DE2139568A1

DE2139568A1 - Feuerfeste Gegenstände und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2139568A1
Application number: DE19712139568
Authority: DE
Inventors: William John Neston Wirral Cheshire Steen (Grossbritannien)
Original assignee: Morgan Refractories Ltd
Current assignee: Morgan Refractories Ltd
Priority date: 1970-08-07
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1972-02-10
Also published as: GB1351750A; US3759725A; FR2102118B1; FR2102118A1

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

Patentanwalt

3 MäRchsn 22, P:rrnstr. 15, Tel. 292553
Postanschrift München U. Postfach 4

Mein Zeichen: P 1279

Anmelder; Morgan Refractories Limited
Liverpool Hoad
ITeston, Wirral,
Cheshire
England

f 6. Aug. \::\

feuerfeste Gegenstände und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft feuerfeste Geganstände, die bei ihrer Verwendung mit geschmolzenen Eisenmetallen in Berührung kommen, und Verfahren zu ihrer Herstellung·

Es ist klar, daß feuerfeste Gegenstände, die bei ihrer Verwendung mit geschmolzenen Metallen in Berührung kommen, d. h. Gegenstände, wie z. B. Schutzhüllen oder Schutzblöcke für eine pyrometrische Vorrichtung, Entgasungseinheiten, Busen und Verschlüsse, Sperrschieber von Schmelzöfen, Fördereinrichtungen und Halterungen, wie z. B. Gießrinnen, Abstichrinnen und Trichter, Formen und Blockunterlagen sowie Lanzen und andere Komponenten zum Eintauchen in geschmolzenes Metall,, eine besonders gute Beständigkeit gegen den thermischen Schock und eine gute Beständigkeit gegen den Angriff durch das geschmolzene Metall,

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mit dem sie in Berührung kommen, oder durch seine Schlacke, aufweisen müssen. Für bestimmte Anwendungszwecke ist auch eine hohe Festigkeit und Härte erwünscht.

Siliciumcarbid ist ein feuerfestes (schwer schmelzbares) Material mit diesen erwünschten Eigenschaften, da es aber mit geschmolzenen Eisenmetallen (eisenhaltigen Metallen) heftig reagiert, könnte die Verwendung von Siliciumcarbid für Gegenstände, die mit geschmolzenem Eisenmetall in Berührung kommen, dazu führen, daß der Kohlenstoffgehalt der Eisenmetalle er-) höht wird und die SiliciumcarMdgegenstande schnell korrodieren. Wenn daher ein geschmolzenes Eisenmetall gehandhabt werden soll, muß die Verwendung von Siliciumcarbid für solche Gegenstände sorgfältig vermieden werden·

Es wurde nun gefunden, daß dann, wenn die Gegenstände durch Brennen einer Mischung aus Siliciumcarbid und einem anderen feuerfesten Material, das mit geschmolzenem Eisenmetall nicht reagiert, in einer ausreichenden Menge vorliegt und eine solche Partikelgröße aufweist, daß es die Siliciumcarbidpartikel schützend überzieht und miteinander verbindet, hergestellt werden, die gebildeten Gegenstände gute thermische Schockeigenschaften und auch eine gute Beständigkeit gegen Korro- * sion durch geschmolzene Eisenmetalle aufweisen.

Demgemäß liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten (schwer schmelzbaren) Gegenstandes, der bei seiner Verwendung mit einem geschmolzenen Eisenmetall in Berührung gebracht werden soll, das dadurch gekennzeichnet ist, daß aus einer teilchenförmigen Mischung mit den Hauptbestandteilen Aluminiumoxyd und Siliciumcarbid, in der das Aluminiumoxyd in einer solchen Menge und mit einer solchen Teilchengröße vorliegt, daß es in dem ge-

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brannten Gegenstand die Siliciumcarbidpartikel überzieht und miteinander verbindet, eine Grünform hergestellt*wird«,

Es wurde ferner gefunden, daß diese erwünschten Ergebnisse mit Mischungen erhalten werden, die als Hauptbestandteile enthalten:

Siliciumcarbid 80 - 50 Gew.-%

Aluminiumoxyd 20 - 50 "

wobei das Siliciumcarbid eine größere Partikelgröße aufweist als das Aluminiumoxyd, so daß mindestens ein wesentlicher Teil davon ein 200 mesh-Sieb passieren sollte, Jedoch eine Feinheit bis zu 10 Mikron aufweisen kann. Meßbare Mengen an Siliciumcarbid, die ein 200 mesh-Sieb passieren, soBben vermieden werden. Die Anwesenheit von größeren Aluminiumoxydpartikeln kann geduldet werden, wenn genügend feine Partikel vorhanden sind, um das Siliciumcarbid zu überziehen.

Die Grünform des feuerfesten Gegenstandes kann nach irgendeinem Standardverfahren, beispielsweise durch Gießen, Extrudieren oder !Trockenpressen hergestellt werden und die Grünform wird gebrannt, um das Aluminiumoxyd zu sintern»

Außer den obigen Bestandteilen kann die Mischung einen erhöhten Silieiumdioxydgehart von bis zu 10 Gew.-% der Siliciumcarbid/ Aluminiumoxyd-Mischung aufweisen. Das zugesetzte Siliciumdioxyd kann mit Aluminiumoxyd reagieren unter Bildung von Mullit. Ein geeigneter Träger für die Mischung zum Gießen oder Extrudieren ist Wasser. Andere Bestandteile, die in Spurenmengen vorhanden sein können, beispielsweise Verunreinigungen, ohne daß dadurch die Beständigkeit des Gegenstandes bei der Verwendung beeinträchtigt wird, sind Silicium, Titandioxyd und die Natrium-, Kalium- und Oalciumoxyde. Abgesehen davon, ⁺und gebrannt

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daß das Siliciumcarbid grober ist als das Aluminiumoxyd, sollte ee nicht zu fein sein, da die thermische Schockbeständigkeit mit abnehmender Partikelgröße abnimmt und die erhaltene Zunahme der Oberflächengröße des Siliciumcarbids erhöht das Eisiko der Oxydation oder sonstigen Reaktionen und vergrößert auch die erforderliche Menge an Aluminiumoxydo Vorzugsweise sollte das Siliciumcarbid ein 4-mesh-Sieb passieren, jedoch sollten nicht mehr als 5 % eiⁿ 120 mesh-Sieb passieren.

Eine zu enge Packung der Partikel in dem Gegenstand, welche auf die Verwendung zu feiner Partikel oder auf übermäßige Drucke bei der Herstellung der Grünform vor dem Brennen zurückgehen kann, sollte vorzugsweise vermieden werden, die Packung sollte aber auch nicht so sein, daß eine scheinbare Porosität des fertigen Gegenstandes von mehr als etwa 25 % entsteht, wobei eine scheinbare Porosität von etwa 21 bis 22 % bevorzugt ist.

Die scheinbare Porosität ist diejenige, die den offenen Poren an der Oberfläche des fertigen Gegenstandes zuzuschreiben ist,

Beispiele

Durch Mischen von Wasser mit einer Mischung der folgenden Zusammensetzung wird eine Mischung zum Gießen in eine Gipsform hergestellt:

Siliciumcarbid A Gew.-%, das praktisch vollständig ein 8 BSS-Sieb passiert und auf einem 120 BSS-Sieb zurückgehalten wird;

Aluminiumoxyd B Gew.-%, das eine Partikelgröße von weniger als 10 Mikron aufweist, und

Ton 0 Gew.-%, der aus gleichen Teilen Topfertön

und Kaolin (China-Clay) hergestellt worden ist und eine Zu-

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sammensetzung aus 5 Gewicht st eil en Aluminiiamoxyd, 6,5 Gewichtsteilen Siliciumdioxid und 1 Gewichtsteil Verunreinigungen aufweist und von dem praktisch alle Partikel ein 300 BSS-Sieb passieren·

Nach dem Gießen in die Gipsform wird die so gebildete Grünform getrocknet und dann bei einer !Temperatur zwischen 1200 und 1500°σ, vorzugsweise bei 135O⁰C) gebrannt. In dem erhaltenen Gegenstand ist das Siliciumcarbid miteinander verbunden und durch Aluminiumoxyd überzogen.

Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3
A =	A =	A =
B =	B =	B =
O =	σ =	G =
• 75 %	* 65 %	* 55 %
= 15 %	- 25 %	= 45 %
= 10 %	■- 10 %	0 %

In jedem Falle wurde ein Entflockungsmittel zugegeben, dessen Menge 0,1 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Mischung betrug. Bei einem Test wurden entsprechend diesen Beispielen hergestellte Blöcke in überhitzten oxydierten Stahl von 1620⁰O 6 Stunden lang eingetaucht. Nach dieser Zeit wurde keine meßbare Aufnahme von Kohlenstoff oder Siliciumdioxyd durch den Stahl festgestellt.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

rlT) Verfahren zur Herstellung eines feuerfesten Gegenstandes, der bei seiner Verwendung mit geschmolzenem Eisenmetall in Berührung kommt_r dadurch gekennzeichnet, daß eine Grünform gebrannt wird, die aus einer teilchenförmigen Mischung mit den Hauptbestandteilen Aluminiumoxyd und Siliciumcarbid, wobei das Aluminiumoxyd in einer solchen Menge vorliegt und eine solche Teilchengröße aufweist, daß es in dem gebrannten ^ Gegenstand die Siliciumcarbidteilchen überzieht und miteinander verbindet, hergestellt worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumcarbid und das Aluminiumoxyd in Mengen von 80 bis 50 bzw. 20 bis 50 Gew.-% vorliegen, wobei das Siliciumcarbid eine größere Teilchengröße aufweist als das Aluminium— oxyd, so daß mindestens ein wesentlicher Teil davon ein 200 mesh-Sieb passiert«
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil des Aluminiumoxyds eine Teilchengröße von 10 Mikron aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumcarbid eine solahe Teilchengröße aufweist, daß es im wesentlichen vollständig auf einem 200 mesh-Sieb zurückgehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumcarbid eine solche Teilchengröße aufweist, daß es ein 4· mesh-Sieb passiert und daß nicht mehr als 5 % ein 120 mesh-Sieb passieren.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung auch Siliciumdioxyd in einer

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Menge bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Summe von Aluminiumoxyd und Siliciumcarbid, enthält.
7. Verfahren, wie es im wesentlichen in irgendeinem der Beispiele beschrieben ist, zur Herstellung eines feuerfesten Gegenstandes, der bei seiner Verwendung mit geschmolzenen Eisenmetallen in Berührung kommt_Φ
8. Feuerfester Gegenstand, wie er nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 erhalten wird.
9. Feuerfester Gegenstand für die Verwendung im Kontakt mit geschmolzenen Eisenmetallen, dadurch gekennzeichnet, daß er hauptsächlich aus Siliciumcarbid und Aluminiumoxyd besteht, in dem das Aluminiumoxyd zum Überziehen und miteinander Verbinden des Siliciumcarbids gesintert worden ist_o
10. Vorrichtung zur Verwendung mit geschmolzenen Eisenmetallen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Teil oder Teile aufweist, das bzw. die aus einem feuerfesten Gegenstand gemäß Anspruch 8 oder 9 besteht bzw. bestehen.

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