DE2443519A1

DE2443519A1 - Feuerfeste masse

Info

Publication number: DE2443519A1
Application number: DE2443519A
Authority: DE
Inventors: Ned Wright Roudabush
Original assignee: TAYLORS SONS CO CHAS
Current assignee: TAYLORS SONS CO CHAS
Priority date: 1973-09-17
Filing date: 1974-09-11
Publication date: 1975-04-30
Also published as: FR2243916A1; US3846145A; JPS5056408A; SE7411572L

Description

T 16 - 7

The Chas. Taylor's Sons Company, Cincinnati, Ohio, U.S.A.

Feuerfeste Masse

Keramische Massen, die sich zur Herstellung von Metallgießrohren eignen, wurden aus feuerfesten Mischungen aus Aluminiumoxyd und Siliziumdioxyd sowie anderen Bestandteilen hergestellt, Die meisten dieser Massen bilden jedoch Rohre, die eine Neigung zur Rißbildung während des unter Druck erfolgenden Gießens des Metalls aufweisen, so daß diese Rohre häufig ersetzt werden müssen, was kostspielig ist.

In der US-PS 3 567 473 wird eine verbesserte keramische Masse beschrieben, bei deren Verwendung Metallgießrohre hergestellt werden können, die eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Wärmeschock während des unter Druck erfolgenden Metallgießens aufweist. Dieses keramische Produkt wird aus einer Masse hergestellt, die aus einer Kombination aus Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd und Siliziumdioxyd in verschiedenen spezifischen Formen besteht, wobei verschiedene Mengen eines

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jeden Bestandteils eingesetzt werden. Das Verfahren, das zur Herstellung von Gießrohren angewendet wird, wird näher in der US-PS 3 476 847 erläutert.

Erfindungsgemäß werden Massen eingesetzt, die bezüglich der Bestandteile sowie ihrer Mengen von den Massen verschieden sind, welche gemäß der US-PS 3 567 473 zum Einsatz gelangen. Die Gießrohre werden jedoch nach einer Methode hergestellt, die der in der US-PS 3 476 847 beschriebenen Methode ähnelt. Die'erfindungsgemäß hergestellten Gießrohre besitzen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Metallen und Schlacken und weisen eine wesentlich höhere Festigkeit als die Rohre auf, die nach diesen bekannten Methoden erzeugt worden sind.

Feuerfeste Gegenstände, wie beispielsweise Metallgießrohre oder dergleichen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, besitzen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber einer durch Metalle und Schlacken bedingten Korrosion.

Die Masse zur Herstellung von feuerfesten Gegenständen besteht aus 45 bis 75 % eines Schmelzproduktes, 1O bis 30 % Kyanit, 3 bis 15 % Zirkon,-3 bis 13 % kalziniertem Aluminiumoxyd und 0,5 bis 10 % Chromoxyd. Das Schmelzprodukt ist ein geschmolzenes Aggregat aus im wesentlichen 1 Teil Zirkonoxyd pro 1 Teil Aluminiumoxyd.

Diese feuerfesten Gegenstände werden in der Weise hergestellt, daß das Schmelzprodukt mit den anderen trockenen vorstehend beschriebenen Bestandteilen vermischt wird, worauf eine wässrige Lösung von kolloidaler Kieselsäure der Mischung unter Bildung einer Aufschlämmung mit einer schlammartigen Konsistenz zugesetzt wird. Die Aufschlämmung wird dann in eine Form gepumpt und erhitzt, um die Siliziumdioxydlösung zu gelieren und dabei den Gegenstand zu verfestigen, worauf der Gegenstand aus der Form entnommen und der grüne Gegenstand unter Ausbildung des feuerfesten Gegenstandes getrocknet und gebrannt wird.

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Dieses Verfahren ähnelt den in den US-PS 3 467 847 und 3 567 beschriebenen Verfahren, mit der Ausnahme, daß andere Bestandteile in anderen Mengen eingesetzt werden.

Das erhaltene feuerfeste Produkt besteht aus folgenden Bestandteilen: 45 bis 72 % eines Schmelzproduktes, 10 bis 29 % Kyanit, 3 bis 14 % Zirkon, 3 bis 11 % kalziniertem Aluminiumoxyd,0,5 bis 10 % Chromoxyd und 1 bis 7 %- Siliziumdioxyd, wobei das Schmelzprodukt im wesentlichen 1 Teil Zirkonoxyd pro Teil Aluminiumoxyd enthält.

Das in der Masse zur Herstellung der feuerfesten Gegenstände eingesetzte Schmelzprodukt wird zuerst durch Vermischen von 0,5 bis 1,5 Teilen Aluminiumoxyd mit 1 Teil Zirkonoxyd, Schmelzen der Mischung in einem Lichtbogenofen, Verfestigen des geschmolzenen Produktes und Vermählen des geschmolzenen Produktes bis zur Erreichung einer Korngrößenverteilung von -2,38 mm bis +0,42 nun hergestellt.

Die anderen trockenen Bestandteile sollten vorzugsweise wie folgt vermählen oder klassiert werden:

Kyanit -0,50 mm

Zirkon -0,42 mm

kalziniertes

Aluminiumoxyd -0,044 mm

Chromoxyd -0,044 mm

Die vorstehend angegebenen Bestandteile werden in folgenden Mengenverhältnissen miteinander vermischt:

Schmelzprodukt 45 - 75 % Kyanit 10 - 30 %

Zirkon 3 ■*- 15 % ° ο Ο

kalziniertes

Aluminiumoxyd 3 - 12 %

Chromoxyd 0,5 - 10 %.

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Unter Verwendung der verschiedenen Bestandteile in den vorstehend angegebenen Mengen sowie in den aufgeführten Größenbereichen können Massen hergestellt werden, die eine optimale Dichte und Formungseigenschaften aufweisen.

Die ganze Mischung wird in einer kolloidalen Kieselsäurelösung suspendiert, wobei eine Aufschlämmung gebildet wird, die eine schlammähnliche Konsistenz aufweist. Die kolloidale Kieselsäurelösung sollte, in einer Menge von 5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamten eingesetzten Bestandteile, zugesetzt werden, wobei die Lösung 20 bis 40 % Siliziumdioxyd enthalten sollte. Es ist zweckmäßig, wenn in der Mischung 1 bis 7 % Kieselsäure als Bindemittel für die Mischung vorliegen. Man läßt die Aufschlämmung in eine Vakuumkammer zur Entfernung von Luftblasen eintropfen. Die Aufschlämmung wird dann in eine Form gepumpt, welche beispielsweise die Ausgestaltung eines Gießrohres besitzt, und zur Gelierung der kolloidalen Kieselsäurelösung erhitzt. Dabei verfestigt sich die Aufschlämmung unter Annahme der Ausgestaltung der Form.

Nach dem Verfestigen wird der geformte Gegenstand bei tiefer Temperatur getrocknet und dann unter Ausbildung des feuerfesten Gegenstandes gebrannt. Der feuerfeste Gegenstand ist gegenüber Wärmeschock widerstandsfähxg und gegenüber einer Korrosion durch Metalle und Schlacken beständiger als Gegenstände, die gemäß der US-PS 3 567 473 hergestellt werden.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung:

Bei der Durchführung dieses Beispiels wird ein Schmelzprodukt verwendet, das 1 Teil Aluminiumoxyd pro Teil Zirkonoxyd enthält.

Die Bestandteile werden in den folgenden Mengen unter Einhaltung der angegebenen Größen vermischt:

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-2,38 bis	+2	,00	mm	26,6
-2,00 bis	+O	,45	mm	22,0
-0,42 mm				10,4
-0,50 bis	+0	,044	mm	10,2
-O,O44 mm				10,2
-0,42 mm				10,6
-0,044 mm				8,0
-0,044 mm				2,0

Schme1zprodukt

Kyanit

Zirkon

kalziniertes Aluminiumoxyd

Chromoxyd

Diese Mischung wird dann zu 10 % einer kolloidalen Kieselsäurelösung zugesetzt, die 30 % Siliziumdioxyd enthält. Die Aufschlämmung nimmt eine schlammähnliche Konsistenz an. Diese dicke Aufschlämmung wird dann in ein Vakuumgefäß eingebracht, in welchem ein Vakuum von 710 mmHg herrscht, um Luftblasen zu entfernen. Die Aufschlämmung wird dann in eine Gießrohrform überführt und auf eine Temperatur von 66°C (150°F) erhitzt, um die kolloidale Kieselsäure in der Ausgestaltung des Gießrohres zu gelieren. Das grüne Gießrohr wird dann bei ungefähr 66°C während einer Zeitspanne von 12 Stunden getrocknet und dann bei einer Temperatur von 1455°C während einer Zeitspanne von 36 Stunden gebrannt.

Zu Vergleichszwecken wird ein Gießrohr als Vergleichsmuster mit der gleichen Zusammensetzung wie das vorstehend beschriebene Rohr hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Vergleichsrohr kein Chrom(III)-oxyd enthält.

Die Gießrohre werden dann im Hinblick auf ihre Korrosionsbeständigkeit sowohl gegenüber Metallen als auch gegenüber Schlacken getestet, wobei man feststellt, daß das Gießrohr, welches Chrom-(III)-oxyd enthält, dem Gießrohr überlegen ist, das kein Chrom-(III)-oxyd aufweist. Ferner kann das. Gießrohr, welches Chrom-(III)-oxyd enthält, gegenüber einem·Gießrohr, das kein Chrom-(III)-oxyd aufweist, zur Behandlung von mehr als doppelt so viel Chargen verwendet werden.

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Gießrohre, die andere Mengen der verschiedenen Bestandteile enthalten, können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Mengen in den vorstehend spezifizierten Bereich fallen.

Typische Massen, welche Chrom(III)-oxyd enthalten und ausgezeichnete Rohre liefern, sind in der folgenden Tabelle zusammen mit der Masse des vorstehend beschriebenen Beispiels sowie des entsprechenden Verglexchsversuchs zusammengefaßt.

Aus der vorstehenden Beschreibung sowie aus den angegebenen Beispielen geht hervor, daß Gießrohre oder dergleichen aus Massen folgender Zusammensetzung, die Chromoxyd enthalten, hergestellt werden können:

geschmolzenes Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd 45 - 75 %

Kyanit 10 - 30 %

Zirkon 3 - 15 %

kalziniertes Aluminiumoxyd 3 - 12 %

Chromoxyd O,5 - 10 %.

Ähnliche Massen, die kein Chromoxyd enthalten, besitzen eine schlechtere Widerstandsfähigkeit gegenüber einer durch Metalle und Schlacken bedingten Korrosion.

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Bestandteile

Beispiel Nr.

Vergleich

Geschmolzenes Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd

mm

cn ο co oo

Kyanit

Zirkon

Kalziniertes Aluminiumoxyd

Chromoxyd

2,38 bis +2,00mm	26,6 %	26,6 %	10 %	30 %	20 %	ι
mm 2,00 bis +0,4.5mm	22,0 %	■ 22,0 %	30 %	10 %	25 %	I -1 I
mm -0,42	10,4 %	10,4 %	30 %	13 %	5 %	I
mm -0,50	10,2 %	10,2 %	5 %	20 %	5 %
mm -0,044	10,2 %	10,2 %	5 %	5 %	18 %
mm -0,42	10,6 %	10,6 %	5 %	10 %	15 %
mm -0,044	8,0 %	10,0 %	10 %	5 %	3 %
-0,044	2,0 %	0 %	5 %	7 %	9 %

Claims

Patentansprüche

1. Feuerfeste Masse, gekennzeichnet durch 45 bis 75 % eines Schmelzproduktes, 10 bis 30 % Kyanit, 3 bis 15 % Zirkon, 3 bis 12 % kalziniertes Aluminiumoxyd und 0,5 bis 10 % Chrom(III)-oxyd, wobei das Schmelzprodukt ein geschmolzenes Aggregat aus im wesentlichen 0,5 bis 1,5 Teilen Aluminiumoxyd pro Teil Zirkonoxyd ist.

2. Feuerfeste Masse, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzprodukt aus im wesentlichen 1 Teil Aluminiumoxyd pro Teil Zirkonoxyd besteht.

3. Feuerfeste Masse,gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile wie folgt vermählen und klassiert worden sind:

Schmelzprodukt: -2,38 mm

Kyanit: -0,50 mm

•Zirkon: -0,42 mm

Kalziniertes Aluminiumoxyd: -0,044 mm

Chromoxyd: -0,044 mm

4. Verwendung der feuerfesten Masse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung von feuerfesten Gegenständen, die sich zur Herstellung von Metallgießrohren und dergleichen eignen.

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