DE2107004B2

DE2107004B2 - Hochfeuerfestes material

Info

Publication number: DE2107004B2
Application number: DE19712107004
Authority: DE
Inventors: Salvador de; Richmond Colin; White James; Sheffield Aza (Großbritannien)
Original assignee: Gr - Stein Refractories Ltd., Sheffield, Yorkshire (Grossbritannien)
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1971-02-13
Publication date: 1976-06-16
Also published as: FR2080575A1; DE2107004A1; GB1296860A

Description

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welcher festes Dicalciumsilikat und festes Forsterit in das Phasengleichgewicht im relevanten Teil des

Berührung mit Magnesia vorhanden sein kann, an- quaternären Systems CaO — MgO — ZrO₂ — SiO₂

nähernd bei 1800⁰C bzw. 1900⁰C, den Schmelz- gemäß der Zeichnung erläutert,

temperaturen des MgO-Oicalciumsilikat-Eutektikum Die nachfolgende Tabelle I zeigt a) die sechs 4-Pha-

bzw. des MgO-Forsterit-Eutektikum. Beide Tempe- s sen-Kombinationen, welche bei diesem System in

raturen liegen jedoch beträchtlich niedriger, wenn festem Zustand vorkommen, welche als eine Phase

andere Bestandteile wie Eisenoxide oder bei dem Periklas aufweisen, und b) die fünf 3-Phasen-Kombi-

MgO-Forsterit-Eutektikum CaO vorhanden sind. nationen, welche den Knotendreiecken in dem

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein quaternären Phasendiagramm entsprechen, welche

hochfeuerfestes Material anzugeben, welches bei Tem- ίο die Phasenumfänge der sechs 4-Phasen-Verbindungen

peraturen von wenigstens 1700⁰C noch keine ab- trennen,

fallenden Festigkeitseigenschaften aufweist. Die Mischungsbereiche, innerhalb welcher jede der

Erfindungsgemäß ist dazu das im wesentlichen 4-Phasen- und 3-Phasen-K.ombinationen auftreten,

CaO, MgO, ZrO₂ und SiO₂ enthaltende hochfeuerfeste sind in Molekularwerten durch die in ihnen gleich-

Magerial gekennzeichnet durch eine Zusammen- 15 zeitig existierenden Phasen bestimmt. Bei der Berech-

setzung, welche im gebrannten Zustand bei einer nung der Mengen von Magnesit, Dolomit, Zirkon

Temperatur von wenigstens 1700⁰C ein in Gegenwart oder anderen Rohstoffen zur Herstellung von in

der flüssigen Phase durch ein festes Erdalkalimetall- irgendeine der Zusammensetzungen fallenden Mi-

zirkonat gebundenes Feststoffgerippe aufweist. schungen muß naturgemäß auf die Unreinheiten

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß in- 20 Rücksicht genommen werden, weiche in diesen Rohfolge des bei den genannten Temperaturen vorhan- stoffen vorhanden sind.

denen Feststoffgerippes bisher nicht erreichte Festig- Der Einfluß der Zusammensetzung auf das Schmelzkeitseigenschaften gegeben sind. verhalten und die MikroStruktur wurde ebenfalls im

Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen Bereich des durch die Phasenzusammensetzungen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So besteht nach 35 gedeckten Systems untersucht. Diese Untersuchungen einer bevorzugten Ausführungsform das Erdalkali- haben gezeigt, daß in jeder der Phasenzusammenmetallzirkonat aus Calciumzirkonat. Besonders gute Setzungen bei hohem Gehalt an Silikatphasen die Tem-Ergebnisse werden mit einem Feststoffgerippe aus peraturen beim vollständigen Schmelzen am niedrig-Periklas oder aus Periklas und Kalk erreicht. Die Ein- sten sind. Infolgedessen ist Periklas über einen weiten führung des Erdalkalimetallzirkonats in das hoch- 30 Bereich an Magnesiagehalt innerhalb jeder Zusammenfeuerfeste Material kann dadurch erreicht werden, daß Setzung die Hauptphase, d. h. die feste Phase, welche das zu brennende Ausgangsmaterial einen Zusatz aus mit der flüssigen Phase bei den Höchsttemperaturen dem Erdalkalimetallzirkonat enthält. Es besteht aber gleichzeitig vorhanden ist. Innerhalb dieses Bereiches auch die Möglichkeit, im zu brennenden Ausgangs- der Magnesia-Anteile sind die Mischungen, welche material einen Zusatz aus einer das Erdalkalimetall 35 die Bedingungen erfüllen, daß die Bindung durch enthaltenden Verbindung und aus Zirkonerde oder festes Calciumzirkonat oberhalb der Temperatur der Zirkonerde enthaltenen Verbindungen vorzusehen; Anfangsschmelzung bestehen bleiben soll, diejenigen, dabei besteht die das Erdalkalimetall enthaltende Ver- bei denen zusätzlich zu festem Periklas 1) festes bindung vorzugsweise aus Kalk oder kalkhaltigen Ver- Calciumzirkonat oder 2) festes Calciumzirkonat und bindungen, insbesondere aus rohem oder gebranntem 40 fester Kalk oder 3) festes Calciumzirkonat und festes Dolomit in Verbindung mit Zirkon. Im Falle eines aus ZrO₂ gleichzeitig mit der flüssigen Phase vorhanden Calciumzirkonat und Periklas bestehenden Feststoff- sind.

gerippes empfiehlt sich Magnesia als zu brennendes In der Figur wird die Bedingung 1) durch Mischun-

Ausgangsmaterial. In einer weiterhin bevorzugten gen erfüllt, welche in Angaben bezüglich ihres CaO-,

Zusammensetzung besteht das zu brennende Material 45 ZrO₈- und SiO₂-Gehaltes derart berechnet sind, daß

aus 60 bis 85 Gewichtsprozent MgO, 7 bis 14 Ge- der Gesamtgehalt dieser Oxide 100 Teile ergibt und

wichtsprozent CaO, 6 bis 18 Gewichtsprozent ZrO₂ innerhalb der Fläche k-a-b-c-d-e-m liegt. Die Be-

und weniger als 6 Gewichtsprozent SiO₂, während es dingung 2) wurde durch Mischungen erfüllt, deren

im gebrannten Zustand oberhalb 1700⁰C 65 bis 82 Ge- Zusammensetzungen in gleicher Weise ausgedrückt

wichtsprozent Periklas, 3 bis 19 Gewichtsprozent 50 innerhalb der Fläche CaO-a-k liegt. Die Bedingung 3)

Calciumzirkonat, IS Gewichtsprozent flüssige Phase wird, wie festgestellt werden konnte, durch Mischun-

und bei 1700° C eine Feststoff bindung von über gen erfüllt, deren Zusammensetzungen in gleicher

0,17 Nss/N aufweist, wobei Nss die Gesamtzahl der Weise ausgedrückt innerhalb der Fläche m-p-r liegt.

Berührungspunkte im Feststoffgerippe und N die Ge- Der Punkt r des Diagramms aus der beiliegenden

samtzahl der Berührungspunkte im Feststoffgerippe 55 Figur stellt die Zusammensetzung einer festen ZrO₂-

plus der Berührungspunkte zwischen Feststoffgerippe CaO-MgO-Lösung dar, welche annähernd 9% CaO

und der flüssigen Phase ist. Im Falle eines aus CaI- und 3 % MgO enthält.

ciumzirkonat sowie Periklas und Kalk bestehenden Das in der Figur dargestellte Kompositionsdreieck

Feststoffgerippes empfiehlt sich als zu brennendes wird auch durch dünne gerade Linien in Flächen

Ausgangsmaterial Dolomit, und zwar zu 98 Gewichts- 60 unterteilt, welche den sechs 4-Phasen-Zusammen-

prozent aus CaO ■ MgO, weniger als 1 Gewichtspro- Setzungen der Tabelle I entsprechen. Im Diagramm

zent aus Fe₂O₃, weniger als 0,5 Gewichtsprozent aus sind diese Flächen wieder in Werten des CaO-, ZrO₂-

Al₂O₃ und weniger als O,5 Gewichtsprozent aus SiO₂, und SiO₂-Gehaltes der Mischungen begrenzt, wie dies

bei dem Dolomit dann 5 Gewichtsprozent Zirkon bereits erläutert wurde. Die sechs Flächen sind mit

zugesetzt ist. 65 1, 3, 5, 7, 9 und 11 bezeichnet und entsprechend damit

Aus Gründen der Einfachheit wird nachstehend die der Bezeichnung der Phasenzusammensetzungen in

Erfindung im wesentlichen im Zusammenhang mit der Tabelle I. Die Temperaturen, bei denen die

einem feuerfesten Magnesia-Material in bezug auf Schmelzung der innerhalb dieser Flächen (Phasen-

zusammensetzungen) liegenden Mischungen beginnt, sind 1485⁰C, 1475° C, 149O⁰C, 1555°C, 1710⁰C bzw. 174O⁰C entsprechend den unveränderlichen Punkten A, /, e, d, b und a. Die Temperaturen, bei denen die Schmelzung beginnt, sind daher am niedrigstens bei den Zusammensetzungen, in denen Monticellit (CaO ■ MgO · SiO₂) oder Mervinit (3 CaO · MgO · 2 SiO₂) oder beide Silikate auftreten, d. h. die Zusammensetzungen, in denen die Schmelzung bei A, f, e und d beginnt.

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Tabelle I

Testphasen-Mischungen des Systems CaO — MgO — ZrO₂ — SiO₂, in denen MgO (Periklas) als Phase bis zu hohen Temperaturen bestehen bleibt

(D 0) (5) (7) (9) (11)

ao

MgO MgO MgO MgO MgO MgO ZrO₂ ZrO₂ ZrO₂ CZ CZ CZ M₂S CMS CZ C₃MS₂ C₂S C₃S CMS C₃MS₂ C₃MS₂ C₂S C₃S CaO _a5

(2)

(4)

(6)

(8)

(10)

30

MgO MgO MgO MgO MgO ZrO₂ ZrO₂ CZ CZ CZ CMS C₃MS₂ C₃MS₂ C₂S C₃S

Anmerkung: Dabei wurden folgende Abkürzungen verwendet: C = CaO, M = MgO, Z = ZrO₂, S = SiO,.

(2) Die Tabelle zeigt die idealen Zusammensetzungen der Phasen. Bei hohen Temperaturen besteht jede der vier Orthosilikat-Phasen über einen Bereich von CaO-MgO-Verhältnissen.

Die höchsten Temperaturen der Anfangsschmelzung entstehen daher in Mischungen, welche links der Verbindungslinie C₂S—CZ im Diagramm angegeben sind, d. h. in den Zusammensetzungen (9) und (11). In derartigen Mischungen beginnt die Schmelzung an den Punkten α bzw. b. Mervinit und Monticellit enthaltende Mischungen, welche die Bedingung erfüllen, daß die Bindung durch festes Calciumzirkonat innerhalb des Schmelzbereiches bestehen bleibt, sind jedoch nicht ausgeschlossen, da das Vorhandensein gesteuerter Schmelzmengen bei relativ niedrigen Temperaturen ein Brennen bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht.

Eine derartige Steuerung kann durch Steuerung der relativen Proportionen von CaO, ZrO₂ und SiO₂ unter Verwendung der Beziehungen gemäß der Figur ausgeübt werden sowie durch Steuerung des Magnesia-Gehaltes der Mischung. In Zusammensetzungen, in denen Periklas die Hauptphase ist, d. h. den Zusammensetzungen, deren Schmelzverhalten in der Figur erläutert ist, verändert eine Erhöhung des Magnesia-Gehaltes weder die anfängliche Schmelztemperatur noch die Temperatur, bei welcher die Lösung von Calciumzirkonat in der flüssigen Phase vollständig ist, vermindert jedoch die Menge des flüssigen Stoffes, welcher bei irgendeiner Temperatur innerhalb des Schmelzbereiches vorhanden ist, und erhöht die Temperatur der abschließenden Schmelzung.

Andererseits steigt bei Mischungen, deren Zusammensetzung in Werten ihres CaO-, ZrO₂- und SiO₂-Gehaltes ausgedrückt innerhalb der Flächen (1) k-a-b-c-d-e-m, (2) CaO-a-Ar und (3) m-p-r liegt, die Temperatur, bei welcher das Calciumzirkonat in der flüssigen Phase vollständig gelöst ist, mit zunehmendem ZrOjs-Gehalt bei konstantem CaO-SiO₂-Verhältnis in den Mischungen. Die Stärke dieser Wirkung ist im Diagramm durch die Isothermen ausgedrückt, welche als strichpunktierte Linien mit daneben angegebenen Temperaturen dargestellt sind. Bei auf diesen Isothermen liegenden Zusammensetzungen ist das Calciumzirkonat in der flüssigen Phase bei den angegebenen Temperaturen vollständig gelöst.

Die Auswirkungen der Zusammensetzung auf das Schmelzverhalten sind in nachstehender Tabelle II dargestellt, welche vier Zusammensetzungen innerhalb einer Phasenzusammensetzung (8) betreffen, bei welcher Periklas, Calciumzirkonat und Dicalciumsilikat in festem Zustand gleichzeitig vorhanden sind. Zusätzlich zu den Zusammensetzungen der vier Mischungen gibt die Tabelle auch ihren mineralogischen Aufbau in festem Zustand und die Verhältnisse von gebranntem Dolomit, Zirkon, gebranntem Magnesit und Zirkonerde an, welche für diese Zusammensetzungen erforderlich sind, wobei davon ausgegangen wird, daß diese Stoffe in ihrer Gesamtheit rein und in chemischer Hinsicht ideal zusammengesetzt sind.

Tabelle II	(a)	(b)	Chemische Zusammensetzung (Gewichtsprozent)	35,6	11,9	75,0	(C)	(d)
		CaO	25,6	75,0	12,8
	MgO	26,1	8,8	12,2	27,1	9,1
ZrO₂	12,7	4,3	1 04	25,6	75,0
SiO₂	Zustand (Gewichtsprozent)		43,4	14,6
Mineralogischer Bau in festem	25,6		3,9	1,3
Periklas	38,0
Calciumzirkonat	36,4	25,6	75,0
Dicalciumsilikat	1 04	63,2	21,2
Ycrhältni-^Ca°^tZrO!!		11,2	3,8
2CaO · SiO₂	5 6	5 6
j, υ	J,U

Tabelle II (Fortsetzung)

(a)

(O

(d)

Übersicht des Rohmaterials (Gewichtsprozent) Gebr. Dolomit 75,1

Zirkon 24,9

Gebr. Magnesit — Zirkonerde — Temperatur bei Schmelzbeginn (⁰C) 1740±10 Temperatur der Lösung 1925±10

von CaO · ZrO₂ (⁰C)

Temperatur bei kompletter 2250±50 2670* Schmelzung

x = geschätzt.

33,1	62,4	26,2
11,0	8,3	3,5
55,9	4,3	59,9
—	24,9	10,4
1740±10	1740±10	17440±10
1925 ±10	2030±25	2030±25

2350*

2700"

Tabelle III

Veränderung'im Ausmaß der Bindung in festem Zustand bei Mischungen mit konstantem Flüssigkeitsgehalt bei 1700⁰C

Zusammensetzung der Mischung	CaO	ZrO,	SiO₁	Periklas	Vorhandene Phasen	Flüssig N₁,	N
(Gewichtsprozent)					(Gewichtsprozent)		0,135
MgO	5,4		5,8	85	Calcium-	15	0,17
	7,0	3,4	5,8	85	zirkonat	15	0,275
88,8	8,5	6,9	5,8	81,5	0	15	0,315
83,8	10,1	10,3	5,8	76,5	0	15	0,325
78,8	11,7	13,7	5,8	71,5	3,5	15	0,325
73,8	13,2	17,2	5,8	66,5	8,5	15
68,8			13,5
63,8	18,5

Es wurde auch festgestellt, daß die Wirksamkeit von Calciumzirkonat bei der Erzeugung einer festen Bindung zwischen den Periklaskörnern bewahrt bleibt, wenn die flüssige Phase beträchtliche Mengen an B₂O₃ enthält, und daß die Löslichkeit von Calciumzirkonat in derartigen Schmelzen gegenüber der von Silikatphasen gering ist. Die Lösung der feuerfesten Silikatphasen in der Schmelze ist wahrscheinlich ein Grund der geringen Warmfestigkeit von Seewasser-Magnesiten, welche B₂O₃ enthalten.

Die Verbesserungen in der direkten, d. h. bleibenden Feststoffbindung, welche bei derartigen Zusammensetzungen bei Temperaturen erzielt wurden, bei denen eine flüssige Phase vorhanden ist, sind in der Tabelle III dargestellt. Dabei ist Nss/N ein Parameter, welcher das Ausmaß der bleibenden Feststoffbindung mißt und welcher durch Messungen auf Mikrobildern polierter Musterschnitte bestimmt wurde, welche bei einer Temperatur von 1700⁰C abgeschreckt wurden. Die Zusammensetzungen wurden derart gewählt, daß bei 1700⁰C der Flüssigkeitsanteil der Mischungen konstant waren. Die flüssige Phase bestand aus 16% MgO, 35,9% CaO, 19,1% ZrO₂ und 29,0% SiO₂, was dem Punkt L der Figur entspricht.

Bei Anwendung der Erfindung auf ein feuerfestes Dolomit-Material aus (gewichtsmäßig) 98 % CaO · MgO, weniger als 1 % Fe₂O₃, weniger als 0,5 % Aluminiumoxid und weniger als 0,5% Silikat werden 2 bis 5 Gewichtsprozent Zirkon zugesetzt und die ge samte Mischung gebrannt, so daß Calciumzirkonat als Zirkonatbindung zwischen der Periklas- und der Kalkphase entsteht, welche bei hohen Temperaturen bestehen bleibt. Dies hat sich insofern als besonders vorteilhaft erwiesen, als sich bei Durchführung des ASTM-Abplatztestes (Brennen des feuerfesten Material bei 1480⁰C) beim Brennen eines Prüfsteines aus 100% gleichartigem Dolomit ein Gewichtsverlust von 21% bei diesem 100%igen Dolomitstein im Vergleich zu einem Gewichtsverlust von 12% bei einem erfin dungsgemäß hergestellten Prüfstein ergab.

Infolgedessen lassen sich basische feuerfeste Materialien mit verbessertem Verhalten dadurch herstellen, daß geeignete Rohstoffe, welche CaO, MgO, ZrO₂ und SiO₂ enthalten, in derartigen Verhältnissen miteinander gemischt werden, daß sie 1) festes Periklas und festes Calciumzirkonat enthalten, wenn die Reaktion zwischen den Bestandteilen vollkommen abgeschlossen ist, und daß 2) diese beiden festen Phasen gleichzeitig mit der flüssigen Phase bei Temperaturen über denen existieren, bei denen die Schmelzung beginnt.

Die Bedingung 1) wird durch Zusammensetzungen erfüllt, welche nach abgeschlossener Reaktion Phasenkombination (5) bis (11) im festen Zustande er- geben. Bei höchsten Anforderungen an die Feuerfestigkeit werden gewöhnlich vorzugsweise Mischungen verwendet, welche Phasenkombinationen (8), (9), (10) oder (11) ergeben. Außerhalb dieses Bereiches liegende Zusammensetzungen, welche nach der Reak tion begrenzte Mengen an Monticellit oder Mervinit oder beide enthalten, sind jedoch nicht ausgeschlossen, da das Vorhandensein dieser bei niedriger Temperatur schmelzenden Verbindungen ein Brennen bei niedrigeren Temperaturen erlaubt, was unter gewissen Um- ständen vorteilhaft sein kann. In gleicher Weise sind Zusammensetzungen nicht ausgeschlossen.welche freien Kalk enthalten, da sie für gewisse Anwendungszwecke geeignet sein können, in denen die Hydrierung kein Problem bildet.

Während die Bedingung 2) über einen weiten Bereich an Magnesia-Gehalt erfüllt wird, werden im allgemeinen Zusammensetzungen mit einem Gesamtsilikatgehalt unter 10% und einem Periklas-Gehalt

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übsr 80% in festem Zustande nach abgeschlossener vor dem Pelletisieren gebrannt werden. Der Klinker Reaktion bevorzugt, bis auf den Fall von Mischungen, wird dann auf eine geeignete Körnung gebrochen, welche festen Kalk innerhalb des Schmelzbereiches um aus dieser Masse Schamottesteine, Stampfmischunergeben, in welchem verhältnismäßig geringere Magne- gen oder feuerfesten Mörtel od. dgl. herzustellen. sia-Gehalte zulässig sind. In Mischungen, bei denen 5 Alternativ kann die Masse auch geschmolzen und dann während des Abkühlens ein Stauben des Dicalcium- in geeignete Formen gegossen werden. Silikates auftritt, können Stabilisierungszuschläge ver- Ein hochfeuerfestes basisches Material mit bleibenwendet werden. Derartige Stabilisatoren sind beispiels- der Bindung der festen Kristallkörner enthält insweise Cr₈O₃, B₂O₃ und P₂O₅. besondere erfindungsgemäß ein Erdalkalimetallzirko-In verfahrensmäßiger Hinsicht geht man in der Weise io nat, welches mit irgendeiner festen feuerfesten Phase, vor, daß zur Herstellung eines hochfeuerfesten ba- welche hohen Temperaturen widersteht, gleichzeitig sischen Materials, bei welchem die bleibende Bindung existieren kann, während eine starke Feststoffberühder festen Kristallkörner durch ein Zirkonat eines rung mit der feuerfesten Phase in Gegenwart der Erdalkalimetalls erzielt wird, das feuerfeste Material flüssigen Phase zur Ausbildung eines Gerippes aus auf geeignete Körnung gebrochen oder gemahlen und 15 zirkonatgebundenem feuerfestem Material bei hohen die gebrochene und sortierte Masse pellitisiert und an- Temperaturen bestehen bleibt, wobei das feuerfeste schließend in einem Ofen gebrannt wird. Um die Her- Ausgangsmaterial mit einem kohlenstoffhaltigen Mastellung eines sehr dichten Klinkers zu erleichtern, terial getränkt wurde. Vorzugsweise wird die Tränkung kann bei Verwendung von Rohmagnesit und Dolomit unter Verwendung von heißem Teer auf irgendeine einer oder können beide Stoffe oder eine Mischung 30 Weise durchgeführt, beispielsweise nach dem allderselben mit Zirkon oder Zirkon und Zirkonerde gemein bekannten Vakuum-Tränkverfahren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 wichtsprozent aus SiO2 besteht und dem Dolomit 2 bis 5 Gewichtsprozent Zirkon zugesetzt sind. Patentansprüche:

1. Hochfeuerfestes Material, enthaltend im wesentlichen CaO, MgO, ZrO₂ und SiO₂, gekennzeichnet durch eine Zusammen- Die Erfindung betrifft ein hochfeuerfestes Material, setzung, welche im gebrannten Zustand bei einer enthaltend im wesentlichen CaO, MgO, ZrO₂ und Temperatur von wenigstens 170O⁰C ein in Gegen- io SiO₂.

wart der flüssigen Phase durch ein festes Erd- Im gebrannten Zustand weist ein derartiges Material alkalimetallzirkonat gebundenes Feststoffgerippe (DT-AS 14 71 232) im allgemeinen bis zu Temperaaufweist, türen von etwa 130O⁰C ausreichende Festigkeits-

2. Hochfeuerfestes Material nach Anspruch 1, eigenschaften auf; oberhalb dieser Temperatur verdadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalimetall- »5 liert das Material seine Formbeständigkeit. Zwar ist zirkonat aus Calciumzirkonat besteht. es auch bekannt (Budnikow, »Technologie der

3. Hochfeuerfestes Material nach Anspruch 1 keramischen Erzeugnisse«, 1953, S. 338; »Journal of oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fest- the American Ceramic Society«, Oktober 1958, Stoffgerippe aus Periklas besteht. S. 408; FR-PS 8 00 779), daß gebrannte Mischungen

4. Hochfeuerfestes Material nach Anspruch 1 ao aus MgO und ZrO₂ infolge des Zusatzes an ZrO₂ ver- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fest- besserte Festigkeitseigenschaften aufweisen; wesentstoffgerippe aus Periklas und Kalk besteht. lieh höhere Einsatztemperaturen werden hierdurch

5. Hochfeuerfestes Material nach einem der aber ebenfalls nicht ermöglich.

Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Allgemein wurde festgestellt, daß die flüssige Phase,

das zu brennende Ausgangsmaterial einen Zusatz as welche bei hohen Temperaturen in feuerfesten Stoffen

aus dem Erdalkalimetallzirkonat enthält. entsteht, eine starke Neigung zeigt, zwischen die feuer-

6. Hochfeuerfestes Material nach einem der An- festen Körner einzudringen, so daß sich eine geringe sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bleibende Bindung zeigt, es sei denn, daß der Gehalt zu brennende Ausgangsmaterial einen Zusatz aus an Flußmitteln sehr niedrig ist. Daraus ergibt sich einer das Erdalkalimetall enthaltenden Verbindung 30 eine sehr geringe Feuerfestigkeit und eine geringe und aus Zirkonerde oder Zirkonerde enthaltenden Festigkeit gegenüber dem Angriff von Schlacken Verbindungen aufweist. und Flußmitteln im Betrieb sowie unter bestimmten

7. Hochfeuerfestes Material nach Anspruch 6, Betriebsbedingungen eine geringe Abplatzfestigkeit dadurch gekennzeichnet, daß die das Erdalkali- an der erhitzten Fläche des feuerfesten Materials. Es metall enthaltende Verbindung aus Kalk oder 35 hat sich allerdings gezeigt, daß das Ausmaß der kalkhaltigen Verbindungen besteht. bleibenden Bindung beispielsweise bei Magnesit-

8. Hochfeuerfestes Material nach Anspruch 7, Material bei hohen Temperaturen bei konstantem dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus Flüssigkeitsgehalt erhöht werden kann, indem Chromrohem oder gebranntem Dolomit und aus Zirkon oxid zugesetzt wird oder das Verhältnis von CaO/SiO₂ besteht. 40 im feuerfesten Material erhöht wird. In beiden Fällen

9. Hochfeuerfestes Material nach den An- wird angenommen, daß sich die Wirkung dadurch Sprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, ergibt, daß die Oberflächenenergien der Grenzflächen daß das zu brennende Ausgangsmaterial aus zwischenPeriklaskörnernundderGrenzflächenzwischen Magnesia besteht. Periklaskörnern und flüssiger Phase in der Weise ver-

10. Hochfeuerfestes Material nach den An- 45 ändert, daß der durch die flüssige Phase an den Besprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rührungspunkten zwischen den Periklaskörnern auszu brennende Ausgangsmaterial aus 60 bis 85 Ge- gebildete Gleichgewichts-V-Form-Winkel vergrößert wichtsprozent MgO, 7 bis 14 Gewichtsprozent und das Ausmaß des Eindringens der flüssigen Phase CaO, 6 bis 18 Gewichtsprozent ZrO₂ und weniger zwischen die Periklaskörner verringert wird. Es wurde als 6 Gewichtsprozent SiO₂ besteht, in gebranntem 50 außerdem festgestellt, daß oft sogar eine stärkere Zu-Zustand oberhalb 1700⁰C 65 bis 82 Gewichts- nähme des Feststoffkontaktes bei konstantem Flüssigprozent Periklas, 3 bis 19 Gewichtsprozent CaI- keitsgehalt erreicht wird, wenn die Mischung derart ciumzirkonat, 15 Gewichtsprozent flüssige Phase gesteuert wird, daß gleichzeitig eine zweite feste und bei 1700° C eine Feststoff bindung von über Phase mit Periklas bei hohen Temperaturen existiert. 0,17 Nss/N aufweist, wobei Nss die Gesamtzahl 55 Es wird angenommen, daß eine Bedingung für diese der Berührungspunkte im Feststoffgerippe und N Wirkung einer zweiten Phase darin besteht, daß die die Gesamtzahl der Berührungspunkte im Fest- Energie der Zwischenflächen zwischen den ungleichen stoffgerippe plus der Berührungspunkte zwischen Körnern geringer ist als die Energien der Korn-Feststoffgerippe und der flüssigen Phase ist. grenzen zwischen gleichen Körnern im Aufbau. Es

11. Hochfeuerfestes Material nach den An- 60 hat sich gezeigt, daß diese Wirkung durch die Spinellsprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß phase in Chrommagnesit und Magnesitchromsteinen das zu brennende Ausgangsmaterial aus Dolimit und durch Dicalciumsilikat (Ca₂SiO₄) und Forsterit besteht. (Mg₂SiO₄) in Magnesitsteinen erzeugt wird. Eine 12. Hochfeuerfestes Material nach Anspruch 11, Grenze für die Wirksamkeit dieser Silikate bei der dadurch gekennzeichnet, daß der Dolomit zu 65 Erzeugung einer Feststoffbindung in Magnesiten bei 98 Gewichtsprozent aus CaO · MgO, weniger als Hochtemperaturbetrieb ergibt sich jedoch aus den 1 Gewichtsprozent aus Fe₂O₃, weniger als 0,5 Ge- Temperaturen, bei denen sie in die flüssige Phase überwichtsprozent aus Al₂O₃ und weniger als 0,5 Ge- gehen. Infolgedessen liegt die Maximaltemperatur, bei