in diesen Raum einzuführen und den Raum unter Druck zu setzen. Anschließend wird der Raum entlüftet, der Block herausgenommen und der überflüssige Füllstoff abgestreift, wie dies bereits beschrieben wurde. Dieses Verfahren kann übrigens vorteilhaft mit dem vorher beschriebenen kombiniert werden, und zwar wird der abgeschlossene Raum dann unter Druck gesetzt, wenn zuvor der dünnflüssige Füllstoff in den evakuierten Raum eingefüllt worden ist. Dieses letzte Verfahren ist die beste Art, Lunker in feuerfesten Produkten gemäß der Erfindung auszufüllen.

Die Vakuum- und Druckbed'igungen sind nicht kritisch. Man kann z. B. ein Vakuum in der Größenordnung von 10 bis 60 mm Hg verwenden, und/oder einen Druck der Größenordnung von einigen Atmosphären.

Der benötigte flüssige Füllstoff muß mehrere Bedingungen erfüllen. Insbesondere darf er sich nicht zu

stark absetzen unter dem Einfluß der Vibrationen oder der ruckartigen Beanspruchung oder des Absaugens der Flüssigkeit durch das Vakuum; er muß ausreichend fein sein, damit er bei der Behandlung der feuerfesten Produkte in die engen öffnungen eindringen kann, aber nicht zu fein, damit bei der Trocknung kein zu großer Schwund auftritt; er muß thixotrop sein, um nicht nach der Behandlung aus den Lunkerhohlräumen nach außen abzufließen; er darf sich im kalten Zustand nicht zu schnell verfestigen; er muß sich erst in der Hitze verfestigen, um nicht während der Aufheizung im Betrieb in Staub zu verfallen, und er muß eine gute Korrosionsbeständigkeit haben.

Mehrere Beispiele für Füllstoffe werden im folgenden angegeben.

Die Ausfüllung und Abdichtung der verteilten Lunkerhohlräume ist bei einem gegebenen Ausfüll- und Abdichtverfahren und einem gegebenen Füllstoff um so besser, je mehr Verbindungen zwischen den einzelnen Hohlräumen bestehen. Obwohl man Gußblöcke aus »Corhart 104«, die auf dem normalen Fertigungsweg hergestellt worden sind, nach der Erfindung behandeln kann, um Blöcke mit verbesserter Qualität zu erhalten, so hat der Erfinder doch herausgefunden, daß die besten Ergebnisse mit Blöcken erhalten werden, die nach einem besonderen Verfahren hergestellt werden, das zur Bildung einer offenen Porosität in dem endgültigen Gußblock fuhrt. Ein solches Verfahren besteht z. B. darin, die Lunker durch Zufügung eines feinkörnigen Stoffes zu verteilen und eine Schmelztechnik zu verwenden, die eine Schmelzbadentgasung hervorruft, wie sie in der französischen Patentschrift 1 208 577 und ihren Zusätzen Nr. 75 893, 82 057, 82 310 und 84 155 beschrieben wird.

Die feuerfesten Produkte gemäß der Erfindung zeigen im Vergleich zu den Produkten, deren verteilte Lunkerhohlräume nicht ausgefüllt sind, ein verbessertes Aussehen, einen Dichtezuwachs um ungefähr 5% und eine um etwa 15% erhöhte Korrosionsbeständigkeit. Im übrigen erlaubt eine Behandlung gemäß der Erfindung die Turbulenzeffekte zu verringern, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturwechsel durch die Verteilung und die Größe der Porosität wirksam zu verbessern und eine Verminderung der Herstellungskosten zu erhalten, indem man die Ausnutzung verbessert und die Abfälle und den Sägeschlamm wieder aufbereitet. Diese Abfälle und der Schlamm können der Füllstoffmischung beigegeben werden.

Die folgenden noch weiter ergänzbaren Beispiele sollen die Erfindung erläutern. Alle Prozentgehalte oder Teile sind auf das Gewicht bezogen, mit Ausnahme derjenigen, die besonders gekennzeichnet sind.

Beispiel 1

Die folgende Tabelle gibt die Zusammensetzung der für das Ausfüllen der Hohlräume und der Löcher in den feuerfesten Produkten verwendbaren Füllstoffe auf der Basis vor. Chrom- und Magnesiumoxyd.

Füllstoffe

B c

Körnune C 104*),

max Ö~,5 mm Teile ... 88 88 25

Körnung C 104,

max 0,1 mm Teile ... 7 7 94 25
Sägeschlarnm, Teile.... 50

Handelsüblicher Ton,

Teile

Wasserglas in Pulver-

form,(SiO₂/Na₂O = 2),
Teile

*) Es handelt sich um das handelsübliche Produkt »Corhart 104«, wie vorstehend dargelegt.

Diesen Mischungen fügt man in etwa 15 bis 20% Wasser zu, um einen flüssigen Füllstoff mit geeigneter Dichte zu erhalten.

Beispiel 2

Die Füllstoffe A und B des Beispiels 1 sind dazu benutzt worden, Versuche mit Blöcken aus Corhart 104 durchzuführen, die besonders hergestellt wurden, um ein entgastes Produkt zu erhalten.
Die zum Ausfüllen verwendeten Verfahren und die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle festgehalten. Für jede Versuchsreihe wurden die Ergebnisse nach zunehmenden Dichten geordnet.

Versuch	Angewandtes Ausfüllverfahren	Benutzter Füllstoff	Dichte i vorher	η g/cm³ nachher	Gewinn g/cm³	Mittlerer Gewinn g/cm³
1			3,10	3,16	0,06
2	Horizontale Vibrationen*)	A	3,18	3,27	0,09	0,08
3			3,24	3,34	0,10
4			2,97	3,08	0,11
5			3,06	3,20	0,14
6	Ruckweise vertikale		3,15	3,28	0,13
7	Stöße**)	A	3,21	3,28	0,07	0,11 ,
8	KJ I ^^ Hf *^ ■		3,22	3,28	0,06	l'.'j-
9			3,22	3,34	0,12	^; ' ti
10			3,24	3,36	0,12	^: ! r .

*) Der zu behandelnde Block wurde auf ein Gestell gelegt, das durch einen Preßlufthammer in Vibration versetzt wurde. **) Der zu behandelnde Block wurde gerüttelt mit einer Amplitude von 3 cm und einer Frequenz von· 10 pro Minute unterworfen^^!

Fortsetzung

Versuch	Angewandtes AusfüHverfahren	Benutzter Füllstoff	Dichte ι vorher	B g/cm³ nachher	Gewinn g/Cd³	Mittlerer Gewinn g/cm³
11			3,00	3,18	0,18
12			3,08	3,19	0,11
13 14	Ruckweise vertikale Stöße}**	B	3,12 3,16	3,21 3,29	0,09 0,13	0,12
15			3,19	3,27	0,08
16			■ 3,22	3,31	0,09
17			3,22	3,30	0,08
18			2,96	3,08	0,12
i9			3,00	3,18	0,18
20	Vakuum	TJ	3,11	3,34	0,23	0,15
21	(12 bis 15 mm Hg)	B	3,14	3,25	0,11
22			3,16	3,32	0,16
23			3,22	3,34	0,12

**) Der zu behandelnde Block wurde gerüttelt mit einer Amplitude von 3 cm und einer Frequenz von 10 pro Minute unterworfen.

Von diesen drei AusfüHverfahren zum Behandeln der Blöcke bringt das Verfahren unter Vakuum die besten Ergebnisse mit einem mittleren Dichtegewinn von 0,15 g/cm³. Dieser Gewinn scheint nicht besonders von der Ausgangsdichte abzuhängen, sondern mehr von der Größe der zugänglichen Löcher oder Hohlräume, da sich ein großes Loch leichter füllt als mehrere kleine.

In dieser Versuchsserie konnten allein die zwei ersten Füllstoffe A und B mit hohem Anteil an Farine C 104 den Schwund in den großen Lunkern verhindern. Der Füllstoff B, der 1% handelsüblichen Ton enthält, ist etwas besser als der Füllstoff A.

Die ausgefüllten Blöcke verhalten sich im Gebrauch sehr gut.

Beispiel 3

Die Füllstoffe A, B und C des Beispieles 1 sind für den Versuch benutzt worden, Blöcke aus Corhart 104 normaler Herstellung auszufüllen, um deren Aussehen und Qualität zu verbessern. Das angewandte Ausfüllverfahren, und die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Für jede Versuchsserie wurden die Ergebnisse nach zunehmenden Dichten geordnet.

Versuch	Angewandtes Ausfüllverfahren	Benutztes Füllmittel	J	B	Dichte vorher	η g/cm³ nachher	Gewinn g/cm³	Mittlerer Gewinn g/cm³
24				2,99	3,04	0,05	j 0,055
25				3,02	3,08	0,06
26		B {	3,13	3,18	0,05
27	• Vertikale Stöße*)	I	3,15	3,21	0,06	0,06
28		C I	3,18	3,25	0,07
29		I	3,27	3,33	0,06
30		^c {	3,30	3,36	0,06	\ 0,08
31			3,21	3,31	0,10
32	Vakuum		3,33	3,39	0,06	1 0,12
33 34	(12 bis 15 mm Hg)	C	3,27 _v 3,28	3,37 3,41	0,10 0,13	J
35		3,55	3,47	0,12	J 0,08
36 37	} Druck (4,5 kp/cm²)	3,22 3,23	3,32 3,30	0,10 0,07
38		3,18	3,35	0,17
39	Vakuum	3,22	3,33	0,11	• 0,14
40 41 42	(15 mm Quecksilber) + Druck (4,5 kp/cm²)	3,23 3,24 3,24	3,37 3,38 3,38	0,14 0,14 0,14

*> Der zu behandelnde Block wurde ruckartigen Stößen mit einer Amplitude von 3 cm und einer Frequenz von 160 je Minute unterworfen.

Der Vergleich der Tabellen der Ergebnisse 2 und 3 zeigt sehr gut, daß für den gleichen Füllstoff und für das gleiche Füllverfahren Corhart 104 in Sonderherstellung zu der besten Ausfüllung führt.

Im übrigen zeigt die Tabelle 3, daß das beste Ausfüllverfahren das Verfahren ist, bei dem der Füllstoff im Vakuum angewendet und anschließend eine Druckbehandlung vorgenommen wird. Das Füllmittel C mit seiner viel kleineren Korngröße ist im Hinblick auf das Eindringen besser als das Füllmittel B, wie die Ergebnisse der Versuche 31 bis 35 zeigen. Der Füllstoff C zeigt dennoch Nachteile und erfährt bei der Trocknung einen großen Schwund.

Beispiel 4

An Stelle des Füllstoffes C, der gewisse Nachteile zeigt, (hohe Herstellungskosten und großer Schwund bei der Trocknung) kann man den Füllstoff D verwenden". Dieser Füllstoff wurde bei den in Sonderherstellung gefertigten Blöcken ausprobiert. Wie bei den anderen Versuchen wurden die Ergebnisse nach zunehmenden Dichten geordnet.

Versuch	Benutztes Ausfüllverfahren	Benutztes Füllmittel	Dichte i vorher	η g/cm³ nachher	Gewinn g/cm³	Mittlerer Gewinn g/cm³
43			3.22	3,35	0,13
44			3,23	3,35	0,12
45	Vakuum (15 mm Hg)	D	3,24	3,38	0,14	0,14
46	+ Druck (4,5 kp/cm²)		3,24	3,39	0,15
47			3,26	3,38	0,12
48			3,26	3,43	0,17

Der Füllstoff D führt zu Ergebnissen, die geringfügig unter denen des Füllstoffes C liegen (der mittlere Zuwachs ist der gleiche, aber die mit dem Füllstoff C erhaltenen Ergebnisse wurden mit normalen Blöcken erzielt, während sich jene mit dem Füllstoff D auf Spezialblöcke beziehen). Dennoch stellt der Füllstoff D den besten Kompromiß hinsichtlich Qualität und Herstellungskosten dar.

Die Beispiele zeigen, daß die Größe der Löcher und die Porosität der Blöcke einen großen Einfluß auf den Dichtegewinn haben.

Selbstverständlich können auch andere Füllstoffe an Stelle der angeführten verwendet werden. Insbesondere kann man Füllstoffe verwenden, die man dadurch erhält, daß man die Verhältnisse zwischen Farine C 104, Alsing C 104 und dem Schlamm, der durch das Zersägen der Blöcke aus Corhart 104 entsteht, variiert. Gleichfalls ist es möglich, andere Füllstoffe als solche auf der Basis von Corhart 104 zu verwenden, z. B. solche auf der Basis von Magnesium.

Die erfindungsgemäß behandelten Produkte erbringen einen Zuwachs in der Korrosionsbeständigkeit, wie die Ergebnisse der folgenden Versuche zeigen:

Angreifendes Medium	Produkt	Maß für die Korrosion
Eisenzunder bei	C 104	64
1680⁰C, Dauer	nicht behandelt
3 Stunden
	C 104	77
	behandelt mit
	Füllmittel A
Basische Schlacke
FeO: 30%	C 104	64
CaO: 50%	nicht behandelt
SiO₂:20%
bei 1680⁰C	C 104	73
Dauer, 3 Stunden	behandelt mit
	Füllmittel A

Es ist selbstverständlich, daß die beschriebenen Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die besonders durch den Austausch von äquivalenten Mitteln geändert werden können, ohne daß deshalb der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch geschmolzene feuerfeste Produkte mit verteilten Lunkerhohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hohlräume mit einem geeigneten flüssigen Füllmittel, das pulverisierte feuerfeste Stoffe enthält, ausgefüllt und abgedichtet sind.

2. Elektrisch geschmolzene feuerfeste Produkte mit verteilten Lunkerhohlräumen, die in Gewichtsprozenten etwa 55 bis 56% MgO, etwa 20% Cr₂O₃, etwa 12 bis 13% FeO, etwa 7 bis 8% Al₂O₃, etwa 2,5% SiO₂ und etwa 1,3% CaO enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hohlräume mit einem geeigneten flüssigen Füllmittel, das pulverisierte feuerfeste Stoffe enthält, ausgefüllt und abgedichtet sind.

3. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbestandteile des Füllstoffes Pulver sind, die eine ähnliche Zusammensetzung haben wie das Produkt.

4. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff den Sägeschlamm der genannten Produkte enthält.