DE2536414A1 - Feuerfestes betonerzeugnis - Google Patents

Feuerfestes betonerzeugnis

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DE2536414A1 DE19752536414 DE2536414A DE2536414A1 DE 2536414 A1 DE2536414 A1 DE 2536414A1 DE 19752536414 DE19752536414 DE 19752536414 DE 2536414 A DE2536414 A DE 2536414A DE 2536414 A1 DE2536414 A1 DE 2536414A1
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Description

Meissner & Meissner 2 5 3 6 U H
PATE NTANWALTS BÜRO
BERLIN — MÜNCHEN
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
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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.
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:
Tabelle II:
Mischzahl
Kalziniertes Kaolin (4/14 Maschen) 40% -
Alumina
GA-AL-Zement
(4/28
(V65
(-6
(14/28
Herstellungsverfahren
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
) ) 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
1040
40%
30
25
5
-0.8 -O.7
-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
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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:
Tabelle III
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
Tabelle III
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
bei 109O0C (Av 2) +0,3 +0,2 -0,5 0,0 +0,1 +0,2 +0,2 lineare Änderung
Volumen-Änderung
Tabelle IV zeigt die typischen chemischen Analysen der bei den Beispielen verwendeten Stoffe:
Tabelle IV
Material Kalzium Tonerde kalziniertes Silikon-Aluminat Kaolin karbid
Zement
Zusammenfassung:
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)

  1. 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. 2. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid in Mengen von 3 bis 7% enthalten ist.
  3. 3. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid die Größe von - 28 bis + 35 Maschen besitzt.
  4. 4·. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid die Größe von -14 bis + 28 Maschen beträgt.
    - 10 6 0 9 8 10/0849
    BORO MÖNCHEN: 8 MÖNCHEN 22 ST. ANNASTR. 11 TEL.: 089/2235 44
    TELEX: 1-85644 INVEN d
    TELEGRAMM:
    INVENTION
    BERLIN
    TELEFON:
    BERLIN
    030/885 60 37
    030/886 23 82
    BANKKONTO:
    BERLINER BANK AG.
    BERLIN 31
    3695716000
    POSTSCHECKKONTO: W. MEISSNER, BLN-W 122 82-109
    25364U
  5. 5. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonkarbid die Größe von - 14 bis + 35 Maschen besitzt·
  6. 6. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein"Übergewicht des hitzebeständigen Aggregats mit TonerdeSilikaten + 65 Maschen beträgt.
  7. 7. Betonerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Aggregat Tonerdematerial enthält,
  8. 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. rresting
    609810/0 849
DE2536414A 1974-08-14 1975-08-13 Feuerfestes Gemisch und daraus hergestelltes Betonerzeugnis Expired DE2536414C3 (de)

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