DE2308171C3 - Gebrannter feuerfester Formkörper auf der Grundlage von Magnesiumsilikat - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen gebrannten feuerfesten Formkörper, insbesondere für Glasschmelzöfen, auf der Grundlage von Magnesiumsilikat.

Es ist bekannt, daß gebrannte feuerfeste Formkörper aus Magnesiumsilikat vorzugsweise aus Olivin hergestellt werden, die als Mineralphase im wesentlichen Forsterit (2 MgO · SiO₂) enthalten. Diese Steine werden wegen ihres neutralen Verhaltens gegen Eisenoxid und eisenoxidhaltige Schmelzen vorwiegend in den Regenerativkammern von Siemens-Martin-Öfen eingesetzt, außerdem finden sie in zunehmendem Maße in der Kammergitterung von Glasschmelzofen Verwendung, weil sie im Gegensatz zu überwiegend aus Periklas bestehenden Steinen gegen die Korrosion durch SO₃ und Sulfate beständig sind.

Da dem Rohstoff Olivin zur vollständigen Forsteritbildung MgO fehlt, wird dem Material soviel MgO zugesetzt, daß eine vollständige Forsteritbildung während des Brennprozesses erfolgt und die schmelzpunkterniedrigende Fayalitkomponente (2 FeO · SiO₈) durch Bildung von Magnesioferrit abgebaut wird. Reine Forsteritsteine haben auf Grund ihrer rohstoifbedingten Sprödigkeit eine schlechte Temperaturwechselbeständigkeit. Es gibt auch Forsteritsteine, die einen Oberschuß an MgO sowie Zusätze von Chromspinell (Chromerz) und Tonerde enthalten. Dieser MgO-Uberschuß als auch die erwähnten Zusätze verbessern zwar gewisse Steineigenschaften, verschlechtern and:reneits aber die gewünschte Beständigkeit gegen die Verschlackung durch Eisenoxid sowie alkalioxid- und SO₃-haItige Abgase.

In der CH-PS 200 601 ist zur Verbesserung der Feuerfesteigenschaften keramischer Baustoffe vorgeschlagen worden, in den Mischungen für die Herstellung feuerfester Magnesiumsilikatsteine neben körnigern bis grobkörnigem magnesiumorthosilikatreichem Material insbesondere Feinmaterial zu verwenden, das im wesentlichen aus Chromspinellen oder Mischungen von Stoffen besteht, weiche befähigt sind, beim Brennprozeß Spinelle zu bilden, die MgO und Cr₂O₃ enthalten. Die mit solchen Zusätzen hergestellten Magnesiumsilikatsteine haben jedoch den Nachteil, daß sie weniger feuerfest und beständig gegen Korrosion von Schlacken, insbesondere bei Sulfatangriff, sind. Ferner führt das Feinmaterial gemäß der CH-PS zu einer starken Verdichtung des Steingefüges, so daß derart hergestellte Steine im Einsatz bereits bei normalen Feuerfesttemperaturen einem schnelleren Verschleiß durch Versprödung des Feuerfestmaterials ausgesetzt sind.

Man hat versucht, Spinell (MgO · Al₂O₃) durch Zusätze von Tonerde und MgO im Forsteritstein beim Brand des Steines zu erzeugen. Der so gebildete Spinell liegt aber in einer Form vor, der den Stein verdichtet und versprödet. Dadurch verschlechtert sich die Temperaturwechselbeständigkeit stark. Die für die Bildung des Spinells dem Versatz zugesetzte Tonerde (Al₂O₃) senkt außerdem die Feuerfestigkeit. Die erhöhte Empfindlichkeit gegen Temperaturwechsel gefährdet den Zusammenhalt des Gefüges des Steines und führt dadurch zu einer erhöhten Korrosionsanfälligkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Nachteile, nämlich schlechte Temperaturwechselbeständigkeit, Erniedrigung der Feuerfestigkeit und schlechte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion bei gebrannten feuerfesten Steinen auf der Basis von Olivin zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Formkörper 5 bis 20 Gewichtsprozent vorgefertigten Spinell (MgO · Al₂O₃) in einer Körnung von O bis 4 mm enthält Dadurch erhöht man die Temperaturwechselbeständigkeit, da wegen Fehlens der Feinphase im Zusatzmaterial eine Versprödung des Steingefüges unterbleibt. Durch die Einführung des Spinells in gekörnter Form bis zu 4 mm tritt vielmehr eine Auflockerung des Gefüges ein, ohne daß seine Festigkeit gefährdet wird. Spinell ist beständig gegen den Angriff von SO₃ und Sulfaten, außerdem volumenbeständig bei wechselnder Ofenatmosphäre. Das führt zu erhöhter Korrosionsfestigkeit.

Beim Zusatz von Spinell ist Al₄O₃ bereits durch MgO gebunden und kann nicht mehr lokal mit Forsterit zu niedrigschmelzenden Verbindungen führen, so daß keine Absenkung der Feuerfestigkeit erfolgen kann.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Formkörpei 10 bis 15 Gewichtsprozent vorgefertigten Spinell in einer Körnung von O bis 2 mm enthalten. Hierdurch wird das Gefüge des Formkörpers aufgelockert und als Folge davon die Temperaturwechselbeständigkeit in hohem Maße verbessert.

Rohmaterial, Gewichtsprozent

Olivin

1 bis 6

O bis 1

Magnesit-Sinter

O bis 0,2

Schmelzspinell

O bis 2

3,32
2,65

20,2
640
1740

Physikalische Eigenschaften:

Wichte, g/cm³

Rohdichte, g/cm^s

Gesamtporosität, Volumprozent

Kakdruckfestigkeit, kp/cm² ..

Druckfeuerbeständigkeit, i_a°C

Temperaturwechselbeständigkeit¹)

a) Mittel aus 5 Bestimmungen

b) Restbiegefestigkeit nach
25 Abschreckungen,
kp/cm*

^l) Erhitzen von Prüfkörpern (50 X 50 χ 120 mm)
und anschließender Abschreckung durch Preßluft

Mischung 1

49
41

10

Mischung

45
35

10
10

18,2 1630
1740

25

20
auf 950⁰C

Erfindung wird an vorstehendem Beispiel er-* Aus dieser Tabelle geht die eindeutige Überlegenheit läutert: des Steins gemäß der Erfindung gegenüber einem han-

Mischungl zeigt eine übliche Forsteritsteinmi- delsüblichen Stein in bezug auf die Temperaturwechselschung. beständigkeit hervor, ohne die Feuerfestigkeit und

Mischung 2 ist im Rahmen der Vorschriften der S Festigkeit zu gefährden.
Erfindung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gebrannter feuerfester Fonnkörper, insbesondere für Glasscfamdröfen, auf der Grundlage von Magnesiumsilikat, dadurch gekennzeichnet, daß der Fonnkörper 5 bis 20Gewichtsprozent vorgefertigten Spinell (MgO · Al₄O₃) in einer Körnung von 0 bis 4 mm enthält.

2. Gebrannter feuerfester Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper 10 bis 15 Gewichtsprozent vorgefertigten Spinell in einer Körnung von 0 bis 2 mm enthält.