DE2536414A1 - Feuerfestes betonerzeugnis - Google Patents
Feuerfestes betonerzeugnisInfo
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Description
Meissner & Meissner 2 5 3 6 U H
PATE NTANWALTS BÜRO
PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN)
1 BERLIN 33, HERBERTSTR. 22
Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den
11 AUG. 1975
HW-73-20 gall
DRESSER INDUSTRIES, INC. Dallas, Texas, USA
Feuerfestes Betonerzeugnis
Gießfähige Stoffe sind feuerfest und werden wie Beton gemischt und gegossen. Sie bestehen aus feuerfesten
Grundstoffen mit einem Anteil zugesetzter Bindewirkstoffen. Sie werden in trockener Form versandt.
Zum Gebrauch werden sie mit Wasser zur gewünschten Konsistenz vermengt und dann gegossen oder an Ort und Stelle
gestampft oder mittels einer Luftpistole aufgetragen. Sie sind besonders zum Auskleiden von Öfen unregelmäßiger
Formen, zum Ausbessern von Mauerwerk und zum Giesen von besonderen Formen geeignet.
Bestimmte Anwendungen von gießfähigen Stoffen, z.B. Auskleidungen in Raffineriezyklonen, wo Arbeitstemperaturen
von etwa 4-70° G bis 935° 0 bestehen, erfordern
- 2*. 609810/0849
BORO MÖNCHEN: | TELEX: | TELEGRAMM: | TELEFON: | BANKKONTO: | POSTSCHECKKONTO: |
8 MÖNCHEN 22 | 1-858 44 | INVENTION | BERLIN | BERLINER BANK AQ. | W. MEISSNER, BLN-W |
ST. ANNASTR. 11 | INVEN d | BERLIN · | 030/885 60 37 | BERLIN 31 | 122 82-109 |
TEL.: 089/2235 44 | 030/886 23 82 | 3695716000 |
25364H
hohe Beanspruchung und Abriebfestigkeit beim Material. Bei diesen Temperaturen entwickeln sich noch keine beanspruchte
keramische Bindemittel, sondern die Bindefestigkeit ist so stark auf das vom verwendeten Zement
erhaltenen begrenzt.
Ein mittlerer Temperaturbereich von 260 bis 1100°C
für solche Anwendungen giesfähiger Stoffe scheint Portlandzement als Bindemittel ganz unbrauchbar zu sein,
wenn das Bindemittel nicht wie feuerfestes Material die verwendeten Aggregate aufweist. Es werden Stoffe aus
Chromerz oder geschmolzenen oder hoclrkalzinierten Aluminiumoxydzement
verwendet, wie das verwendete Bindemittel verwendet, bei dem hohe Festigkeit und Abriebfestigkeit
erwünscht sind. Obwohl diese Stoffe eine begrenzte Aufnahme gefunden haben, waren Erzeugnisse,
die bei niedrigen und mittleren Temperaturbereichen gute Eigenschaften haben, erhältlich.
Über dem 11000O Bereich sind viele kohlenstoffhaltige
feuerfeste Stoffe vorgeschlagen worden, die aber sehr
unterschiedliche Fachteile aufweisen, die eine weitläufige Benutzung stark einschränken. Feuerfeste Stoffe
aus festem Kohlenstoff und Graphit sind sehr teuer und verbrauchen sich in Luft oder in Sauerstoff bei hohen
Temperaturen sehr rasch. Sie sind auch gute Wärmeleiter und ermöglichen somit unerwünscht den raschen Verlust
übermäßiger Ofenhitze. Ein noch weiterer Nachteil ist der, daß da Graphit und amorpher Kohlenstoff eine verhältnismäßig
hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, ihre Verwendung in elektrisch beheizten Ofen stark beschränkt
ist, wo eine Isolation gegen Stromfluß von größter Wichtigkeit ist. Wenn Kohlenstaub oder Graphit
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mit anderen feuerfesten Stoffen zum Niedrighalten der Kosten gemischt wird, während die unerwünschten Wirkungen
wie Oxidation so klein wie möglich gehalten werden sollen, wird viel geopfert und wenig gewonnen.
Die USA-Patentschrift 1.455.748 zeigt ein Beispiel
früherer Mischungen von Kohlenstoff (oder allgemein ein kohlenstoffhaltiges Material) und Magnesia oder
Kieselerde und Lehm zum Herstellen eines feuerfesten, gießfähigen Stoffs zum Verwenden als Auskleidung von
Induktionsöfen. Die -USA-Patentschrift 2.141.600, zeigt einen Schritt vorwärts in der Technik gegenüber dem
Mischen nach der USA-Patentschrift 1.455.748. Die letztgenannte Patentschrift ist auf einen feuerfesten Stoff
BL\i8 Magnesia gerichtet, dem ein amorpher Kohlenstoff,
Graphit oder möglichst Silikonkarbid, ein Bindewirkstoff und ein Pließmaterial zugefügt ist. Die USA-Patenschrift
3·164.482 zeigt den Zusatz von Kalziumaluminat
mit Mischungen von sehr fein verteiltem Silikonkarbid.
Im allgemeinen befindet sich die maximale Behandlungstemperatur, bei der die bisherigen gießfähigen Stoffe
brauchbar waren, wegen des übermäßigen Schrumpfens und
des heißen Bruchmoduls oderhalb über dieser Temperaturen im Bereich von 1470 bis 153O0C. Es hat sich als wünschenswert
herausgestellt, eine gießfähige Zusammensetzung zu entwickeln, die den '.
wiederstehen können.
wiederstehen können.
entwickeln, die den Betriebstemperaturen von etwa 175O0O
Gemäß der Erfindung werden die Festigkeit und die Volumenstabilität
bei hohen Temperaturen von feuerfesten, gießfähigen Stoffen mit feuerfesten Zusätzen und einem
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Kalziumaluminatzement durch. Aufnahme einer verhältnismäßig
geringen Menge von Rohsilikonkarbid in der Füllung verbessert. Ein Minimum von etwa 1 Gewichtsprozent
auf der Basis des Gewichts des festen Bestandes der sich ergebenden Mischung reicht aus, um eine Verbesserung
dieser Eigenschaften mit einer Menge von $ bis 7% Bestandteilen des bevorzugten Zusatzes zu erbringen.
Das Silikonkarbid kann in Mengen bis zu 10% zugefügt
werden, wenn dies erwünscht ist, ist aber nicht notwendig. Das Silikonkarbid soll auch im allgemeinen durch
ein 14-Maschensieb hindurch gesiebt werden.
Der Hitzebeständige, bei der Herstellung von gießfähigen Stoffen zur Verwendung bei hohen temperaturen benutzte
Zement ist nach der Erfindung Kalziumaluminatzement und enthält etwa 20 bis 30 Gewichtsprozent auf Feststoffbasis.
Solche Zemente sind im Handel erhältnich und besitzen so verwendet ein Verhältnis von CaO zu AIoO, von
etwa 1 zu 4, wenn auch höhere oder niedrigere Verhältnisse ebenfalls verwendet werden können. Bei den gegebenen
Beispielen wurde ein hoher Aluminatzement benutzt. Im allgemeinen wird der Zement in einer Größe benutzt,
die durch, ein 100 Maschen-Tyler-Sieb hindurch geht, wobei
über die Hälfte von ihm feiner als 200 Maschen ist.
Das hitzebeständige Aggregat befindet sich im gießfähigen Stoff in einer Menge von etwa 60 bis 79 Gewichtsprozent
auf der Basis von Feststoffgehalt des gießfähigen Stoffs. Vorzugsweise wird ein Aggregat wie kalziniertes
oder gebranntes Alumina, kalziniertes Bauxit, kalziniertes Kyanit, kalziniertes Kaolin oder kombinationen
von diesen verwendet. Stoffe wie diasporitischer Lehm können ebenfalls verwendet werden. Die Aggregate
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werden vorzugsweise so bemessen, daß ein Übermaß von + 65 Maschen besteht. Chromerz, das mit den Bestandteilen
des Kaiziumaluminatzemente unerwünscht zu reagieren versucht und durch Silikonkarbid zu reduzieren versucht, soll nicht verwendet werden.
Das besonders bemessene Silikonkarbid ist der wichtige Bestandteil in der Mischung. Durch Halten des Silikonkarbids
in der Partikelgröße von + 35 Maschen wird es nicht auf einen größeren Maße mit dem Kalziumaluminatzement
reagieren, um ein SiOp -AIpCU -CaO einer Schmelzphase
niedriger Temperatur herzustellen, was festgestellt wurde, um mit feinem Silikonkarbid in diesen
Mischungen aufzutreten.
Die Tabelle I unten ist ein Beispiel einer typischen und bevorzugten Größe, die das zerkleinerte Material
zum Aufbereiten von Füllungsmischungen nach der Erfindung enthält.
Tabelle | 4 | bis | I | Maschen | 38% | |
Durchgang | 10 | bis | 10 | Maschen | 15% | |
Durchgang | 28 | bis | 28 | Maschen | 10% | |
Durchgang | - 65 Maschen | 65 | 37% | |||
Beispiel 1: Beispielsweise Mischungen werden unter Verwendung
von Abstufungen verschiedener Größen für das Rohmaterial zubereitet. Die Mischungen D und E werden
mit demselben Eoalinstaub wie die Mischungen C und 5 bzw. 7% Silikonkarbid bearbeitet. Die interessierenden
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Eigenschaften und somit die gemessenen sind heiß bruchmoduliert bis zu 13600C und dimensionaler Stabilität
bis I5OO0 und 16300G heiß Bruchmodul. Keine der Veränderungen
bei Staub oder Zusammensetzung besitzt eine erhebliche schädliche Wirkung bei heißem Bruchmodul.
Alle feineren Koalinstäube zeigen eine größere Schrumpfung im Vergleich mit dem Rohstaub in der Mischung A
nach dem Heizen auf I5OO0 und 16300G. Größere Zusätze
von Silikonkarbid bis 7% verringern das Schrumpfen etwas, wenn das Kaolin so fein wie 65 Maschen war.
Die Ergebnisse finden sich in Tabelle II:
Mischzahl
Kalziniertes Kaolin (4/14 Maschen) 40% -
Alumina
GA-AL-Zement
(4/28
(V65
(-6
(14/28
Herstellungsverfahren
Wasserzugabe %:
Bruchmodul bei 15000G
Wasserzugabe %:
Bruchmodul bei 15000G
" bei 25000G Dauer 5
Stunden
Größenänderung von Trocken nach Erhitzen 5 Stunden bei 1500°G
lineare Änderung %:
Volumen Änderung %:
Größenänderung von Trocken nach Erhitzen 5 Stunden bei 16300G lineare Änderung
Volumen Änderung
Volumen Änderung %:
Größenänderung von Trocken nach Erhitzen 5 Stunden bei 16300G lineare Änderung
Volumen Änderung
) ) 32 25 ) 3
8.0 1400
I3OO
-0.2 -1.5
-O.4 -2.7
40% -
40%
32
25
3
8.0 8.0
1590
1590
1040
40%
30
25
5
30
25
5
-0.8 -O.7
-4.0 -4.0
-4.0 -4.0
40% 28 25 7
8.0 8.2 1170
910
-0.5 -0.6 -0.5 -0.4 -2.4 -2.0 -2.4 -1.5
-0.9 -0.7 -4.5 -3.0
60 9 Ö 1 0/0849
25364U
Beispiel 2: Eine Anzahl von weiteren experimentellen Mischungen wird in derselben Weise wie beim Beispiel
1 bereitet. Die Mischung L mit Zusatz von 5% Silikonkarbid
(28/35 Maschen) erzeugt eine ausreichende Mischung, die alle gewünschten Eigenschaften besitzt. Weitere
Verfeinerungen (Mischung M durch R) erfolgen zum Verbessern der Menge und der Korngröße des Silikonkarbids.
Die Heißmodulproben aus den Mischungen M bis P, die alle feines - 35 Maschen Silikonkarbid enthalten,
setzten sich unter ihrem Eigengewicht bei 14-5O0C.
Das gröbere Silikonkarbid (28/35 Maschen), das in den Mischungen L, Q und R verwendet werden, ergibt gute
Resultate bei allen Tests. Die Mischung Q wird ebenfalls auf 14500C unter Reduzieren der Zustände erhitzt, um zu
bestimmen, ob eine oxidierende Atmosphäre zur dimensiopalen Stabilität dieser Mischung bei höheren Temperaturen
notwendig ist. Die Ergebnisse zeigen die Mischung 'Q, die sowohl im oxidierenden als auch im neutralen Zustand
stabilisiert werden soll. Die Ergebnisse werden in Tabelle III gezeigt:
Nummer L M N OPQR
Mischung
kalziniertes Kaolin 4/10 Maschen
Alumina, fein -14 Maschen
Silikonkarbid 28/35 Maschen
Silikonkarbid 35/65 Maschen
Silikonkarbid,D.G-fein (-65 " )
Herstellungsverfahren
Wasserzugabe in %
Bruchmodul (heiß) kg/cm 1,20
bei 8400C (Dauer 30 Std.)Av 3 0,88 1,26 1,32 1,23 1,04 0,98 -
- 8 6 09810/0849
L M N O P 'Q R
bei 109O0G (Dauer I5 Std) 0,7 0,98 1,01 0,99 0,94- 0,86 0,82
bei 13750C (Dauer 5 " ) 0,71 0,58 0,34- 0,37 0,37 0,89 0,83
bei 14800C (dauer 5 " ) 0,91 - - gesetzt - 0,12 0,03
Dimensionale Änderung von Trocken
nach. Erhitzen 5 Stunden
nach. Erhitzen 5 Stunden
bei 109O0C (Av 2) +0,3 +0,2 -0,5 0,0 +0,1 +0,2 +0,2
lineare Änderung
Volumen-Änderung
Volumen-Änderung
Tabelle IV zeigt die typischen chemischen Analysen der bei den
Beispielen verwendeten Stoffe:
Material Kalzium Tonerde kalziniertes Silikon-Aluminat
Kaolin karbid
Zement
Die Erfindung bezieht sich auf feuerfeste Betonerzeugnisse mit einem hitzebeständigen Aggregat und Kaiζiumaluminatzement
plus der Zugabe von + 35 Maschen Silikonkarbid, bei dem selche Erzeugnisse bei Temperaturen über 175O0C mit der notwendigen
Festigkeit verwendet werden können.
- Patentansprüche -
- 9 609810/0849
Claims (8)
- Patentansprüche:ni Feuerfestes Betonerzeugnis zur Verwendung bei Temperaturen bis etwa 175O°C, mit erhöhter Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß es aus etwa 20 bis 30% KaI-ziumaluminatzement, etwa 1 bis 10% Silikonkarbid und dem Ausgleich eines hxtzebeständigen Aggregats besteht und daß das Silikonkarbid von solcher Größe ist, daß praktisch alles die Größe von + 35 Maschen besitzt.
- 2. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid in Mengen von 3 bis 7% enthalten ist.
- 3. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid die Größe von - 28 bis + 35 Maschen besitzt.
- 4·. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid die Größe von -14 bis + 28 Maschen beträgt.- 10 6 0 9 8 10/0849BORO MÖNCHEN: 8 MÖNCHEN 22 ST. ANNASTR. 11 TEL.: 089/2235 44TELEX: 1-85644 INVEN dTELEGRAMM:INVENTIONBERLINTELEFON:
BERLIN
030/885 60 37
030/886 23 82BANKKONTO:
BERLINER BANK AG.
BERLIN 31
3695716000POSTSCHECKKONTO: W. MEISSNER, BLN-W 122 82-10925364U - 5. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid die Größe von - 14 bis + 35 Maschen besitzt·
- 6. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein"Übergewicht des hitzebeständigen Aggregats mit TonerdeSilikaten + 65 Maschen beträgt.
- 7. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Aggregat Tonerdematerial enthält,
- 8. Betonerzeugnis mit einem hitzebeständigen Aggregat und Kaiζiumaluminatzement, dadurch gekennzeichnet, daß von 1 bis 10% Silikonkarbid in der Größe von + 35 Maschen zugesetzt sind.Dip■·.'InJ Η. J. rresting609810/0 849
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