DE2362022A1 - Feuerfester, siliciumcarbidhaltiger stein - Google Patents

Description

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Essen, den 12. 12. 1973 N 4601/2a Dr. Ha/Wi.

Kopper β Fabriken feuerfester Erzeugnisse G.m.b.H., 4000 Düsseldorf-Heerdt, Wiesenstrasse 61

Feuerfester, siliciumcarbidhaltiger Stein.

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten, siliciumcarbidhaltigen Stein für die Errichtung bzw. Auskleidung von Koksöfen .

Siliciutncarbid hat von den gebräuchlichen feuerfesten Stoffen die höchste Wärmeleitfähigkeit. Es ist daher nicht verwunderlich, dass es bereite in der Vergangenheit nicht an Vorschlägen gefehlt hat, Siliciumcarbids te ine zur Errichtung bzw. Auskleidung von Koksöfen zu verwenden. Der Verwendung von Siliciumcarbidsteinen im Kokeofenbau kommt dabei deshalb eine ganz besondere Bedeutung zu, weil durch sie die in neuerer Zeit erhobene Forderung nach erhöhter Durchsatzleistung der Koksöfen ohne zusätzliche Maesnahmen realisiert werden kann. Bei Verwendung der bisher im Kokeofenbau im allgemeinen gebräuchlichen Schamotte- und Silikasteine ist dagegen die Forderung nach erhöhter Durcheatzleistung der Koksöfen entweder nur durch ein& Erhöhung der Heizzugtemperatur eja über den Temperaturbereich von 1 200 - 1 400 ° C hinaus oder durch eiae Reduzierung der Wandstärken der Heiz Büge au verwirklichen..

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Beide Massnahmen sind jedoch nicht frei von Nachteilen. Die Reduzierung der Wandstärken der Heizzüge bringt nämlich naturgemäss eine gewisse Herabsetzung der Stabilität derselben mit eich. Die Erhöhung der Heizzugtemperaturen über 1 400 ° C hinaus bewirkt eine zusätzliche Erschwerung des Koksofenbetriebes durch erhöhte Wärme abstrahlung.

Obwohl dieser Sachverhalt von der Fachwelt bereits erkannt worden ist, haben eich bisher reine bzw. hochprozentige Siliciumcarbidsteine im Koksofenbau noch nicht durchsetzen können. Der Grund dafür ist in der grossen Oxydationeempfindlichkeit derartiger Steine zu suchen. Dabei werden das Silicium zu SiO und der Kohlenstoff zu CO oxydiert« Häufig werden die Steine auch durch den bei der Oxydation entstehenden Christo» balit gesprengt. Am unbeständigsten sind Siliciumcarbid« te ine gegen eine wasserdampfhaltige Atmosphäre bei Temperaturen um 1 000 * C.

Ausgehend von dieser Erkenntnis, hat man in neuerer Zeit bereits vorgeschlagen, Silika-r, Schamotte- und Sillimanite te ine, die einen Zusatz von 10-45 Gew. -% Siliciumcarbid enthalten, für den genannten Zweck einzusetzen. Obwohl diese Steine natürlich gegenüber den reinen Silika-, Schamotte- und Sillimanitsteinen eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, sind ihre Eigenschaften noch nicht in allen Punkten befriedigend.

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Der Erfindung lag deshalb .die Aufgabe zugrunde, einen feuerfesten, eiliciumcarbidhaltigen Stein für die Errichtung bzw. Auskleidung von Koksöfen zu schaffen, der sich gegenüber den bekannten Steinen dieser Art durch verbesserte Eigenschaften auszeichnet.

Der erfindungsgemässe Stein ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass derselbe 30 bis 90 Gew. -% Siliciumcarbid sowie 10 bis 70 Gew. -% Korund enthält.

Sowohl gegenüber den reinen Silika-, Schamotte- und Sillimanite te inen als auch gegenüber solchen Steinen dieser Art, die einen Zusatz von Siliciumcarbid enthalten, weist der erfindungsgemässe Stein Vorteile auf.

Der erfindungsgemässe Stein besteht mit Ausnahme eines gegebenen» falls notwendigen geringen Zusatzes an Ton, der als Bindemittel fungiert, nur aus Siliciumcarbid und Korund. Beide Komponenten lassen sich dabei in verhaltnismässig weitern Bereich gegeneinander austauschen. Sie sind beide sehr hart und abriebsfest. Auseerdem besitzen 8ie eine gute Beständigkeit gegen reduzierende Atmosphäre sowie gegen Alkali- und As chebe β tandteile bei gleichzeitiger hoher Temperaturbelastbarkeit. Gegenüber den Silikasteinen zeichnet sich der erfindungsgemasse

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Stein dadurch aus, dass seine Wärmeausdehnung im. Bereich niedriger Temperaturen nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich verläuft. Da in diesem Falle auch die Wärmeleitfähigkeit des Korunde höher als die von Silika, Schamotte und Sillimanit ist, resultiert beim erfindungegemäseen Stein eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit gegenüber Steinen, die diese drei Materialien als Hauptbestandteile enthalten. Hinzu kommt die hohe Standfestigkeit des Korunds. Diese gestattet in Verbindung mit der verbesserten Wärmeleitfähigkeit beim erfindungsgemässen Stein entweder wesentlich höhere Heizzugtemperaturen oder bei gleicher oder niedrigerer Heizzugtemperatur ein grösseres Wärmeangebot auf der Koks- »eite.

Im Vergleich au einem normalen Silikastein würde bereite ein reiner Korundstein ohne Siliciumcarbidzueatz eine etwa viermal so hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Enthält der Stein dagegen erfindungsgemäss neben dem Korund etwa 50 Gew. -% Siliciumcarbid, so ist bereite mit einem 6- bis 8-fachen Wert für die Wärmeleitfähigkeit zu rechnen.

Da die Temperatur, auf die der Stein erhitzt werden kann, mit ca. 1.700 ° C sehr hoch ist und die chemische Bestlndigkeit und mechanische Festigkeit ebenfalls sehr gross sind, lassen sich beim erfindungsgemässen Stein,

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der in an sich bekannter Weise als Läufer- oder Bindestein ausgebildet sein kann, die Wände wesentlich dünner halten als dies bei bekannten Steinen der Fall ist. Das bedeutet, dass man trotz eines -bezogen auf die Gewichtseinheit - etwas höheren Steinpreises die Wirtschaftlichkeit bei der Errichtung bzw. Auskleidung des Koksofens verbessern kann.

Der Korundteil und der Siliciumcarbidanteil des erfindungsgemässen Steines können eine unterschiedliche garnzusammensetzung aufweisen. Der bevorzugte Körmingsbereich liegt dabei zwischen 3 und K. 0, 5 mm. Es ist jedoch zu beachten, dass der Feinmehlanteil des Steines atie-Echliesslich aus Korund besteht. Unter Feinmehl· soll in diesem Zusammenhange eine Korniraktion unter 0, 5 mm Korngrösse verstanden werden, die mehr als 50 Gew. -% Anteile unter 0,06 mm Korngröese enthält. Zur Herstellung des erfindungsgemässen Steines können sowohl handelsüblicher Schmelz- und Sinterkorund als auch sogen. Tonerde verwendet werden. Als Bindemittel kann der Steinmasse gegebenenfalls bis maximal 5 Gew. -% Ton zugesetzt werden.

Der erfindungsgemSese Stein kann beispielsweise wie folgt hergestellt werden.:

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Eine Ausgangsmasse folgender Zusammensetzung :

30 Gew. -% SiC, 1 - 3 mm,

25 " " Korund, 1-3 mm,

10 " " Korund, 0 - 0,5 mm,

" 30 " " Korund, Feinmehl, *

5 " " Ton,

wurde zu Läufer- und Bindersteinen geformt. Nach dem Formen wurden die Steine getrocknet und bei einer Temperatur von 1 450 - 1 600 ° C für einen Zeitraum von 6 Stunden gebrannt. Die 8o hergestellten Steine haben folgende Eigenschaften :

Rohdichte : 2, 5 g/cm

Kaltdruckfeetigkeit: 50 N/m²

Druckfeuerbeständigkeit 1 600 ° C

Wärmeleitfähigkeit : 5 W/m K

Die Steine sind auf Grund ihrer Eigenschaften in hervorragender Weise zur Errichtung und Auskleidung von Koksöfen geeignet. Ee liegt auf der Hand, dass dies selbstverständlich auch für andere auegekleidete öfen gilt, in denen Betriebsbedingungen herrschen, die denen des Koksofens weitgehend ähnlich sind.

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Claims (3)

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Patentansprüche :

(l.)J Feuerfester, siliciumcarbidhaltiger Stein für die Errichtung bzw. Auskleidung von Koksöfen, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe 30 bis 90 Gew. -% Siliciumcarbid sowie 10 bis 70 Gew. -% Korund enthält.

2.) Feuerfester Stein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinmehlanteil des Steines ausechliesslich aus Korund besteht.

3.) Feuerfester Stein nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet» dass der Stein zusätzlich noch bis maximal 5 Gew. -% Ton als Bindemittel enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften :
DAS 2 019 078

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