DE2125073B2 - Feuerfestes Material - Google Patents

Feuerfestes Material

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DE2125073B2
DE2125073B2 DE2125073A DE2125073A DE2125073B2 DE 2125073 B2 DE2125073 B2 DE 2125073B2 DE 2125073 A DE2125073 A DE 2125073A DE 2125073 A DE2125073 A DE 2125073A DE 2125073 B2 DE2125073 B2 DE 2125073B2
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Gennadij I. Kujbyšev Bukin
Anatolij T. Dnepropetrovsk Jankovskij
IVan I. Donezk Minčenko
Valentin V. Pivovarov
Fedor P. Debal'cevo Serdjuk
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DNEPROPETROVSKIJ INZENERNO-STROITEL'NIJ INSTITUT DNEPROPETROVSK SU
RAJONNOE ORDENA LENINA ENERGETICESKOE UPRAVLENIE DONBASSENERGO GORLOVKA SU
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Description

Siliziumkarbid 44 bis 7432 64 bis 70
Orthophosphorsäure 7 bis 9
(Dichte 13 bis 13 g/cm3) 4,15 bis 14^ 9 bis 14
Titanschlacke mit wenigstens 70% 13 bis 16
TiO2 9,5 bis 20,52
enteisentes Zirkoniumkonzentrat
mit über 66% ZrO2 103 bis
21,49
2. Feuerfestes Material nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch die Zusammensetzung (in Gew.-%):
Siliziumkarbid
Orthophosphorsäure
Titanschlacke
enteisentes Zirkoniumkonzentrat
3. Feuerfestes Material zum Auskleiden von Heizaggregaten, das sowohl gegen hohe Temperaturen als auch gegen geschmolzene saure Schlacke beständig ist und feuerfeste Zuschlagstoffe, Bindemittel auf der Basis von Orthophosphorsäure und mindestens eine titandioxidhaltige Komponente enthält, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung (in Gew.-%):
Siliziumnitrid
Orthophosphorsäure (Dichte 1,3 bis 1,8 g/cm3)
653 bis 72,85
7,29 bis 13,29
Titanschlacke mit wenigstens 70% TiO2 9,2 bis 14,3
enteisentes Zirkoniumkonzentrat mit
über 66% ZrO2 9,6 bis 13,27
4. Feuerfestes Material für Auskleidungen von Heizaggregaten, das sowohl gegen hohe Temperaturen als auch gegen geschmolzene saure Schlacken beständig ist und feuerfeste Zuschlagstoffe, Bindemittel auf der Basis von Orthophosphorsäure und mindestens eine titandioxidhaltige Komponente enthält, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung (in Gew.-%):
Chromeisenerz nit einem Gehalt an Cr2Ü3 von wenigstens 45% 73,5 bis 84,9 Orthophosphorsäure
(Dichte 1,3 bis 1,8 g/cm3) 4,15 bis 8,12
Titanschlacke mit wenigstens 70% TiO2 5,44 bis 8,25 Enteisentes Zirkoniumkonzentrat mit
über 66% ZrO2 5,6 bis 10,2.
sowohl gegen hohe Temperaturen als auch gegen geschmolzene saure Schlacken bestandig ist. Das Material kann in der energetischen, metallurgischen und chemischen Industrie betrieben werden.
Es sind feuerbeständige Materialien auf der Basis von feuerbeständigem Zuschlagstoff, von Bindemittel auf der Basis der Orthophosphorsäure und von Komponenten, die Titandioxid enthalten, bekannt Die bekannten Materialien besitzen bei hohen Temperaturen (über 15000C) ungenügend hohe Beständigkeit gegen erodierende und korrodierende Wirkungen geschmolzener saurer Schlacken und Bremistoffteilchen. Dies führt zu einem raschen Verschleiß der aus
is solchen Materialien ausgeführten Auskleidungen und zur Notwendigkeit, Wärmeaggregate für Reparaturen stillzusetzen.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
feuerfestes Material anzugeben, das sowohl gegen hohe
Temperaturen als auch gegen geschmolzene saure Schlacken beständig ist Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen
gekennzeichneten feuerfesten Materialien gelöst
Man verwendet zweckmäßig als Komponente, die Zirkoniumdioxid enthält, enteisentes Zirkoniumkonzentrat. Das enteisente Zirkoniumkonzentrat ist ein besonders verbreitetes und billiges zirkoniumhaltiges Material.
Es kann auch ein feuerbeständiges Material verwendet werden, das folgende Komponenten enthält
Siliziumkarbid 44 bis 7432 Orthophosphorsäure
(Dichte 13 bis 1,8 g/cm3) 4,15 bis 14,9
Titanschlacke (mit einem Gehalt
an TiO2 von mindestens 70%) 9,5 bis 20,52 ίο enteisentes Zirkoniumkonzentrat
(mit einem Gehalt an ZrO2 über 66%) 103 bis 21,49
Man verwendet zweckmäßig ein feuerfestes Material der folgenden Zusammensetzung (Gew.-%):
Die Erfindung betrifft feuerfestes Material, das für
Siliziumkarbid 64 bis 70
Orthophosphorsäure
(Dichte 1,3 bis 1,8 g/cm3) 7 bis 9
Titanschlacke (mit einem Gehalt an
TiO2 von mindestens 70%) 9 bis 14
enteisentes Zirkoniumkonzentrat
(mit einem Gehalt an ZrO2 über 66%) 13 bis 16
Das feuerfeste Material einer solchen Zusammensetzung gewährleistet die besten Kennwerte der Auskleidung nach Feuerbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Schlackenbeständigkeit für Kesselanlagen und metallurgische Wärmeanlagen.
Es kann auch ein feuerfestes Material der folgenden Zusammensetzung verwendet werden (Gew.-%):
Siliziumnitrid 65,3-72,85 Orthophosphorsäure
(Dichte 1,3 bis 1,8 g/cm3) 7,29 bis 13,29
Titanschlacke (mit einem Gehalt an TiO2 von mindestens 70%) 9,2 bis 14,3
enteisentes Zirkoniumkonzentrat
Auskleidungen von Heizaggregaten bestimmt ist und (mit einem Gehalt an ZrO2 über 66%) 9,6 bis 13,27
Ein solch« Material ist ein Ersatz für Beton, der als Zuschlagstoff Siliziumkarbid enthält
Es kann auch ein feuerfestes Material der folgenden Zusammensetzung verwendet werden (Gew.-%);
Chromeisenerz (mit einem Gehalt an Cr2O3 von mindestens 45%) 73,5 bis 84,9 Orthophosphorsäure
(Dichte 13bis 13 g/cm3) 4,15bis8,12
Titanschlacke (mit einem Gehalt an TiO2 von mindestens 70%) 5,44 bis 8,25
enteisentes Zirkoniumkonzentrat
(mit einem Gehalt an ZrOi über 66%) 5,6 bis 10,2 lfd.
Nr.
Ein solches feuerfestes Material besitzt zufriedenstellende Feuerbeständigkeit und kostet gegenüber dem Siliziumkarbid als Zuschlagstoff enthaltenden Beton 3 bis 4mal weniger.
Durch die Erfindung ist ein feuerfestes Material entwickelt worden, das eine hohe Beständigkeit gegen die gemeinsame Einwirkung sowohl hoher Temperaturen als auch geschmolzener saurer Schlacken aufweist
Das Herstellen des Materials der genannten Zusammensetzungen erfolgt in Chargenmischern, in denen die Komponenten des Gemisches in nachstehend beschriebener Reihenfolge gemischt werden.
In die Trommel des Mischers füllt man Grob- und Feinzuschlagstoff, feingemahlenen Zusatz, enteisentes Zirkoniumkonzentrat ein und mischt diese in trockenem Zustand 2—3 Minuten. Dann gibt man Titanschlacke zu und vermischt die Komponenten noch weitere 3 Minuten. In das erhaltene Gemisch führt man die erforderliche Menge von Orthophosphorsäure ein und mischt weiter bis zur Erzielung einer homogenen Masse, aber nicht weniger als 5 Minuten.
Im Falle der Verwendung des feuerbeständigen Materials für Zündgürtel von Kesselanlagen bringt man die erhaltene Mischung auf bezapfte Strahlungsrohre nach einem beliebigen bekannten Verfahren auf oder bringt sie in eine vorbereitete Schalung zur Herstellung von Elementen einer zapfenlosen Strahlungsheizfläche ein.
In den Wärmeaggregaten der metallurgischen und chemischen Industrie bringt man die Mischung ebenfalls in eine Schalung nach verschiedenen Verfahren ein, die die maximale Dichte der Schicht gewährleisten.
Nach dem Aufbringen der Mischung auf bezapfte Strahlungsrohre oder deren Einbringen in Schalungen unterwirft man diese einer Wärmebehandlung unter langsamem Temperaturanstieg auf 260—3000C mit einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von 200C pro Stunde mit einer stündlichen Haltedauer bei Temperaturen von 800C, 1000C, 1200C, 1400C, 1600C und der Endtemperatur der Behandlung.
Nachstehend werden Beispiele für die Zusammensetzung der feuerbeständigen Materialien und deren wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften angeführt
Beispiel 1
In diesem Beispiel werden Angaben für die Zusammensetzung des feuerbeständigen Materials mit minimaler Menge von enteisentem Zirkoniumkonzentrat mit Siliziumkarbid als Zuschlagstoff angeführt.
20
30 Bezeichnung der-Komponente
Verbrauch Verin kg je brauch
1 mJ Beton in %
1 Siliziumkarbid (mit Korn- 692 größe 1,2-1,4 mm)
2. Siliziumkarbid (mit Korn- 519 \ 71,4 größe 0,125-0,150 mm)
3. Feingemahlenes Silizium- 519 karbid (mit Korngröße weniger als 0,09 mm)
4. Enteisentes Zirkonium- 250 10,3 konzentrat (mit einem
Gehalt an ZrO2 über 66%)
5. Titanschlacke (mit einem 250 10,3 Gehalt an TiO2
von 70-83%)
6. Orthophosphorsäure 195 8,0 (Dichte l,51g/cm3)
Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschäften dieses Materials sind:
Feuerbeständigkeit Wärmeleitfähigkeit Schlackenbeständigkeit
1660°C
12 kcal/m h Grad C
etwa 21 000 Stunden
Beispiel 2
In diesem Beispiel werden Angaben für die Zusammensetzung des feuerbeständigen Materials mit maximaler Menge von enteisentem Zirkoniumkonzentrat mit Siliziumkarbid als Zuschlagstoff angeführt
60
lfd. Bezeichnung der Verbrauch Ver
Nr. Komponente in kg je
1 mr Beton 		brauch
692 in%
1. Siliziumkarbid (mit Korn
größe 1,2-1,4 mm) 519
2. Siliziumkarbid (mit Korn 65,7
größe 0,125-0,150 mm) 519
3. Feingemahlenes Silizium
karbid (mit Korngröße
weniger als 0,09 mm)
4. Enteisentes Zirkonium 17,45
konzentrat (mit einem
Gehalt an ZrO2 über 66%)
5. Titanschlacke (mit einem 9,5
Gehalt an TiO2 von 460
70-83%)
6. Orthophosphorsäure 7,4
(Dichte 1,51 g/cm3) 250
195
Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften dieses Materials sind:
Feuerbeständigkeit Wärmeleitfähigkeit Schlackenbeständigkeit
1730°C
10-13 kcal/m h Grad C
über 25 000 Stunden
Beispiel 3
In diesem Beispiel werden Angaben zur optimalen Zusammensetzung des feuerbeständigen Materials mit Siliziumkarbid als Zuschlagstoff angeführt.
lfd.
Nr.
Bezeichnung der
Komponente
Verbrauch in kg je Im3»
Verbrauch Beton in %
1. Siliziumkarbid (mit Korn- 692 größe 1,2-1,4 mm)
2. Siliziumkarbid (mit Korn- 519 68,94 größe 0,125-0,150 mm)
3. Feingemahlenes Silizium- 519 karbid (mit Korngröße
weniger als 0,09 mm)
4. Enteisentes Zirkonium- SJ4 13,31 konzentrat (mit einem
Gehalt an ZrO2 über 66%)
5. Titanschlacke (mit einem 250 9,98 Gehalt an TiO2 von
70-83%)
6. Orthophosphorsäure 195 7,77 (Dichte 1,51 g/cm3)
Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften dieses Materials sind:
Feuerbeständigkeit
Wärmeleitfähigkeit
Schlackenbeständigkeit
17300C
10 bis 13 kcal/m h Grad C
über 25 000 Stunden
Beispiel 4
In diesem Beispiel werden Angaben für die Zusammensetzung des feuerbeständigen Materials mit optimaler Menge von enteisentem Zirkoniumkonzentrat mit Siliziumnitrid als Zuschlagstoff angeführt.
lfd.
Nr.
Bezeichnung der
Komponente
Verbrauch in kg je 1 nr'Beton
Verbrauch
Siliziumnitrid (mit Korngröße. 1,2-1,4 mm)
Siliziumnitrid (mit Korngröße 0,125-0,150 mm)
Feingemahlenes Siliziumnitrid (mit Korngröße
weniger als 0,09 mm)
Enteisentes Zirkoniumkonzentrat (mit einem
Gehalt an ZrO2 über 66%)
Titanschlacke (mit einem
Gehalt an TiO2 von
70-83%)
Orthophosphorsäure
(Dichte 1,51 g/cm3)
726
545
545
334
250
195
Die wichtigsten physikalisch-mechanischen schäften dieses Materials sind:
Feuerbeständigkeit
Wärmeleitfähigkeit
Schlackenbeständigkeit
16400C
10 bis 13 kcal/m h Grad C
gegen 20 000 Stunden
Beispiel 5
In diesem Beispiel werden Angaben für die Zusammensetzung des feuerbeständigen Materials mit minimaler Menge von enteisentem Zirkoniumkcnzentrat mit Siliziumnitrid als Zuschlagstoff angeführt.
lfd.
Nr.
69,98
12,87 9,63
7,52 EigenBezeichnung der
Komponente
verbrauch 1 m1 Beton in %
Verbrauch in kg je Be
1. Siliziumnitrid (mit Korn- 726 größe 1,2-1,4 mm)
2. Siliziumnitrid (mit Korn- 545 72,33 größe 0.125-0,150 mm)
3. Feingemahlenes Silizium- 545 nitrid (mit Korngröße
weniger als 0,09 mm)
4. Enteisentes Zirkonium- 250 9,95
konzentrat (mit einem
Gehalt an ZrO2 über 66%)
5. Titanschlacke (mit einem 250 9,95 Gehalt an TiO^ von
70-83%)
6. Orthophosphorsäure 195 7,77 (Dichte 1,51 g/cm3)
Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenjo schäften dieses Materials sind:
Feuerbeständigkeit
Wärmeleitfähigkeit
Schlackenbeständigkeit
160O0C
9 bis 11 kcal/m h G rad C
gegen 16 000 Stunden
Beispiel 6
In diesem Beispiel werden Angaben für die Zusammensetzung des feuerbeständigen Materials mit optimaler Menge von enteisentem Zirkoniumkonzentrat mit Chromeisenerz als Zuschlagstoff angeführt
lfd. 45 Bezeichnung der Verbrauch Ver
Nr. Komponente in kg je brauch
I m Beton in %
Chromeisenerz (mit 2500 57.12
einem Gehalt an Cr2Oi von mindestens 45% einer
Korngröße von 0-5 mm)
2. Feingemahlenes Chrom- 1100 25,06 eisenerz (mit Korngröße
weniger als 0,09 mm)
3. Enteisentes Zirkonium- 334 7,63 konzentrat (mit einem
Gehalt an ZrO2 über 66%)
4. Titanschlacke (mit einem 250 5,74 Gehalt an TiO2 von
70-83%)
5. Orthophosphorsäure 195 4,45 " (Dichte 1,51 g/cm3)
Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften dieses Materials sind:
Feuerbeständigkeit
Wärmeleitfähigkeit
Schlackenbeständigkeit
15800C
6 bis 8 kcal/m Grad C
gegen 20 000 Stunden
Beispiel 7
In diesem Beispiel werden Angaben für die Zusammensetzung des feuerbeständigen Materials minimaler Menge von enteisentem Zirkoniumkonzentrat mit Chromeisenerz als Zuschlagstoff angeführt.
lfd.
Nr.
Bezeichnung der Komponente
Verbrauch
in kg je
1 mr Beton
Verbrauch
1. Chromeisenerz (mit 2500 58,25 einem Gehalt an Cr2O3
von mindestens 45% und einer Korngröße von 0-5 mm)
2. Feingemahlenes Chrom- ilOO 25,55 eisenerz (mit Korngröße
weniger als 0,09 mm)
3. Enteisentes Zirkonium- 250 5,83 konzentrat (mit einem
Gehalt an ZrO2 über 66%)
4. Titanschlacke (mit einem 250 5,83 Gehalt an TiO2 von
70-83%)
5. Orthophosphorsäure 195 4,54 (Dichte 1,51 g/cm3)
Die wichtigsten physikalisch-mechanischen Eigenschaften dieses Materials sind:
Feuerbeständigkeit
Wärmeleitfähigkeit
Schlackenbeständigkeit
1580°C
bis 7 kcal/m h Grad C
gegen 15 000 Stunden
In den Patentschriften US-PS 33 45 192, DT-PS 04 570 und 12 67 161 sowie in anderen Literaturquellen sind Angaben enthalten, wonach die für die Auskleidung von Kesseln und anderer Wärmeaggregate verwendeten feuerbeständigen Materialien eine Feuerbeständigkeit bis 1600° C, eine Wärmeleitfähigkeit von 7 — 14 kcal/m h Grad C und eine Lebensdauer von nicht über 16 000 Stunden besitzen.
Das erfindungsgemäße feuerbeständige Material besitzt eine Feuerbeständigkeit bis 1730° C, eine Wärmeleitfähigkeit von 10—13 kcal/m h Grad C und eine Lebensdauer von etwa 25 000 Stunden.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Feuerfestes Material für Auskleidungen von Heizaggregaten, das sowohl gegen hohe Temperaturen als auch gegen geschmolzene saure Schlacken beständig ist und feuerfeste Zuschlagstoffe, Bindemittel auf der Basis von Orthophosphorsäure und mindestens eine titandioxidhaltige Komponente enthält, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung (in Gew.-%):
DE2125073A 1971-05-19 1971-05-19 Feuerfestes Material Expired DE2125073C3 (de)

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