DE212016000023U1

DE212016000023U1 - Giessbare feuerfeste Zusammensetzungen, umfassend Zeolithmikrostrukturen, und Verwendungen davon

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Publication number: DE212016000023U1
Application number: DE212016000023.3U
Authority: DE
Original assignee: Calderys France SAS
Current assignee: Imertech SAS
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2026-12-16
Also published as: WO2017102954A1; US20180362406A1; JP2019503964A; CA3007880A1; CA3007880C; US11130711B2; CN108472722B; CN108472722A; JP7340930B2; JP2022075664A; EP3397411A1; DE212016000021U1

Abstract

Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung, umfassend: 5 Gew.-% bis 95 Gew.-% Aggregat, 1 Gew.-% bis 4 Gew.-% Mikrosilika, 0,1 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% hydratisierbares Aluminiumoxid, 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% einer Calciumquelle, 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-% Dispersionsmittel, 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Siliciumcarbid, und bis zu 10 Gew.-% Kohlenstoff, wobei sich alle Gewichtsprozentsätze auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung beziehen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf eine trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung, die eine Zeolithmikrostruktur umfasst, auf einen Grünkörper und auf eine daraus gebildete feuerfeste Auskleidung, und auf die Verwendung davon gerichtet.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Feuerfeste Stoffe sind Materialien mit Eigenschaften, die sie für eine Verwendung als hitzebeständige Barrieren in Hochtemperaturanwendungen geeignet machen. Ungeformte feuerfeste Materialien haben die Fähigkeit, fugenlose Auskleidungen zu bilden, und werden oft als Monolithe bezeichnet. Diese Materialien sind beispielsweise als Auskleidungen für Kupolaöfen und Siphone, Hochöfen, Haupt-, Sekundär- und Neigungsangussverteiler und allgemeiner Gefäße oder Gefäßtüllen, Pfannen, Zwischengefäße, Reaktionskammern und Tröge nützlich, die flüssige Metalle und Schlacken, oder beliebige andere Hochtemperaturflüssigkeiten, -feststoffe oder -gase enthalten oder den Fluss dieser leiten oder zur Erleichterung der industriellen Behandlung dieser geeignet sind. Gießbare feuerfeste Materialien werden typischerweise in Pulverform hergestellt und vor der Anwendung mit Wasser gemischt. Das nasse Material kann dann als Auskleidung unter Verwendung von Techniken wie Gießen, Sprühen und Spritzen, gefolgt von Aushärten und Trocknen, vor dem Brennen aufgebracht werden.
Feuerfeste Artikel werden üblicherweise aus einer Kombination von feuerfestem Aggregat und einem Bindemittel gebildet, wobei das Bindemittel die Aggregate fixiert. Sowohl das Aggregat als auch das Bindemittel kann die Eigenschaften des Artikels erheblich beeinflussen.
Eine Klasse von Bindemitteln sind hydraulische Bindemittel, die Zement oder anderes hydratisierbares Aluminiumoxid enthalten. Im Gegensatz zu anderen Typen von Bindemitteln, wie chemischen Bindemitteln, erfordern Zementbindemittel üblicherweise kein Erhitzen, um das Bindemittel zu aktivieren, sie erfordern jedoch den Zusatz von Wasser. Wasser reagiert mit dem Zementbindemittel, um die Mischung zu erhärten, und dient auch als Dispersionsmedium für die feinen Pulver und als Fluid zur Bildung eines homogenen Körpers. Trockene Pulver haben eine schlechte Fließfähigkeit und sind zur Bildung feuerfester Artikel in Abwesenheit von hohem Druck nicht geeignet. Wasser reduziert die Viskosität der Mischung, wodurch ermöglicht wird, dass die Aggregat/Bindemittel-Mischung fließt. Die Anwesenheit von Wasser kann jedoch zu Problemen führen, wie dass der Artikel bricht, und sogar zu einer explosiven Verdampfung aufgrund von unter Druck stehendem Wasser während der Erhitzungsphase des feuerfesten Materials. Ein Artikel mit einem Zementbindemittel erfordert häufig einen Trocknungsschritt, um Restwasser zu eliminieren. In einem Versuch, diese Probleme zu überwinden, wurden zementfreie gießbare Materialien im Stand der Technik für feuerfeste Industrien entwickelt.
WO 2013/032065 beschreibt beispielsweise feuerfeste Materialien mit einem geringen Zementgehalt. Das geoffenbarte ungeformte feuerfeste Material weist die feuerfeste Mischung von Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Siliciumcarbid (SiC) auf, der eines oder mehrere von Aluminiumoxid-Zement, Zirkon und einem Aluminiumoxidbindemittel zugesetzt wird. Die geringe Menge an Zement und Aluminiumoxidbindemittel in den geoffenbarten feuerfesten Materialien ergibt eine Arbeitsfließfähigkeit für die feuerfeste Mischung, und eine geringe Menge an Zirkon verhindert die Korrosion signifikant durch das Calciumoxid (CaO), das in dem Zement in einer Menge von ungefähr 20% enthalten ist. Ferner offenbart US 2009/0071377 einen feuerfesten Beton mit einem niedrigen oder ultraniedrigen Zementgehalt, umfassend Mikrosilika. Es wird angenommen, dass das Mikrosilika zur Herstellung dichter Betone mit niedrigem Zementgehalt beiträgt.
Zusätzlich wurden im Stand der Technik auch feuerfeste Materialien beschrieben, die keinen Zement enthalten. WO 2011/115352 offenbart beispielsweise ein ungeformtes feuerfestes Material mit einem Aluminiumoxidsolbindemittel, das einer feuerfesten Mischung zugesetzt wird, die Al₂O₃ und SiC umfasst. Die Vermeidung der Verwendung von CaO-haltigem Zement eliminiert die Korrosion durch CaO sogar bei hohen Temperaturen. In einem weiteren Beispiel offenbart WO 2011/115353 ein Aluminiumoxid-gebundenes ungeformtes feuerfestes Material, das Al₂O₃, SiC und ein Aluminiumoxid-Vorläuferpulver enthält, und wasserhaltige feuerfeste Materialien, die kein CaO enthalten. Eine Mischung, enthaltend ein Aggregat und eine Substanz, die einen pH-Puffer ergibt, wird auch als feuerfeste Zusammensetzung ohne die Verwendung von Zement in US 2012/0142518 offenbart. Ferner wird in US 5,972,102 ein hydraulisch gebundenes monolithisches feuerfestes Material offenbart, enthaltend ein Calciumoxid-freies Bindemittel, das aus einer hydratisierbaren Aluminiumoxidquelle und Magnesiumoxid besteht.
Trotz der Entwicklung zementfreier gießbarer Materialien bleiben Probleme bestehen, wie eine lange Aushärtezeit/ein komplexes Aushärteverhalten, eine inadäquate Grünfestigkeit, die zu Handhabungsproblemen führt, manchmal zu Trocknungsproblemen, sowie eine inadäquate Feuerfestigkeit oder ein inadäquates mechanisches Heißverhalten.
Die Notwendigkeit bleibt bestehen, feuerfeste Materialien ohne Zement oder mit niedrigem Zementgehalt mit verbesserten Eigenschaften zu entwickeln.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird in den beigeschlossenen Ansprüchen definiert.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung bereitgestellt, umfassend:
5 Gew.-% bis 95 Gew.-% Aggregat,
1 Gew.-% bis 8 Gew.-% Mikrosilika,
0,1 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% hydratisierbares Aluminiumoxid,
0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% einer Calciumquelle,
0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-% Dispersionsmittel,
5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Siliciumcarbid, und
bis zu 10 Gew.-% Kohlenstoff,
wobei sich alle Gewichtsprozentsätze auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung beziehen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Verwendung der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung des ersten Aspekts vorgesehen, um eine feuerfeste Auskleidung durch Installation in einem großen Gefäß zu bilden. Große Gefäße können ein Zementofen, ein Kalkofen, ein Aluminiumschmelzer oder zur Stahlverarbeitung, oder auf einem Objekt wie einem Trog, einem Angussverteiler oder einer Torpedopfanne für einen Eisenhochofen sein.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Grünkörper bereitgestellt, der aus der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung des ersten Aspekts erhältlich ist, mit einer Druckfestigkeit von mindestens 6 MPa und einem Calciumoxidgehalt von nicht mehr als 0,3 Gew.-%.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine feuerfeste Auskleidung bereitgestellt, die aus der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung des ersten Aspekts oder dem Grünkörper des dritten Aspekts oder gemäß der Verwendung des zweiten Aspekts erhältlich ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft Mischungen, die zur Verwendung als feuerfestes Material geeignet sind, beispielsweise als Auskleidung für große Gefäße, wie einen Zementofen, einen Kalkofen, einen Aluminiumschmelzer oder zur Stahlverarbeitung, oder zum Auskleiden von Objekten wie einem Trog, einem Angussverteiler oder einer Torpedopfanne oder einem Eisenhochofen. Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung ist teilweise durch eine verbesserte Fließfähigkeit gekennzeichnet, die eine vereinfachte Installation und Platzierung gestattet, während sie einen reduzierten Wasserbedarf aufweist und eine hohe Druckfestigkeit des aus der Zusammensetzung gebildeten Grünkörpers zeigt. Die vorliegende Erfindung hat auch den Vorteil eines reduzierten Risikos der Beschädigung des feuerfesten Materials während der Entfernung der Verschalung. Die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch teilweise durch eine lange Arbeitszeit gekennzeichnet, wodurch eine sichere und einfache Installation gestattet wird, während sie ein rasches Aushärten und eine rasche Grünfestigkeitsentwicklungskinetik aufweist, und wodurch eine rasche und sichere Entfernung der Verschalung gestattet wird. Die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch teilweise durch eine schnelle Trocknung gekennzeichnet, die, zusammen mit der hohen Grünfestigkeit, eine Reduktion des Abblätterns durch Dampf oder eines Dampfexplosionsrisikos während eines raschen oder ungesteuerten Trocknens und Erhitzens gestattet.
Die bessere Fließfähigkeit, bessere Bearbeitbarkeit, kürzere Aushärtezeit, verbesserte Grünfestigkeit, rasche Trocknung, welche von der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung gezeigt werden, die eine Installation und Kommissionierung der erhaltenen feuerfesten Auskleidung einfacher und sicherer machen, sind in Kombination mit verbesserten endgültigen Gebrauchseigenschaften der feuerfesten Auskleidung vorhanden, wie einer verbesserten Heißfestigkeit (HMOR) und höheren Heißeigenschaften (RUL und Kapazität, einer Verformung unter mechanischer Belastung standzuhalten) bei höheren Temperaturen (1450 bis 1700°C). Aufgrund dieser Kombination von Eigenschaften zeigen die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung insgesamt Verbesserungen gegenüber bekannten Zusammensetzungen. Zusätzlich zu den verbesserten Eigenschaften werden auch Nachteile, wie hohe Verarbeitungskosten, von der vorliegenden Erfindung behandelt. Ferner können Zusammensetzungen gemäß der Erfindung, die Siliciumcarbid und Kohlenstoff umfassen, eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit verglichen mit dem Stand der Technik zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die folgenden Figuren weiter veranschaulichte
1 ist eine graphische Darstellung, welche die Arbeits- und Aushärtezeit, wie durch Ultraschallgeschwindigkeit gemessen, zeigt (Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4);
2 ist eine graphische Darstellung, welche die unidirektionale Trocknungskinetik für 14 kg Zylinder zeigt (Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4);
3 ist eine graphische Darstellung, welche die unidirektionale Trocknungskinetik für 14 kg Zylinder zeigt (Beispiel 2 und Vergleichsbeispiele 5 und 6);
4 ist eine graphische Darstellung, welche die Feuerfestigkeit unter Belastung (0,1 MPa), gemessen nach Vorbrennen bei 1500°C während 5 Stunden, zeigt (Beispiel 1 und Vergleichsbeispiele 2 bis 4);
5 ist eine graphische Darstellung, welche die Feuerfestigkeit unter Belastung (0,1 MPa), gemessen nach Vorbrennen bei 1450°C während 5 Stunden unter nicht oxidierenden Bedingungen, zeigt (Beispiel 2 und Vergleichsbeispiele 5 und 6);
6 zeigt die Vorrichtung, die zur Bestimmung der Arbeitszeit und Aushärtezeit verwendet wird;
7 zeigt die Vorrichtung zur Durchführung des Trocknungstests;
8 zeigt die Temperaturmessung 1 mm unter der erhitzten Oberfläche in dem Trocknungstest.
Es ist klar, dass die folgende Beschreibung und Bezugnahmen auf die Figuren Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen und den Umfang der Ansprüche nicht einschränken sollen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß dem oben angeführten ersten Aspekt wird eine trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung bereitgestellt. Die Zusammensetzung ist gießbar, was bedeutet, dass die feuerfeste Zusammensetzung zu einem fugenlosen oder ungeformten Produkt bei Zusatz von Wasser, Aushärten und Trocknen zur Entfernung von überschüssigem Wasser geformt werden kann.
Wie hier verwendet, bedeutet „trocken” einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 0,5%, der für die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung durch Gewichtsverlust nach Trocknen bei 110°C bestimmt wird.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung umfasst ungefähr 5 Gew.-% bis 95 Gew.-% Aggregat, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung. In einer Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 40 Gew.-% bis 90 Gew.-%, beispielsweise 60 Gew.-% bis 90 Gew.-%, oder 40 Gew.-% bis 80 Gew.-%, oder 40 Gew.-% bis 70 Gew.-%, oder 70 Gew.-% bis 90 Gew.-%, Aggregat. Beispielsweise umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 40 Gew.-%, ungefähr 50 Gew.-%, ungefähr 60 Gew.-% oder ungefähr 70 Gew.-% Aggregat.
Das Aggregat kann ein Material umfassen, das aus Aluminiumoxid, Aluminosilikat, Zirkoniumoxid, Zirkon, Magnesiumoxid, Olivin, Chromoxid oder Chromerzen, Spinell, Siliciumcarbid oder Mischungen davon ausgewählt ist. Das Aluminiumoxid, Aluminosilikat oder Mischungen davon können ein Material umfassen, das aus braunem geschmolzenen Aluminiumoxid, gesintertem Aluminiumoxid, weißem geschmolzenen Aluminiumoxid, kalziniertem Aluminiumoxid, reaktivem oder semireaktivem Aluminiumoxid, Bauxit, geschmolzenem oder gesintertem Mullit, Andalusit und kalzinierter Schamotte mit einem Aluminiumoxidgehalt von ungefähr 30 Gew.-% bis 75 Gew.-% ausgewählt ist.
Das Aggregat kann umfassen, im Wesentlichen bestehen aus oder bestehen aus Teilchen mit einer Korngrößenverteilung zwischen 0,08 und 30 mm in der Größe, wie durch die Menge an Material bestimmt, das auf einem geeignet bemessenen Sieb zurückgehalten wird, und wird als Prozentsatz der anfänglichen Gesamttrockenmasse an Material ausgedrückt. In Ausführungsformen umfasst das Aggregat, besteht im Wesentlichen aus oder besteht aus Teilchen bis zu ungefähr 10 mm, oder bis zu ungefähr 6 mm, oder bis zu ungefähr 4 mm, oder bis zu ungefähr 2 mm, oder bis zu ungefähr 1 mm, in der Größe.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung umfasst ungefähr 1 Gew.-% bis 8 Gew.-% Mikrosilika, bezogen auf die Gesamttrockenmasse der trockenen feuerfesten Zusammensetzung. In einer Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 1 Gew.-% bis 4 Gew.-%, oder 2 Gew.-% bis 4 Gew.-%, oder 1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, oder 6 Gew.-% bis 8 Gew.-%, Mikrosilika. Beispielsweise umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 2 Gew.-%, ungefähr 3 Gew.-%, ungefähr 4 Gew.-%, ungefähr 5 Gew.-%, Mikrosilika.
Wie hier verwendet, bezeichnet der Ausdruck „Mikrosilika” (CAS Nummer 69012-64-2) ein amorphes polymorphes Siliciumdioxid (SiO₂), das ein Pulver mit einer mittleren Teilchengröße, d₅₀, im Bereich von ungefähr 0,25 bis 0,8 μm, oder ungefähr 0,25 bis 0,65 μm, oder ungefähr 0,25 bis 0,45 μm, oder ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,8 μm, oder 0,4 bis 0,6 μm, ist, wie durch Sedimentation unter Verwendung eines Sedigraph III gemessen, zusammen mit geeigneten Dispersionsmitteln und einer Ultraschall-Deagglomeration, wie wohlbekannt ist. Das Mikrosilika kann eine maximale Teilchengröße von ungefähr 1 μm aufweisen.
Wie hier verwendet, kann Mikrosilika einen BET Oberflächenbereich im Bereich von ungefähr 8 bis 25 m²/g, oder ungefähr 12 bis 25 m²/g, oder ungefähr 15 bis 23 m²/g, oder ungefähr 17 bis 20 m²/g, oder ungefähr 10 bis 16 m²/g, oder ungefähr 13 bis 18 m²/g, aufweisen, wie durch Stickstoffadsorption unter Verwendung des BET Verfahrens zur Messung des spezifischen Oberflächenbereichs bestimmt. Mikrosilika kann beispielsweise als Nebenprodukt aus der Herstellung von Silicium, Ferrosilicium oder geschmolzenem Siliciumoxid erhalten werden. Insbesondere kann Mikrosilika aus der Siliciumherstellung, aus der Zirkoniumoxidherstellung oder der Herstellung von elektrisch geschmolzenem Aliuminiumoxid-Zirkoniumoxid-Siliciumoxid stammen. Diese Herstellung kann durch Sammeln des Staubs über einem Lichtbogenofen erzielt werden.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung umfasst ungefähr 0,1 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% hydratisierbares Aluminiumoxid, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung. In einer Ausführungsform kann die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 0,5 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%, oder ungefähr 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-%, oder ungefähr 1 Gew.-% bis 1,5 Gew.-%, oder ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 0,5 Gew.-%, hydratisierbares Aluminiumoxid umfassen.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „hydratisierbares Aluminiumoxid” auf ein Übergangsaluminiumoxid mit einer spezifischen Kristallinität. Das Produkt ist über 85% Aluminiumoxid mit einem LOI von bis zu 15% und niedrigen Natriumgehalten. In Anwesenheit von Wasser bildet hydratisierbares Aluminiumoxid AH₃-Gel und AH_1-2-Gel, wobei A für Al₂O₃ steht, und H für H₂O steht. Beim Erhitzen dehydrieren die Gele und bilden letztlich keramische Bindungen.
Wie hier verwendet, kann hydratisierbares Aluminiumoxid einen BET Oberflächenbereich im Bereich von ungefähr 200 bis 350 m²/g, oder ungefähr 225 bis 325 m²/g, oder ungefähr 250 bis ungefähr 300 m²/g, oder ungefähr 275 bis 350 m²/g, aufweisen. Hydratisierbares Aluminiumoxid kann eine mittlere Teilchengröße, d₅₀, im Bereich von ungefähr 3 bis 10 μm, oder ungefähr 2 bis 9 μm, oder ungefähr 3 bis 8 μm, oder ungefähr 4 bis 7 μm, oder ungefähr 5 bis 6 μm, aufweisen, wie durch Laserdiffraktion unter Verwendung eines Microtrac SRA 150 gemessen.
In einer Ausführungsform kann das hydratisierbare Aluminiumoxid umfassen, im Wesentlichen bestehen aus oder bestehen aus Rho-Aluminiumoxid.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung umfasst ungefähr 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% einer Calciumquelle, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung. In einer Ausführungsform kann die Calciumquelle in der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung von ungefähr 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, oder von ungefähr 0,2 Gew.-% bis 0,8 Gew.-%, oder von ungefähr 0,2 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, oder von ungefähr 0,05 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, oder von ungefähr 0,1 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, oder von ungefähr 0,2 Gew.-% bis 0,3 Gew.-%, sein. Beispielsweise ungefähr 0,2 Gew.-%, 0,4 Gew.-%, 0,6 Gew.-% oder 0,8 Gew.-% einer Calciumquelle.
Die Calciumquelle kann aus Calciumaluminat-Zement, Portland-Zement, Kalkhydrat, Calciumsulfat, Calciumacetat, Calciumchlorid, Calciumchlorat oder Mischungen davon ausgewählt sein.
Der Calciumoxidgehalt der Zusammensetzung beträgt nicht mehr als 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung, wie in EN 1402-3 definiert.
Die Calciumquelle kann eine Teilchengröße von bis zu 80 Mikron im Fall von Zement (aluminöser oder Portland-Zement) und bis zu 200 Mikron für andere Quellen aufweisen, wobei die maximale Teilchengröße wie nachstehend beschrieben gemessen wird.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung umfasst ungefähr 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-% Dispersionsmittel, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung. In einer Ausführungsform kann die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, ungefähr 0,05 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, oder ungefähr 0,1 Gew.-% bis 0,2 Gew.-%, Dispersionsmittel umfassen. Das Dispersionsmittel kann aus Polyphosphat, Polycarboxylat, Polycarboxylatether, Polynaphthalin, Polymelamin, Polyglykol, Lignosulfanat und Zitronensäure ausgewählt sein.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann bis zu 0,1 Gew.-% eines Erhärtungsbeschleunigers aufweisen, ausgewählt aus Lithiumcarbonat, Lithiumhydroxid, Calciumaluminat, Natriumsilikat, Natriumaluminat, Calciumhydroxid, Natriumnitrat, Natriumnitrit oder Mischungen davon.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann einen Erhärtungsverzögerer aufweisen, ausgewählt aus Zitronensäure, Natriumcitrat, Borsäure, Oxalsäure oder Mischungen davon.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann eine Zeolithbindung umfassen, d. h. die Bildung eines Zeoliths, von Zeolithen oder Zeolithmikrostrukturen. Zeolithe sind kristalline, hydratisierte Aluminosilikate von alkalischen Elementen. Strukturell bestehen sie aus sich unendlich erstreckenden monodimensionalen (wie im Mesotyp – 3SiO₂Al₂O₃Na₂O₂H₂O), bidimensinalen (wie in Heulandit – 7SiO₂·Al₂O₃·CaO·6H₂O) oder üblicher tridimensionalen (wie in Chabasit – 4SiO₂·Al₂O₃·CaO₆H₂) Netzen von (Si, Al)O₄ Tetraedern, welche die Hauptaufbaueinheiten darstellen, die durch Metallkationen verbunden sind. Diese sich unendlich erstreckende Struktur führt zur Klassifikation von Zeolithen als anorganische Polymere.
Die oben angeführten Netze sind durch die Anwesenheit großer monovalenter oder divalenter Ionen gekennzeichnet, wie Na⁺, K⁺, Ca²⁺ oder Mg²⁺, welche die Organisation der (Si, Al)O₄ Tetraeder verzerren und für die Verteilung großer miteinander verbundener leerer Hohlräume innerhalb des Rahmens verantwortlich sind.
Zeolithe und Zeolithmikrostrukturen davon können durch ihr Aluminiumoxid-Siliciumoxid-Netz, die Anwesenheit großer miteinander verbundener leerer Hohlräume und den Gehalt an Metallkationen, wie Ca²⁺, gekennzeichnet sein.
Zeolithe und Zeolithmikrostrukturen können die folgenden Eigenschaften aufweisen: i) Bildung einer Mikrostruktur, d. h. Verbindung von (Si, Al₄ Tetraedern, gesteuert von der Anwesenheit und von der Konzentration von Kationen; ii) sich unendlich erstreckende dreidimensionale Mikrostruktur, die aus der Wiederholung eines identischen konstitutiven Musters resultiert; iii) Mikroporosität, d. h. geringe intrinsische Dichte und großes Hohlraumvolumen nach der Dehydrierung, wobei die Hohlräume vor der Dehydrierung mit Wasser gefüllt sind. Die Porosität wird durch die Tatsache gekennzeichnet, dass die Hohlräume im Wesentlichen eine gleichmäßige Größe aufweisen und stark miteinander verbunden sind; und iv) die Dehydrierung tritt ohne Modifikation der Mikrostruktur, Zerstörung des Netzes oder Modifikation des Aluminosilikat-Gerüsts auf.
Zeolithe und Zeolithmikrostrukturen zeigen eine Bindung feuerfester Monolithe, die in der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, von denen angenommen wird, ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, dass sie für verbesserte Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gegenüber bekannten Zusammensetzungen verantwortlich sind.
Die trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich von bekannten feuerfesten Zusammensetzungen, wie jene, die auf der Bildung wasserhaltiger Gele basieren. Dies kann auf die Bindungssysteme des Standes der Technik zurückzuführen sein, die basieren auf: (i) Destabilisierung und Koagulation von Siliciumkolloidsolen; (ii) Koagulation von Mikro-Siliciumoxidteilchen durch gelöste oder teilweise gelöste Erdalkalimetalloxide oder -hydroxide; und (iii) wasserhaltiger Magnesiumsilikat-Gelbildung. Im Fall von Punkt (i) startet die Reaktion zwischen Siliciumoxidkolloiden durch die Bildung von Hydroxylbindungen zwischen Teilchen (Si-O-H-O-Si), sobald Siliciumoxidsole mit Verunreinigungen in Kontakt gelangen, die ihre anfängliche Stabilisierung stören, d. h. eine Abnahme der Fließfähigkeit startet, sobald Siliciumoxidsol mit feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzungen gemischt wurde. Im Fall der Punkte (ii) und (iii) ist die Abnahme der Fließfähigkeit auf die Reaktion zwischen hydroxylierten feinen Siliciumoxid-Oberflächenteilchen und die Bildung von Si-O-Metallkation-O-Si-Bindungen zurückzuführen (wobei das Metallkation üblicherweise Mg²⁺ im Fall von (iii) ist, und üblicherweise Ca²⁺, Mg²⁺ und/oder Ba²⁺ im Fall von (ii) ist), sobald die trockene feuerfeste Zusammensetzung mit Wasser gemischt wurde.
Der Grünkörper, der aus der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt erhältlich ist, kann eine Gründruckfestigkeit von mindestens ungefähr 6 MPa aufweisen. In einer Ausführungsform beträgt die Druckfestigkeit mindestens von ungefähr 6 bis 15 MPa, von ungefähr 6 bis 12 MPa, von ungefähr 8 bis 15 MPa, von ungefähr 8,0 bis 10 MPa, oder von ungefähr 13 bis 15 MPa.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird festgestellt, dass die hohe mechanische Festigkeit der Grünkörper, die aus der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, auf den kristallinen dreidimensionalen Zeolithrahmen zurückzuführen sein können, der eine Dehydratisierung ohne Modifikation der Mikrostruktur, Zerstörung des Netzes oder Modifikation des Aluminosilikatgerüsts eingeht. Insbesondere wird die Höhe der Festigkeit, die durch die Bildung der Zeolithmikrostruktur erreicht wird, durch die Menge an flüssigem Wasser nicht beeinflusst, die in dem System nach der Bildung der Bindung und während der Trocknung (d. h. während der Verdampfung von Wasser) zurückbleibt. Erneut unterscheidet sich dies von bekannten feuerfesten Zusammensetzungen, wie jenen auf der Basis der Bildung von wasserhaltigen Gelen (siehe (i), (iii) und (iii) oben), da die wasserhaltigen Gele per definitionem durch die Entfernung von Wasser beeinflusst werden. In solchen Systemen führt die Entfernung von in gebildeten wasserhaltigen Gelen vorhandenem Wasser zu einer starken Schrumpfung der Gelstruktur, die während der Bindung gebildet wird, was in einem hohen Mikrobruch der anfänglichen Bindungsphase resultiert.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird zusätzlich angenommen, dass der Zeolith und die Zeolithmikrostruktur eine Bindung mit hoher Festigkeit liefern, wobei ein hoher Festigkeitsgrad für den feuerfesten Grünkörper sichergestellt wird, der auf die sich unendlich erstreckende dreidimensionale Mikrostruktur zurückzuführen sein kann, die aus der Wiederholung eines identischen konstitutiven Musters (d. h. der kristallinen Struktur) resultiert. Dies ist für andere bekannte feuerfeste Zusammensetzungen unterschiedlich, wie jene auf der Basis der Bildung von wasserhaltigen Gelen (siehe (i), (iii) und (iii) oben), die amorphe Strukturen (Gele) bilden, welche demgemäß einen feuerfesten Grünkörper mit geringer Festigkeit bilden.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird zusätzlich angenommen, dass der Zeolith und die Zeolithmikrostruktur eine Bindung mit hoher Festigkeit liefern, wobei ein hoher Festigkeitsgrad für den feuerfesten Grünkörper sichergestellt wird, der auf die sich unendlich erstreckende dreidimensionale Mikrostruktur zurückzuführen sein kann, die aus der Wiederholung eines identischen konstitutiven Musters (d. h. der kristallinen Struktur) resultiert. Dies ist für andere bekannte feuerfeste Zusammensetzungen unterschiedlich, wie jene auf der Basis der Bildung von wasserhaltigen Gelen (siehe (i), (iii) und (iii) oben), die amorphe Strukturen (Gele) bilden, welche demgemäß einen feuerfesten Grünkörper mit geringer Festigkeit bilden.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann eine Arbeitszeit im Bereich von ungefähr 30 bis 240 min bei 20°C aufweisen, gemessen unter Verwendung des UltraTest IP-8. In einer Ausführungsform hat die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung eine Arbeitszeit im Bereich von ungefähr 40 bis 220 min, von ungefähr 60 bis 200 min, von ungefähr 80 bis 180 min, von ungefähr 100 bis 160 min, von ungefähr 120 bis 140 min, bei 20°C, gemessen unter Verwendung des UltraTest IP-8.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die lange Arbeitszeit ohne Verschlechterung der Fließfähigkeit auf die Zeolithe und Zeolithmikrostrukturen zurückzuführen sein kann. Wie oben diskutiert, wird die Bildung von Zeolithen und Zeolithmikrostrukturen, d. h. von (Si, Al)O₄ Tetraedern, von der Anwesenheit und von der Konzentration von Kationen gesteuert, d. h. der Solubilisierungskinetik der Calciumquelle und der Konzentration von Calciumkationen, die nach der Solubilisierung erreicht wird. Die Verbindung von (Si, Al)O₄ Tetraedern durch Metallkationen und insbesondere Ca²⁺ Ionen, um eine Zeolithmikrostruktur zu bilden, tritt auf, wenn die Solubilisierung der Calciumquelle eine gegebene minimale Konzentration von Ca²⁺ Ionen im System erreicht hat. Die Zeit, die erforderlich ist, um diese gegebene minimale Konzentration von Ca²⁺ zu erreichen, ermöglicht eine lange Ruheperiode (d. h. keine Bildung neuer Spezies und keine Erzeugung von Bindungen zwischen Teilchen). Dies wird auch als „Arbeitszeit” bezeichnet, welche die Zeit ist, die nach dem Mischen mit einer Flüssigkeit ohne Verschlechterung der Fließfähigkeit verstrichen ist.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann eine Aushärtezeit im Bereich von ungefähr 1 bis 12 Stunden bei 20°C aufweisen, gemessen unter Verwendung des UltraTest IP-8. In einer Ausführungsform hat die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung eine Aushärtezeit im Bereich von ungefähr 2 bis 10 Stunden, von ungefähr 3 bis 8 Stunden, von ungefähr 4 bis 6 Stunden, bei 20°C, gemessen unter Verwendung des UltraTest IP-8.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann eine Gesamtmenge an gebundenem Wasser unter ungefähr 0,7%, oder ungefähr 0,65% oder ungefähr 0,6% bis ungefähr 0,55%, aufweisen, wie durch die Massen-% von zwischen 110°C und 800°C freigesetztem Wasser gemessen.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann eine gute Trocknungsfähigkeit mit einem Grad einer unidirektionalen Trocknung von mehr als ungefähr 30%, oder ungefähr 32%, oder ungefähr 35%, oder ungefähr 38%, oder ungefähr 40%, nach 5 Stunden aufweisen, wie in einer feuchtigkeitsdichten zylindrischen Form gemessen, die offen ist und auf einer Seite auf 500°C erhitzt wird.
Wie oben diskutiert, führt die Bildung von Zeolithen und Zeolithmikrostrukturen zu sich endlos erstreckenden dreidimensionalen Mikrostrukturen, welche durch eine Dehydrierung nicht beeinträchtigt werden und durch die Anwesenheit gleichmäßig bemessener Hohlräume gekennzeichnet sind (Porosität), die eine hohe Interkonnektivität aufweisen. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass diese Eigenschaften zur der hohen Trockenbarkeit der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung führen. Eine hohe Trockenbarkeit kann als Fähigkeit ausgedrückt werden, rasch und/oder sicher getrocknet zu werden (d. h. reduziertes Risiko einer Explosion, das durch unter Druck stehendes Wasser während der Erhitzungsphase des feuerfesten Materials entsteht).
Die hohe Trockenbarkeit kann erhalten werden durch die Kombination von (I) hoher Festigkeit des Grünkörpers (Fähigkeit, Belastungen standzuhalten, die durch unter Druck stehendes Wasser entstehen), (II) Fähigkeit des Grünkörpers, eine hohe Festigkeit zu zeigen, ungeachtet der Menge an verbleibendem Wasser, die während der Trocknung vorhanden ist, und (III) Fähigkeit von Wasser, aus der Mikrostruktur zu entweichen, ohne übermäßigen Dampfdruck zu erzeugen (d. h. hohe Gaspermeabilität).
Die Kriterien (I) und (II) wurden bereits oben detailliert ausgeführt, und mit der bekannten feuerfesten Zusammensetzung (i) und (ii) verglichen, was dazu führt, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eine höhere Fähigkeit aufweisen, Belastungen standzuhalten, die durch unter Druck stehendes Wasser entstehen, als bekannte feuerfeste Zusammensetzungen.
Ferner verleihen eine geringe intrinsische Dichte, d. h. ein großes Hohlraumvolumen, eine gleichmäßige Größe und eine miteinander verbundene Porosität des Zeoliths und der Zeolithmikrostruktur der Bindung der vorliegenden Erfindung eine erhöhte Gaspermeabilität gegenüber bekannten Zusammensetzungen. Die erhöhte Permeabilität resultiert aus der geringen Gewundenheit der Porosität (gleichmäßige Größe, hohe Interkonnektivität) der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, insbesondere im Verglich mit bekannten zementgebundenen feuerfesten Materialien.
Zementgebundene monolithische feuerfeste Materialien, egal ob gießbare Materialien mit mittlerem Zementgehalt (MCC: CaO > 2,5%), niedrigem Zementgehalt (LCC: 1% < CaO < 2,5%) oder ultraniedrigem Zementgehalt (ULCC: 0,2% < CaO < 1%), weisen eine Matrixmikrostruktur mit geringer Porosität, geringer Interkonnektivität der Poren und demgemäß geringer Gaspermeabilität auf, was auf die Bildung von Calciumaluminatnadeln während der Zementhydrierung zurückzuführen ist.
In einer Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung des ersten Aspekts ferner ungefähr 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Siliciumcarbid, und bis zu 10 Gew.-% Kohlenstoff. In einer Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, ungefähr 20 Gew.-% bis 50 Gew.-%, ungefähr 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, ungefähr 40 Gew.-% bis 50 Gew.-%, oder ungefähr 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%, Silciumcarbid. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr von 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%, von ungefähr 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, von ungefähr 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, von ungefähr 2 Gew.-% bis 8 Gew.-%, von ungefähr 2 Gew.-% bis 6 Gew.-%, von ungefähr 4 Gew.-% bis ungefähr 6 Gew.-%, von ungefähr 2 Gew.-% bis 4 Gew.-%, oder von ungefähr 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, Kohlenstoff.
Der Kohlenstoff kann ein Material umfassen, das aus Ruß, Pech, Erdölpech, Graphit, Koks, festem Kohlenwasserstoff mit einem Kohlenstoffrückstand von mindestens ungefähr 5 Gew.-% nach dem Koken, Asphalten oder einer Kombination davon ausgewählt ist. Der Graphit kann monokristallin oder polykristallin sein (auch als „amorpher Graphit” bekannt) und kann Teilchen mit einer Größe von bis zu 1 mm umfassen, wie durch Siebanalyse bestimmt. Der Ruß kann Teilchen mit einem d₅₀ von bis zu ungefähr 100 μm, beispielsweise bis ungefähr 75 μm, beispielsweise bis zu ungefähr 50 μm, umfassen. Die Rußteilchen können einen maximalen spezifischen Oberflächenbereich von ungefähr 50 m²/g aufweisen, wie durch Stickstoffadsorption unter Verwendung des BET Verfahrens zur Messung des spezifischen Oberflächenbereichs bestimmt. Der Koks kann Teilchen mit einer Größe von bis zu ungefähr 2 mm umfassen, wie durch Siebanalyse bestimmt. Der feste Kohlenwasserstoff kann einen Kohlenstoffrückstand von mindestens ungefähr 10 Gew.-% nach dem Koken aufweisen. Er kann in einer pulverisierten Form vorliegen, umfassend Teilchen mit einer Größe von ungefähr 2 mm, wie durch Siebanalyse bestimmt. Beispiele fester Kohlenwasserstoffe sind Pech, Erdölpech, Bitumen, Asphalte, auf Phenol basierende Harze und synthetische Polymere oder Oligomere.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann ferner ein Additiv oder Additive umfassen, um eine Oxidation des Kohlenstoffs zu unterdrücken oder zu verhindern. Ein Additiv oder Additive, um eine Oxidation des Kohlenstoffs zu unterdrücken oder zu verhindern, wird oder werden hier im Nachstehenden als Antioxidans bezeichnet. In einer Ausführungsform kann die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung 5 Gew.-% eines Antioxidans umfassen, bezogen auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nicht mehr als 4 Gew.-% Antioxidans, nicht mehr als 3 Gew.-% Antioxidans, nicht mehr als 2 Gew.-% Antioxidans, oder nicht mehr als 1 Gew.-% Antioxidans. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ungefähr 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%, oder 0,2 Gew.-% bis 0,6 Gew.-%, eines Antioxidans. Das Antioxidans kann aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxynitrid, Borcarbid, Zirkoniumcarbid, Calciumcarbid, Metallen, die Aluminium enthalten, Silicium, Magnesium, Eisen, Chrom, Zirkonium, ihren Legierungen und Mischungen davon ausgewählt sein. In einer Ausführungsform ist das Antioxidans nicht metallisch.
Die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung kann ferner 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% eines Trocknungsadditivs und/oder 0,01 Gew.-% bis 0,12 Gew.-% organische Fasern umfassen. Das Trocknungsadditiv kann aus einem reaktiven Metall, wie Aluminium, Magnesium, Silicium und ihren Legierungen oder Mischungen davon ausgewählt sein. Die organischen Fasern können aus Polyethylenfasern oder Polypropylenfasern ausgewählt sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Verwendung einer trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung des ersten Aspekts vorgesehen, um eine feuerfeste Auskleidung durch Installation in einem großen Gefäß, wie einem Zementofen, eine Kalkofen, einem Aluminiumschmelzer oder für die Stahlverarbeitung, oder auf einem Objekt, wie einem Trog, einem Angussverteiler oder einer Torpedopfanne für einen Eisenhochofen, zu bilden. In einer Ausführungsform sind die trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzungen, die für die Stahlverarbeitung, einen Zementofen, einen Kalkofen und einem Aluminiumschmelzer verwendet werden, Zusammensetzungen, die im Wesentlichen frei von Siliciumcarbid und Kohlenstoff sind. In einer Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung, die für Tröge, einen Angussverteiler oder eine Torpedopfanne für einen Eisenhochofen verwendet wird, ungefähr 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Silciumcarbid, und bis zu 10 Gew.-% Kohlenstoff.
Die Installation kann durch Gießen, Sprühen und Spritzen durchgeführt werden, gefolgt von Aushärten und Trocknen, vor dem Brennen. In einer Ausführungsform wird die Installation durch Spritzen durchgeführt, wobei das Spritzen nass oder trocken erfolgen kann.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Grünkörper, der aus der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung des ersten Aspekts erhältlich ist, mit einer Druckfestigkeit von mindestens ungefähr 6 MPa und einem Calciumoxidgehalt von nicht mehr als ungefähr 0,3 Gew.-% bereitgestellt. In einer Ausführungsform beträgt die Druckfestigkeit mindestens von ungefähr 6 bis 15 MPa, von ungefähr 6 bis 12 MPa, von ungefähr 8 bis 15 MPa, von ungefähr 8,0 bis 10 MPa, oder von ungefähr 13 bis 15 MPa.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine feuerfeste Auskleidung bereitgestellt, die aus der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung des ersten Aspekts oder dem Grünkörper des dritten Aspekts oder gemäß der Verwendung des zweiten Aspekts erhältlich ist.
Die feuerfeste Auskleidung des vierten Aspekts kann eine Porosität nach dem Brennen bei 1000°C von nicht mehr als 21%, oder nicht mehr als 20%, oder nicht mehr als 19%, aufweisen, gemessen gemäß ISO 5017 zur Bestimmung der Porosität.
Die feuerfeste Auskleidung des vierten Aspekts kann einen Heißbruchmodul (HMOR) von mindestens ungefähr 3,5 MPa aufweisen.
Die Bildung von Zeolithen und Zeolithmikrostrukturen kann mit einem niedrigen Verhältnis von Kationen zur Überbrückung der (Si, Al)O₄ Tetraeder erzielt werden. Die trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind im Wesentlichen frei von Erdalkalimetalloxiden, wie MgO oder BaO, und im Wesentlichen frei von Alkalimetalloxiden, wie K₂O oder Na₂O, und enthalten einen sehr geringen Gehalt an Kalk (CaO < 0,3%). Eine solche Zusammensetzung, im Wesentlichen des binären Systems (Al₂O₃, SiO₂), ermöglicht, dass eine sehr hohe Feuerfestigkeit erreicht wird, wie durch Feuerfestigkeit unter Belastung oder den Heißbruchmodul ausgedrückt. Bekannte feuerfeste Zusammensetzungen zeigen eine geringere Feuerfestigkeit, die auf das relativ höhere Verhältnis von Verbindungen zurückzuführen ist, die zur Bildung einer Niedertemperatur-Flüssigphase neigen, wenn sie mit Aluminiumoxid und Siliciumoxid assoziiert werden, wie MgO, BaO, CaO, K₂O und Na₂O.
Die ist insbesondere der Fall für zementgebundene feuerfeste Zusammensetzungen, wie gießbare Materialien mit geringem Zementgehalt (CaO > 1%) oder gießbare Materialien mit mittleren Zementgehalt (CaO > 2,5%).
Dies ist auch insbesondere der Fall für feuerfeste Materialien, die durch Koagulation von Siliciumoxidmikroteilchen durch Erdalkalimetalloxide oder -hydroxide gebunden werden (siehe obiges feuerfestes Bindungssystem (ii), das bis zu 5% CaO und/oder BaO und/oder MgO enthält).
Die feuerfeste Auskleidung gemäß dem vierten Aspekt kann in der Stahlverarbeitung, einem Zementofen, einem Kalkofen, einem Aluminiumschmelzer, einem Trog, einem Angussverteiler oder einer Torpedopfanne für einen Eisenhochofen verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzungen, die in der Stahlverarbeitung, einem Zementofen, einem Kalkofen und einem Aluminiumschmelzer verwendet werden, Zusammensetzungen, die im Wesentlichen frei von Siliciumcarbid und Kohlenstoff sind. In einer Ausführungsform umfassen die trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzungen, die für Tröge, einen Angussverteiler oder eine Torpedopfanne für einen Eisenhochofen verwendet werden, ungefähr 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Siliciumcarbid und bis zu 10 Gew.-% Kohlenstoff.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „im Wesentlichen frei” auf das totale Fehlen oder nahezu gänzliche Fehlen einer spezifischen Verbindung oder Zusammensetzung. Wenn beispielsweise eine Zusammensetzung als im Wesentlichen frei von kolloidalem Siliciumoxid angegeben wird, liegt entweder kein kolloidales Silicium in der Zusammensetzung vor oder nur Spurenmengen von kolloidalem Silicium. Fachleuten ist es klar, dass eine Spurenmenge eine Menge ist, die detektierbar, aber nicht quantifizierbar sein kann, und, sofern vorhanden, die Eigenschaften der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung nicht nachteilig beeinflussen würde.
In einer weiteren Ausführungsform ist die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung im Wesentlichen frei von kolloidalem Siliciumoxid, Silciumoxidsol, kollodialem Aluminiumoxid, pyrogenem Siliciumoxid (z. B. Siliciumoxid, das aus der Oxidation von Si-haltigen Salzaerosolen erhalten wird und eine BET spezifische Oberfläche von mehr als 50 m²/g aufweist, auch als Mikrosilika bekannt) und/oder Oxiden und/oder Hydroxiden von Magnesium oder Barium, die im Wesentlichen aus Teilchen mit einem d₅₀ von weniger als ungefähr 100 μm bestehen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung ein organisches Bindemittel, wie Polyacrylsäure, in einer Menge von nicht mehr als 1,0 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 0,5 Gew.-%. In einer weiteren Ausführungsform ist die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung im Wesentlichen frei von einem organischen Bindemittel.
BEISPIELE

Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden hergestellt und mit bekannten Zusammensetzungen verglichen. Um einen direkten und aussagekräftigen Vergleich in beiden Beispielen 1 und 2 zu erzielen, haben alle Zusammensetzungen in jedem Vergleich dasselbe Korngerüst aus jeweils Tabularaluminiumoxid und braunem geschmolzenen Aluminiumoxid. Die Zusammensetzungen wurden hergestellt, indem Komponenten, wie in Tabelle 1 und 2 gezeigt, miteinander gemischt wurden, um Beispiel 1, die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung (Beispiel 2) und bekannte Zusammensetzungen (Vergleichsbeispiele 1 bis 6) zu erhalten. Tabelle 1:

Beispiel Nr.	1	Vgl. 1	Vgl. 2	Vgl. 3	Vgl. 4
gesintertes und kalziniertes Aluminiumoxid	91%	91%	93%	93%	97%
Mikrosilika	6%	5%	5%	5%	-
Bindemitteltyp	neu	CA-Zement	CA-Zement	„Quick Dry”	kolloidales Siliciumoxid
CaO + MgO	0,14%	1,4%	0,35%	0,41%	0,10%
Tabularaluminiumoxid 3–6 mm	36%	-	-	-	36%
Tabularaluminiumoxid 1–3 mm	12%	-	-	-	12%
Tabularaluminiumoxid 0–1 mm	21%	-	-	-	21%
Tabularaluminiumoxid 0–0,3 mm	10,4%	-	-	-	10,4%
Tabularaluminiumoxid 0–0,045 mm	2%	-	-	-	4%
fein zerkleinertes kalziniertes Aluminiumoxid	9,98%	-	-	-	15,45%
Quarz 0–0,1 mm	1%	-	-	-	1%
Mikrosilika	6%	-	-	-
hydratisierbares Aluminiumoxid	1%	-	-	-
Calciumaluminat-Zement 70% Al₂O₃	0,5%	-	-	-
totgebranntes Magnesiumoxid 0–0,45 mm	-	-	-	-	0,10%
Lithiumcarbonat	0,03%	-	-	-
modifiziertes Polycarboxylat	0,09%	-	-	-	0,05%
kolloidales Siliciumoxid (Verhältnis Flüssigkeit/Pulver)	-	-	-	-	7,65%
Wasser (Verhältnis Wasser/Pulver)	3,8%	3,8%	3,8%	5,0%	-

CALDE^TM CAST LT 95 (Vergleichsbeispiel 1; Vgl. 1), CALDE^TM CAST UT 94 (Vergleichsbeispiel 2; Vgl. 2) und CALDE^TM CAST NT 92 QD (Vergleichsbeispiel 3; Vgl. 3) sind kommerzielle Produkte, hergestellt von CALDERYS. QD steht für Quick Dry; QD ist auf die CALDERYS eingetragene Marke. Das in der QD Zusammensetzung verwendete Bindemittel basiert auf einer Mischung einiger Komponenten, wie Mikrosilika, Erdalkalimetall und/oder -hydroxid und Zementbindemittel. CA steht für Calciumaluminat. Die Materialien in den Beispielen werden mit dem Zusatz der spezifizierten Flüssigkeit (Wasser oder kolloidales Siliciumoxid), ausgedrückt als Verhältnis Flüssigkeit/Pulver, hergestellt. Tabelle 2:

Beispiel Nr.	2	Vgl. 5	Vgl. 6
Bindemitteltyp	neu	CA-Zement	CA-Zement
Kohlenstoffquellen	3,3%	3,3%	3,3%
Siliciumcarbid	25%	25%	25%
Mikrosilika	2%	2%	nein
Trocknungsmittel	Al	Al	nein
CaO	0,2%	0,5%	0,1%
braunes geschmolzenes Aluminiumoxid (0,5–10 mm)	60%	-	-
Siliciumcarbid (0–1 mm)	25%	-	-
kalziniertes Aluminiumoxid	4,15%	-	-
semireaktives Aluminiumoxid	3,0%	-	-
Graphit (0–6 mm)	1,3%	-	-
Ruß	1,3%	-	-
fester Kohlenwasserstoff (0–0,2 mm)	0,7%	-	-
Siliciummetall (0–0,2 mm)	0,5%	-	-
Mikrosilika	2,0%	-	-
Aluminiummetall (0–0,1 mm)	0,4%	-	-
Calciumaluminat-Zement	0,5%	-	-
hydratisierbares Aluminiumoxid	1,0%	-	-
Dispersionsmittel	0,15%	-	-
kolloidales Siliciumoxid (Verhältnis Flüssigkeit/Pulver)	-	-	7,3%
Wasser (Verhältnis Wasser/Pulver)	4,0%	4,1%	-

CALDE^TM CAT G 6 P (Vergleichsbeispiel 5; Vgl. 5) und CALDE^TM GCNV 2010 (Vergleichsbeispiel 6; Vgl. 6) sind kommerzielle Produkte, hergestellt von CALCERYS.
Beispiel 1 ist eine Zusammensetzung, die kein Siliciumcarbid oder keinen Ruß umfasst, während Beispiel 2 sowohl Siliciumcarbid als auch Ruß umfasst. Die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 umfassen kein Siliciumcarbid und keinen Ruß, und die Vergleichsbeispiele 5 und 6 umfassen sowohl Siliciumcarbid als auch Ruß. Das Vergleichsbeispiel 1 betrifft ein gießbares Material mit niedrigem Zementgehalt (LCC), die Vergleichsbeispiele 2 und 5 betreffen gießbare Materialien mit ultraniedrigem Zementgehalt (ULCC), das Vergleichsbeispiel 3 betrifft eine schnelltrocknende Zusammensetzung (QD) und die Zusammensetzungen 4 und 6 betreffen Zusammensetzungen, die kolloidales Siliciumoxid umfassen (kol. Sil.).
Untersuchungen vieler Eigenschaften der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzungen wurden durchgeführt, einschließlich der Platzierungseigenschaften, der Trocknungsfähigkeit und der Heißeigenschaften, wie in Tabelle 3 bis 8 gezeigt. Die Platzierungseigenschaften beziehen sich auf die Arbeitszeit, das Aushärten und die Grünfestigkeit. Für die Untersuchungen wurden die folgenden Tests implementiert:
Herstellung der Testproben:
12,5 kg der Trockenmischung wurden in eine 10 dm³ hemisphärische rostfreie Stahlschale mit einer Schaufel platziert. Die Trockenmischung wurde bei Raumtemperatur bei einer Schaufeldrehgeschwindigkeit von 105 U/min 3 Minuten lang gerührt. Wasser wurde in einer in Tabelle 1 und 2 gezeigten Menge zugesetzt und weitere 3 Minuten lang gerührt. Wenn nicht näher spezifiziert, wird die zugesetzte Wassermenge durch die Menge definiert, die notwendig ist, um einen Fließwert von 130% ± 5% zu erreichen. Dies ist insbesondere der Fall, um Proben zu erzeugen, die für eine Grünfestigkeitscharakterisierung bestimmt sind. Sobald die Mischung homogen nass war, wurde die Mischung in eine Form platziert und auf einen Vibrationstisch platziert, um die Mischung zu verdichten und die Probe zu bilden. Die Abmessungen der Proben waren wie folgt: (i) Form A – Länge: 230 mm, Breite: 114 mm, Dicke: 64 mm; (ii) Form B: Länge 230 mm, Breite: 64 mm, Dicke: 54 mm; (iii) Form C – Länge: 125 mm, Breite 25 mm, Dicke: 25 mm; oder (iv) Form D – Länge: 160 mm, Breite: 40 mm, Dicke: 40 mm. Die Form wird fest auf dem Vibrationstisch (kein metallisches Geräusch) mit einer Vibrationsfrequenz von 50 Hz und einer Vibrationsamplitude von 0,5 mm fixiert. Außer wenn die Platzierungstests (Fließen, Arbeits- & Aushärtezeit) durchgeführt werden und für den Trocknungstest, wird das Material in der Form gelassen, um 48 Stunden lang bei 20°C in einer feuchtigkeitsgesättigten Atmosphäre auszuhärten, dann wird es aus der Form entfernt. Am Ende dieses Schritts wird ein Grünkörper erzeugt. Die Proben werden bei 110°C ± 5°C auf eine konstante Masse getrocknet und auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei darauf geachtet wird, eine Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden, dann unter Oxidationsbedingungen gebrannt. Nach dem Abkühlen werden die Proben horizontal in den Ofen platziert, wobei die Flächen, die während der Herstellungsperiode auf der Unterseite waren, so bleiben. Die Proben werden getrennt, um eine Zirkulation heißer Gase zu gestatten. Zum Brennen unter reduzierenden Bedingungen werden die Proben in Siliciumcarbidboxen platziert, die metallurgischen Koks/Ruß enthalten, und mit einem Deckel verschlossen, der mit einem Fugenmaterial abgedichtet wird.
Fließtest:
Die durch den Fließtest zu charakterisierende Probe (wie durch EN 1402-4 angezeigt) wird wie oben beschrieben hergestellt. Ein geschmierter Kegelstumpf (Form) (∅ 70–100 mm, Höhe 80 mm) wird mit der Probe bis zu Oberseite gefüllt, die 30 Sekunden vibrieren gelassen wird, bevor die Form entfernt wird. Dann wird die Probe weitere 30 Sekunden lang nach der Entfernung der Form vibrieren gelassen. Zur Sicherstellung einer geeigneten Fließmessung muss das abgeflachte Muster kreisförmig sein und die Messung von 2 senkrechten Durchmessern sollte sich um nicht mehr als 10 mm unterscheiden. Der Fließwert wird durch das Mittel der beiden gemessenen Durchmesser bestimmt, und die Berechnung des Musterbasisdurchmessers (von anfänglich 100 mm) wird in % ausgedrückt. Wenn nichts anderes spezifiziert ist, wird der Flüssigkeitszusatz gewählt, um ein anfängliches Fließen von 130 ± 5% zu erhalten.
Test zur Bestimmung der Arbeits- und Aushärtezeit:
Die Arbeitszeit und Aushärtezeit wurden aus der Aufzeichnung der Ultraschall-(US-)Geschwindigkeit durch eine Probe eines frisch hergestellten gießbaren Materials unter Verwendung des Testaufbaus und der Software UltraTest IP-8 von UltraTest GmbH geschätzt. Das Material wird wie oben beschriebenen hergestellt und in eine Messzelle unter Verwendung des Vibrationstischs (zur Entfernung mitgeführter Luft) platziert. Die Arbeitszeit wird herkömmlich als die Zeit ab dem Ende des Nassmischens des gießbaren Materials definiert, wo die US-Geschwindigkeit 500 m/s erreicht. Die Aushärtezeit wird herkömmlich als die Zeit definiert, wenn die Geschwindigkeit 4000 m/s erreicht. Diese Schwellen-US-Geschwindigkeit von 4000 m/s entspricht für ein gießbares Material mit hohem Aluminiumoxidgehalt einem Festigkeitsgrad ähnlich dem Grad, der als „endgültiges Aushärten” mit einer Vicat-Nadel erreicht wird. Siehe auch 6.
Kaltdruckfestigkeit:
Die Kaltdruckfestigkeit (CCS) repräsentiert die Fähigkeit eines Produkts, einem Versagen unter einer Kompressionsbelastung bei Raumtemperatur standzuhalten. Das Material wird wie oben beschrieben hergestellt. Die Kaltdruckfestigkeit kann durchgeführt werden: (i) nach dem Aushärten bei 20°C während 24 h → Grünfestigkeit, (ii) nach dem Trocknen, oder (iii) nach dem Brennen bei der gewünschten Temperatur. Ausüben der Belastung senkrecht zur Vibrationsrichtung bei der Herstellung der Probe. Platzieren der Probe in die Hilfseinheit, so dass der 64 mm Rand (Formen A), der 54 mm Rand (Form B) vertikal ist. Platzieren des 114 mm Rands (Form A) oder des 64 mm Rands (Formen B) zentral zu und bündig mit dem 120 mm Rand der unteren Platte. Für beide Fälle wird die Belastung stufenlos und kontinuierlich bei einer Rate von 1,0 MPa/s ± 0,1 MPa/s ausgeübt, bis die Probe versagt. Dann wird die maximale Last aufgezeichnet. Berechnen der Kaltdruckfestigkeit σ unter Verwendung der Gleichung: σ = F_max/A0 wobei: F_max die maximale aufgezeichnete Last in Newton ist; A0 durch den 65 mm Rand der Platte und die Breite der betreffenden Probe (114 mm oder 64 mm) angegeben wird. Ausdrücken der Kaltdruckfestigkeit in MPa auf die nächstliegenden 0,1 MPa.
Trocknungstest:
Das Material wird wie oben beschrieben hergestellt und in eine feuchtigkeitsdichte zylindrische Form unter Verwendung des Vibrationstisches (zur Entfernung mitgeführter Luft) platziert. Die Trocknungsfähigkeit der Probe wird durch die Aufzeichnung des Massenverlusts der Probe in einer feuchtigkeitsdichten zylindrischen Form beurteilt. Zuerst wird die Probe 24 Stunden in einer feuchtigkeitsgesättigten Atmosphäre ausgehärtet. Dann wird sie auf einer Fläche erhitzt, wie in der folgenden Zeichnung gezeigt. Das Trocknen wird in diesem Fall als unidirektional angesehen (Wasserdampf kann nur von der erhitzten Fläche entfernt werden: wobei eine Öffnung zwischen der Probe und der Heizplatte durch 3 mm dicke Abstandshalter bereitgestellt wird). Siehe auch 7.
Am Beginn des Tests wird die Heizplatte rasch auf 500°C erhitzt. Die Temperatur der Platte bleibt während der Dauer des Tests auf 500°C. Die 1 mm unter der erhitzten Fläche der Probe gemessene Temperatur folgt der in 8 gezeigten Kinetik.
Der Trocknungsgrad wird berechnet, indem der Massenverlust durch die in der Probe vorhandene anfängliche Wassermenge geteilt wird. Die Trocknungsfähigkeit wird durch den Trocknungsgrad der Probe nach 5 Stunden Erhitzen bestimmt.
Test für Schüttdichte, scheinbare Porosität und tatsächliche Porosität:
Gemäß ISO 5017 wurden die Schüttdichte und die scheinbare Porosität bestimmt und die tatsächliche Porosität wurde berechnet.
HMOR-Test (Heißbruchmodul)
HMOR ist ein Testverfahren, das die Bestimmung des Heißbruchmoduls monolithischer feuerfester Materialien unter der Einwirkung einer Kraft auf eine Probe betrifft, die mit einer konstanten Rate in einer Oxidationsatmosphäre erhöht wird (siehe ASTM C 583-80). Die Probe besteht aus 5 Proben aus einem monolithischen feuerfesten Material (Form D für kohlenstoffhaltiges feuerfestes Material/Form C für feuerfestes Standardmaterial). Das Material wird wie oben beschrieben hergestellt und in geeigneten Metallmehrfachformen geformt. Nach dem Aushärten und Entfernen aus der Form werden die Teststäbe bei 110°C ± 5°C getrocknet und dann 5 Stunden lang gesintert (100°C. Hr-1) bei i) 1450°C für das kohlenstoffhaltige feuerfeste Material unter Reduktionsbedingungen ODER ii) 1500°C für das feuerfeste Standardmaterial in Luft. Die Proben werden ohne ausgeübte Last in den Halteofen gegeben und unter Verwendung des folgenden Schemas auf die Testtemperatur erhitzt:

– Raumtemperatur → 600°C: 10°C/min
– 600°C → 1000°C: 8°C/min
– 100°C → 1400 oder 1450°C: 6°C/min
– Haltezeit: 30 min

Nach der Halteperiode werden die Proben zu den stützenden Tragrändern bewegt. Dann wird der obere Tragrand auf die Probe gebracht, um einen Druck durch Belastung auszuüben, bis ein Versagen auftritt. Die Rate der Ausübung der Last auf die Probe beträgt 0,13 MPa·s–1 für Proben mit der Form D und 0,15 MPa·s–1 für Proben mit der Form C. Der Bruchmodul für jede Probe wird wie folgt berechnet: HMOR = 3PL/2bd2, wobei

P: = maximale Last,
L: = Distanz zwischen Stützen,
b: = Breite der Probe,
h: = Höhe der Probe.

Der mittlere Heißbruchmodul, der aus 4 Messungen berechnet wird, wird in MPa ausgedrückt.
RUL-Test (Feuerfestigkeit unter Belastung)
RUL (d. h. Feuerfestigkeit unter Belastung) bezieht sich auf ein Testverfahren, das die Bestimmung der Verformung monolithischer feuerfester Materialien unter der Einwirkung einer konstanten Kompressionsbelastung und einer progressiven Zunahme der Temperatur gestattet (siehe ISO 1893). Die Probe besteht aus zylindrischen Proben (Höhe = 50 mm, ∅_external = 50 mm, ∅_internal = 12 mm), die aus 54 × 65 × 230 mm Teststäben gebohrt wurden (Form B), vorläufig gesintert während 5 Stunden bei 1000°C/1500°C in Luft für das feuerfeste Material oder bei 1500°C unter Reduktionsbedingungen für das kohlenstoffhaltige feuerfeste Material. Die Brennatmosphäre während des RUL-Tests ist Luft für das feuerfeste Material oder inert (5% H₂, 95% Ar) für das kohlenstoffhaltige feuerfeste Material. Die Belastung wird auf 0,1 N·mm^–2 festgelegt, und die Heizrate wird auf 300°C·Hr^–1 festgelegt. Die Probenverformung wird gegenüber der Temperaturzunahme registriert, und die der maximalen Dilatation und den spezifischen Verformungen entsprechende Temperatur wird bestimmt (T_0,5%, T_1%, T_2% usw.).
Bestimmung der Korngrößenverteilung von Aggregaten
Die Korngrößenverteilung wird durch die Bestimmung der Menge an Material gemessen, die in den Sieben zurückgehalten wird, und wird als Prozentsatz der anfänglichen Gesamttrockenmasse des Materials ausgedrückt.
Vorrichtung

– Waage, in der Lage, auf die nächstliegenden 0,1 g abzulesen.
– Siebe, gemäß den Anforderungen von ISO 565 und mit einem Durchmesser von 200 mm oder mehr. Siebliste: 30 mm, 10 mm, 6,3 mm, 3,15 mm, 2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm, 0,125 mm, 0,080 mm und Siebbodenpfanne.
– Trocknungsofen, vorzugsweise mit einem Abzug.

Verfahren
Probenentnahme durch aufeinanderfolgendes Vierteln, um die angepasste Menge an Probe (m1) für einen einzelnen Test zu erhalten, Auswählen gemäß den Körnern mit der maximalen Größe: (i) maximale Korngröße bis zu 10 mm: 500 g oder (ii) maximale Korngröße über 10 mm: 1000 g. Aufzeichnen des Gewichts der Probe: m₁ ausgedrückt als Trockenmaterial.
Trockensieben: die Testprobe, hergestellt und gewogen, wird unter Verwendung der ausgewählten Siebe, eines Aufnehmers und eines geeigneten effizienten Siebschüttlers gesiebt. Die Gesamtsiebzeit beträgt 10 min. Abwiegen des auf jedem Sieb zurückbleibenden Materials und Aufzeichnen der Massen als m_n, wobei n die Millimetergröße des Siebs ist.
Berechnen des Prozentsatzes der Probe, r_n, der auf dem Sieb mit der Maschengröße n zurückbleibt, unter Verwendung der folgenden Gleichung:
wobei: mit die Masse ist, die auf dem Sieb mit der Maschengröße n zurückgehalten wird, in Gramm,
m₁ die Masse der Probe ist.
Die Aggregate, bestehend aus Teilchen mit einer Korngrößenverteilung zwischen 0,08 und 30 mm → r₃₀ = 0 und r_{sieve bottom pan} = 0.
Die Aggregate, bestehend aus Teilchen mit einer Korngrößenverteilung zwischen 0,08 und 10 mm → r₁₀ = 0 und r_{sieve bottom pan} = 0.
Sedigraph-Beschreibung
Die Röntgen-Gravitationssedimentationstechnik zur Bestimmung der relativen Massenverteilung einer Probe nach der Teilchengröße (Teilchengrößenverteilung) basiert auf zwei physikalischen Prinzipien: der Sedimentationstheorie, welche die Geschwindigkeit für eine isolierte Sphäre beschreibt, die sich in einem viskosen Fluid unter dem Einfluss des Gravitationsfelds absetzt (d. h. die Absetzgeschwindigkeit ist proportional zur Teilchengröße), und der Absorption von Röntgenstrahlung (d. h. die Röntgendämpfung ist proportional zur Massenkonzentration). Diese beiden Theorien werden in einem Analyseinstrument verkörpert, das als SediGraph III bezeichnet wird, vertrieben von Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, USA (Telefon: +1 770 662 3620; Website: www.micromeritics.com). Eine solche Maschine misst durch die Schwerkraft induzierte Absetzraten von Teilchen mit unterschiedlicher Größe in einer Flüssigkeit mit Fachleuten bekannten Eigenschaften (reines Ethanol für mit Wasser reagierende Materialien, entionisiertes Wasser mit 0,1% Natriumhexametaphosphat für mit Wasser nicht-reaktive Materialien), wodurch die Bestimmung der relativen Massenverteilung einer Probe durch die Teilchengröße sowie die maximale Teilchengröße gestattet wird. SediGraph III liefert eine Kurve des kumulativen Prozentsatzes bezogen auf das Gewicht von Teilchen mit einer Größe, bekanntlich als „äquivalenter sphärischer Durchmesser” (esd) bezeichnet, die kleiner ist als gegebene esd-Werte. Die Bedeutung der Teilchengröße d₅₀ ist der Wert, der auf diese Weise aus dem esd bestimmt wird, bei dem 50 Gew.-% der Teilchen vorliegen, die einen äquivalenten sphärischen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der d₅₀-Wert.
Verfahren zur Messung der Teilchengröße von hydratisierbarem Aluminiumoxid
Die Teilchengröße für hydratisierbares Aluminiumoxid wurde unter Verwendung eines Microtrac SRA 150 bestimmt, einem Granulometer auf der Basis der Diffraktion eines Laserstrahls durch die Teilchen.
Verfahren zur Messung der Teilchengröße der Calciumquelle
Die maximale Teilchengröße der Calciumquelle wird durch Trockensieben unter Verwendung von Sieben mit geeigneten Öffnungen gesteuert, wie 80 μm, 125 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm. Die maximale Teilchengröße wird durch das Sieb mit den kleinsten Öffnungen bestimmt, auf dem weniger als 5 Gew.-% der anfänglichen Probe zurückbleiben und nach dem nachstehenden Vorgang messbar sind. Die Probengröße muss für die Größe des Siebs geeignet sein (100 g Maximum für ein Sieb mit einem Durchmesser von 20 cm).
Siebe werden in der richtigen Reihenfolge in eine Aufnahmepfanne gegeben und die Testprobe wird auf der Oberfläche der Siebsäule zugesetzt, und eine Abdeckung wird oben auf dem Sieb angebracht. Die gesamte Anordnung wird auf einem Schüttler fixiert und 10 Minuten lang geschüttelt. Ein zusätzlicher Bürstschritt wird vorgenommen, während welchem das auf dem 80 Mikron Sieb zurückbleibende Material auf dem Sieb unter Verwendung einer weichen Bürste leicht bewegt wird, bis die Masse des übergroßen Materials konstant wird, dann wird die Masse der verbleibenden Probe auf jedem Sieb gemessen.

Tabelle 3 zeigt die Platzierungseigenschaften für Beispiel 1 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Tabelle 3:

	1	Vgl. 1 LCC	Vgl. 2 ULCC	Vgl. 3 QD	Vgl. 4 kol. Sil.
Wasserzusatz (Wasser/Pulver, %) Zusatz kol. Sil. (K. S./Pulver, %)	3,8	3,8	3,8	5,0	7,65
anfängliches Fließen (%)	167	158	148	138	130
Arbeitszeit (min)	130	140	120	24	90
Aushärtezeit (min)	210	370	770	> 1440	kein echtes Aushärten
Grünfestigkeit (MPa)	14	56	18	< 4	< 1

Es ist ersichtlich, dass das Fließen, das nach derselben Menge an Wasserzusatz (3,8%) für die bekannten LCC- und ULCC-Zusammensetzungen erreicht wird, nicht so gut ist wie das von Beispiel 1 gezeigte Fließen. Ein höherer Wasserzusatz ist erforderlich, um die QD Zusammensetzung zu platzieren (d. h. um den minimalen Zielwert von 130% für den Fließtest zu erreichen, der ferner signifikant niedriger ist als das von Beispiel 1 gezeigte Fließen (167%)).
Menge an kolloidalem Siliciumoxid, welche notwendig ist, um die Zusammensetzung „Vgl. 4” zu platzieren (d. h. um den minimalen Zielwert von 130% für den Fließtest zu erreichen, der signifikant niedriger ist als das von Beispiel 1 gezeigte Fließen (167%)) ist (7.65%), die 4,5% Wasser in die Trockenzusammensetzung einbringt (40% Siliciumoxid in der kolloidalen Siliciumoxidzusammensetzung). Ein hoher Wasserzusatz bringt eine offenere Porosität nach dem Austrocknen (Entfernung von freiem und gebundenem Wasser). Eine geringe offene Porosität ist eine Schlüsselanforderung für feuerfeste Heißflächenauskleidungen, da die offene Porosität der Weg für eine Metall- und Schlackenpenetration innerhalb der Auskleidung ist. Eine offenere Porosität reduziert auch die Festigkeit.
Es ist auch ersichtlich, dass die Arbeitszeit von Beispiel 1 lang ist und die Aushärtezeit kurz ist, was die Installation vor Ort einfach macht. Dies bedeutet, dass genug Zeit ist, das Material nach dem Mischen zu platzieren/formen, und eine kurze Zeit bevor die Verschalung entfernt werden kann. Dieses vorteilhafte Verhalten wird in 1 veranschaulicht. Die Erhöhung der US-Geschwindigkeit mit der Zeit zeigt die Erhärtung der frisch gegossenen Materialien.
Die Grünfestigkeit (Stärke nach 24 Stunden Aushärten bei 20°C in einer feuchtigkeitsgesättigten Atmosphäre, welche die Bedingungen innerhalb eines großen gegossenen Stücks simuliert) von Beispiel 1 ist nahezu so gut wie mit den ULCC und viel besser als mit den QD oder den mit kolloidalem Siliciumoxid gebundenen gießbaren Materialien. Die Druckfestigkeit eines gießbaren Materials muss mindestens 5 MPa betragen, bevor die Verschalung, die verwendet wird, um das gießbare Material während des Gießens zu halten, entfernt werden kann, ohne die Verkleidung zu beschädigen. Eine Aushärtzeit von länger als 24 Stunden, oder Gegenmaßnahmen, um eine niedrige Grünfestigkeit zu bekämpfen (wie Erhitzen der Verkleidung mit der Verschalung), sind wichtige Nachteile.
Tabelle 4 zeigt die Trocknungsfähigkeit für Beispiel 1 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Tabelle 4:

1 Vgl. 1 LCC Vgl. 2 ULCC Vgl. 3 QD Vgl. 4 kol. Sil.

Grad der unidirektionalen Trocknung nach 5 Stunden (%) 38 14 37 38 71
Der oben beschriebene spezifische Test zeigt, dass Beispiel 1 so schnell trocknet wie das Quick Drying gießbare Material. Siehe 2, welche die Trocknungskinetik zeigt (Grad der Trocknung als Funktion der Zeit). Je schneller die gießbaren Materialien trocknen, desto geringer ist der Druckaufbau innerhalb der Auskleidung aufgrund der Wasserverdampfung in einer begrenzten Atmosphäre und desto geringer ist somit das Risiko eines Abblätterns durch Dampf.

Tabelle 5 zeigt die Eigenschaften bei hoher Temperatur für Beispiel 1 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 4. Tabelle 5:

		1	Vgl. 1 LCC	Vgl. 2 ULCC	Vgl. 3 QD	Vgl. 4 kol. Sil.
Feuerfestigkeit unter Belastung (0,1 MPa)	Temp. @ max. Expansion (°C)	1542	1436	1601	1557	1541
Feuerfestigkeit unter Belastung (0,1 MPa)	Temp. @ max. Expansion –0,1% (°C)	1650	1446	1687	1645	1656
Heißbruchmodul bei 1400°C	H. M. O. R. (MPa)	15	6,7	11	5,6	4,2

Für sowohl den R. U. L. Test als auch den H. M. O. R. Test wurden die Proben vor dem Testen bei 1500°C 5 Stunden lang gebrannt.
4 zeigt die Verformung unter Belastung bei Erhitzen der Proben auf 1700°C.
Beispiel 1 erreicht seine maximale Expansion bei 1542°C und beginnt bei 1690°C signifikant zusammenzufallen (0,1% Zusammenfallen). Dies ist die höchste erreichte Temperatur vor der Thermoplastizität.
Ähnlich zeigt Beispiel 1 die beste Heißfestigkeit (Heißbruchmodul).
Seide Eigenschaften zeigen, dass Beispiel 1 eine sehr gute Feuerfestigkeit aufweist, das heißt, dass Beispiel 1 einer mechanischen Überlastung und Last bei hoher Temperatur standhalten kann.
Ein Beispiel einer Anwendung, wo eine derartige hohe Feuerfestigkeit erforderlich ist, ist die Heißflächenauskleidung von Stahlpfannen, in denen geschmolzener Stahl bei 1600°C gegossen und behandelt wird.
Zusammenfassend zeigt Beispiel 1 die beste Kombination von Eigenschaften verglichen mit beliebigen anderen gießbaren Materialien mit demselben Korngerüst: es zeigt sehr gute Platzierungseigenschaften mit einer langen Arbeitszeit und einer raschen zementartigen Erhärtung, eine gute Trocknungsfähigkeit und eine sehr gute Feuerfestigkeit. Das Vergleichsbeispiel 1 hat die Nachteile einer schwierigen (und gefährlichen) Trocknung sowie einer geringen Feuerfestigkeit. Das Vergleichsbeispiel 2 hat eine lange Aushärtezeit und eine geringere Feuerfestigkeit. Das Vergleichsbeispiel 3 hat einen höheren Wasserbedarf (höhere offene Porosität), eine sehr lange Aushärtezeit, eine niedrige Grünfestigkeit und eine niedrigere Feuerfestigkeit. Das Vergleichsbeispiel 4 hat den Nachteil einer sehr niedrigen Grünfestigkeit.
Tabelle 6 zeigt die Grünfestigkeit für Beispiel 2 und die Vergleichsbeispiele 5 und 6. Tabelle 6:

2 Vgl. 5 ULCC Vgl. 6 kol. Sil.

Wasserzusatz (Wasser/Pulver, %) 4,0 4,1

Zusatz kol. Sil. (K. S./Pulver, %) 7,30

anfängliches Fließen (%) 130 133 135

Grünfestigkeit (MPa) 10 15 3
Der Zusatz von kolloidalem Siliciumoxid, der notwendig ist, um das anfängliche Zielfließen für das Vergleichsbeispiel 6 zu erhalten, ist äquivalent zum Zusatz von 4,4 Wasser (Konzentration von kolloidalem Siliciumoxid: 40%).
Insbesondere ist die Zusammensetzung gemäß der Erfindung durch eine höhere Druckfestigkeit des Grünkörpers gekennzeichnet als die bekannte Zusammensetzung relativ zu dem durch kolloidales Siliciumoxid gebundenen Vergleichsbeispiel 6. Es sind Vorkehrungen erforderlich, wenn die Grünfestigkeit niedriger ist als 5 MPa, für ein sicheres Entfernen aus der Form nach der Aushärtperiode, um das Auftreten von Fehlern und Defekten in der feuerfesten Auskleidung zu vermeiden. Aus Sicherheitsgründen ist häufig die Verwendung eines Siebs in verbrauchbarer Form notwendig, wenn mit kolloidalem Siliciumoxid gebundenes Material in einem Hochofen-Trogangussverteiler installiert wird, jedoch für Beispiel 2 gemäß der Erfindung nicht notwendig.
Tabelle 7 zeigt die Trocknungsfähigkeit für Beispiel 2 und die Vergleichsbeispiele 5 & 6. Tabelle 7:

2 Vgl. 5 ULCC Vgl. 6 kol. Sil.

Grad der unidirektionalen Trocknung nach 5 Stunden (%) 66 62 79
Beispiel 2 zeigt einen höheren Trocknungsgrad nach 5 Stunden als die bekannte Zusammensetzung relativ zu dem ULCC-Material. Die Kombination von Eigenschaften, die Beispiel 2 gemäß der Erfindung aufweist, zeigt deutliche Verbesserungen gegenüber den bekannten Zusammensetzungen, wie in Tabelle 7 und 3 gezeigt. Kombiniert mit seiner hohen Gründruckfestigkeit, die erforderlich ist, um dem erzeugten internen Dampfdruck während des ersten Erhitzens standzuhalten, ist die Trocknungsfähigkeit von Beispiel 2 verbessert. Die besondere Ausbildung und Einschränkungen von Hochofen-Angussverteilern, d. h. hohe Dicke der feuerfesten Auskleidung, rasche Kommissionierung, Installation auf warmer Restauskleidung, erfordern feuerfeste gießbare Materialien, die sehr schnell ausgetrocknet werden können. Die bessere Trocknungsfähigkeit, die Beispiel 2 gemäß der Erfindung zeigt, stellt einen Vorteil verglichen mit der Standard-ULCC-Technologie dar.
Tabelle 8 zeigt die Eigenschaften bei hoher Temperatur für Beispiel 2 und die Vergleichsbeispiele 5 & 6. Tabelle 8:

2 Vgl. 5 ULCC Vgl. 6 kol. Sil.

Feuerfestigkeit unter Belastung (0,1 MPa) Heißbruchmodul bei 1450°C Temp. @ max. Expansion –0,1% (°C) 1526 1356 1523

H. M. O. R. (MPa) 4,8 0,9 4,5
Beispiel 2 zeigt einen höheren Heißbruchmodul und eine höhere Temperatur vor dem Zusammenfallen unter Belastung als die bekannte Zusammensetzung relativ zu dem ULCC-Material (5), was aus der Reduktion des Kalkgehalts von 0,5% (Vgl. 5) auf 0,2% (Beispiel 2) resultiert, die dazu neigt, niedrigschmelzende Phasen bei Assoziation mit Aluminiumoxid und Siliciumoxid zu bilden. Die von Beispiel 2 gemäß der Erfindung entwickelte hohe Heißfestigkeit ermöglicht eine Verbesserung der Haltbarkeit der feuerfesten Auskleidung während des Einsatzes beim Auftreffen eines Eisenstroms in einem Hauptkanal und in einem geneigten Hochofen-Angussverteiler und stellt einen Vorteil verglichen mit der Standard-ULCC-Technologie dar.
Insgesamt zeigt Beispiel 2 die beste Kombination von Eigenschaften im Vergleich zu beliebigen anderen gießbaren Materialien mit demselben Korngerüst: eine gute Trocknungsfähigkeit, hohe Druckfestigkeit des Grünkörpers und sehr gute Feuerfestigkeit. Vergleichsbeispiel 5 hat eine niedrigere Feuerfestigkeit und zeigt eine weniger gute Trocknungsfähigkeit. Vergleichsbeispiel 6 hat den starken Nachteil einer sehr niedrigen Grünfestigkeit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/032065 [0005]
US 2009/0071377 [0005]
WO 2011/115352 [0006]
WO 2011/115353 [0006]
US 2012/0142518 [0006]
US 5972102 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 1402-3 [0040]
ISO 5017 [0073]
EN 1402-4 [0088]
ISO 5017 [0094]
ASTM C 583-80 [0095]
ISO 1893 [0098]
ISO 565 [0099]
www.micromeritics.com [0105]

Claims

Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung, umfassend: 5 Gew.-% bis 95 Gew.-% Aggregat, 1 Gew.-% bis 4 Gew.-% Mikrosilika, 0,1 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% hydratisierbares Aluminiumoxid, 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% einer Calciumquelle, 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-% Dispersionsmittel, 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Siliciumcarbid, und bis zu 10 Gew.-% Kohlenstoff, wobei sich alle Gewichtsprozentsätze auf das Gesamttrockengewicht der trockenen feuerfesten Zusammensetzung beziehen.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei ein daraus erhaltener Grünkörper eine Gründruckfestigkeit von mindestens 6 MPa und einem Calciumoxidgehalt von nicht mehr als 0,3 Gew.-% aufweist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Kohlenstoff.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kohlenstoff aus Ruß, Pech, Erdölpech, Graphit, Koks, festem Kohlenwasserstoff mit einem Kohlenstoffrückstand von mindestens 5 Gew.-% nach dem Koken, Asphalten und Mischungen davon ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend bis zu 5 Gew.-% eines Antioxidans.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Antioxidans aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxynitrid, Borcarbid, Zirkoniumcarbid, Calciumcarbid, Metallen, die Aluminium enthalten, Silicium, Magnesium, Eisen, Chrom, Zirkonium, ihren Legierungen und Mischungen davon ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei das Antioxidans nicht metallisch ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend 0,1 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% eines Trocknungsadditivs.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Trocknungsadditiv aus einem reaktiven Metallpulver, wie Aluminium, Magnesium, Silicium oder einer Legierung davon ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend 0,01 Gew.-% bis 0,12 Gew.-% organische Fasern.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei die organischen Fasern aus Polyethylenfasern oder Polypropylenfasern ausgewählt sind.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aggregat aus Aluminiumoxid, Aluminosilikat, Zirkoniumoxid, Zirkon, Magnesiumoxid, Olivin, Chromoxid oder Chromerzen, Spinell, Siliciumcarbid oder Mischungen davon ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Calciumquelle Calciumaluminat-Zement umfasst.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Calciumquelle Portland-Zement umfasst.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Calciumquelle ein Material umfasst, das aus Kalkhydrat, Calciumsulfat, Calciumacetat, Calciumchlorid, Calciumchlorat oder Mischungen davon ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Calciumquelle eine Teilchengröße von bis zu 200 Mikron aufweist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach dem nummerierten Absatz 16, wobei die Calciumquelle Calciumaluminat-Zement oder Portland-Zement mit einer Teilchengröße von bis zu 80 Mikron ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend bis zu 0,1 Gew.-% eines Erhärtungsbeschleunigers.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 18, wobei der Erhärtungsbeschleuniger aus Lithiumcarbonat, Lithiumhydroxid, Calciumaluminat, Natriumsilikat, Natriumaluminat, Calciumhydroxid, Natriumnitrat, Natriumnitrit oder Mischungen davon ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Erhärtungsverzögerer, der aus Zitronensäure, Natriumcitrat, Borsäure, Oxalsäure oder Mischungen davon ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aggregat eine Korngrößenverteilung zwischen 0,08 mm und 25 mm aufweist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 40 Gew.-% bis 90 Gew.-% Aggregat.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 0,5 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% hydratisierbares Aluminiumoxid.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend nicht mehr als 1,0 Gew.-% organisches Bindemittel.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend nicht mehr als 0,5 Gew.-% organisches Bindemittel.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche im Wesentlichen frei ist von organischem Bindemittel.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Calciumgehalt zwischen 0.05 Gew.-% und 0,3 Gew.-% beträgt.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Dispersionsmittel.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 28, wobei das Dispersionsmittel aus Polyphosphat, Polycarboxylat, Polycarboxylatether, Polynaphthalin, Polymelamin, Polyglykol, Lignosulfanat und Zitronensäure ausgewählt ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydratisierbare Aluminiumoxid einen BET Oberflächenbereich im Bereich von 200 bis 350 m²/g aufweist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydratisierbare Aluminiumoxid eine mittlere Teilchengröße, d₅₀, im Bereich von 3 bis 10 μm aufweist, wie durch Laserdiffraktion unter Verwendung eines Microtrac SRA 150 gemessen.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydratisierbare Aluminiumoxid Rho-Aluminiumoxid aufweist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mikrosilika einen BET Oberflächenbereich im Bereich von 8 bis 25 m²/g aufweist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mikrosilika eine mittlere Teilchengröße, d₅₀, im Bereich von 0,25 bis 0,8 μm aufweist, wie durch Sedimentation unter Verwendung eines Sedigraph III gemessen.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mikrosilika einen aus der Siliciumherstellung stammenden Mikrosilika umfasst.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mikrosilika einen aus der Zirkoniumoxidherstellung oder der Herstellung von elektrisch geschmolzenem Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Siliciumoxid stammenden Mikrosilika umfasst.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Arbeitszeit im Bereich von 30 bis 240 min bei 20°C, gemessen unter Verwendung eines UltraTest IP-8.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Aushärtezeit im Bereich von 1 bis 12 h bei 20°C, gemessen unter Verwendung eines UltraTest IP-8.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Gesamtmenge an gebundenem Wasser von weniger als 0,7%, wie durch das zwischen 110°C und 800°C freigesetzte relative Wasser gemessen.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer guten Trocknungsfähigkeit, mit einem Grad einer unidirektionalen Trocknung von mehr als 30% nach 5 Stunden, wie in einer feuchtigkeitsdichten zylindrischen Form, erhitzt auf 500°C, auf ihrer offenen Fläche gemessen.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung eine Zeolithmikrostruktur umfasst.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung nach Anspruch 41, wobei die Zeolithmikrostruktur monodimensional, bidimensional oder tridimensional ist.
Trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung, umfassend eine Zeolithmikrostruktur, wobei eine Zeolithmikrostruktur durch Aushärten der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhältlich ist.
Grünkörper, welcher aus der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhältlich ist, mit einer Druckfestigkeit von mindestens 6 MPa.
Feuerfeste Auskleidung, welche aus der trockenen feuerfesten teilchenförmigen Zusammensetzung oder dem Grünkörper nach einem der vorhergehenden nummerierten Ansprüche erhältlich ist.
Feuerfeste Auskleidung nach Anspruch 45, mit einem Heißbruchmodul von mindestens 3,5 MPa, wie bei 1450°C gemessen, nach einer Vorbehandlung des feuerfesten Materials bei 1450°C während 5 Stunden.
Feuerfeste Auskleidung nach Absatz 46, wobei die trockene feuerfeste teilchenförmige Zusammensetzung oder der Grünkörper 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Siliciumcarbid und bis zu 10 Gew.-% Kohlenstoff umfasst.
Feuerfeste Auskleidung nach Anspruch 45 oder Anspruch 47, mit einer Porosität nach dem Brennen bei 1000°C von nicht mehr als 21%, gemessen gemäß ISO 5017 zur Bestimmung der Porosität.