DE2601446A1

DE2601446A1 - Verfahren zur herstellung von gebrannten feuerfesten formkoerpern

Info

Publication number: DE2601446A1
Application number: DE19762601446
Authority: DE
Inventors: Freimuth Dipl Ing Haberl
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1975-01-20
Filing date: 1976-01-16
Publication date: 1976-07-22
Also published as: ES444118A1; SE7514635L; FR2297821A1; AT349964B; ATA37575A; FR2297821B1; DE2601446C2; IT1057055B; GB1533743A; SE410790B

Description

VEITSCHER MAGNESITWERKE-ACTIEN-GESELLSCHAFT, WIEN (ÖSTERREICH)

Λ-1Ο1Ο Wien, Schubertrinr; 10-12

Verfahren zur Herstellung von gebrannten feuerfesten Formkörpern

Die Erfindung bezieht sich auf gebrannte feuerfeste Formkörper bestehend aus Magnesia und Chromerz.

Das Zulegieren von Chromerz zu Sintermagnesia ist eine seit langem bekannte Maßnahme, um feuerfeste Formkörper mit guter Temperaturwechselbeständigkeit zu erhalten. Bei kalkreichen Magnesiasorten ist jedoch die dadurch erzielbare Erhöhung der Temperaturwechselbeständigkeit nicht ausreichend. Da aber diese Magnesiasorten andere wertvolle Eigenschaften aufweisen, ist man aus Gründen einer wirtschaftlichen Rohstoffverwertung bestrebt, auch aus derartigen Magnesiamaterialien Steine mit verbesserter Temperaturwechselbeständigkeit zu erzeugen.

Die Erfindung beschäftigt sich demnach mit dem Problem, die Temperaturwechselbeständigkeit gebrannter Magnesiachromsteine aus kalkreichen Magnesiasorten weiter zu verbessern.

Nach der Erfindung gelingt die Lösung dieser Aufgabe durch den Zusatz von magnesiumsilicatreichem Material, und zwar Serpentin, Talk und/oder Olivin, in einer bestimmten, nicht zu groben und nicht zu feinen Körnung.

Gebrannte Magnesiachromsteine mit magnesiumsilicatreichen Zusätzen sind bereits aus der US-PS 2 o26 088 bekannt; dabei wird jedoch die Anwendung kalkarmer oder kalkfreier Magnesia angestrebt und der magnesiumsilicatreiche Zusatz wird in sehr feinteiliger Form, z.B. in der Feinheit unter o,21 mm, eingesetzt, um im Formkörper ein kristallines Netzwerk aus Magnesiumsilicatverbindungen auszubilden, welches die feuerfesten Körner verbinden und die Heißfestigkeit des Formkörpers erhöhen soll. Magnesiumsilicatzusätze in derartiger Feinheit führen aber bei

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dem nach der Erfindung eingesetzten Magnesiamaterial nicht zu einer Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit, wie die in der Folge beschriebenen Vergleichsversuche zeigen.

Aus der OE-PS 16o 685 sind gebrannte feuerfeste Formkörper bekannt, bestehend aus Chromit, der bis zu etwa 5o Gew.-% durch Magnesia ersetzt sein kann, und mit einem Gehalt von 5 bis 5o Gew.-% an magnesiumsilicatreichem Material, wie Olivin. Auch in diesem Pail wird der Magnesiumsilicatzusatz hauptsächlich in feinteiliger Form unter o,2 mm eingesetzt, was nicht zu einer Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit führt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebrannten Formkörpern durch Formen und Brennen einer Mischung aus 6o bis 95 Gewichtsteilen Magnesia, 4o bis 5 Gewichtsteilen Chromerz und einem magnesiumsilicatreichen Zusatz aus Serpentin, Talk und/oder Olivin und kennzeichnet sich dadurch, daß die Magnesia mit einem CaO-Gehalt in Gew.-% von mindestens o,5 + 1,87.S, wobei S den SiO₂~Gehalt der Magnesia in Gew.-% bedeutet, und einem Fe₃O₃-GeIIaIt von mindestens 2 Gew.-% eingesetzt wird, daß der magnesiumsilicatreiche Zusatz in einer Menge von 1 bis Io Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 8 Gew.-%, der Mischung und in einer Körnung unter 4 mm, vorzugsweise unter 2 mm, eingesetzt wird, wobei der Anteil des Zusatzes unter o,2 mm maximal 3o Gew.-% der Zusatzmenge beträgt, und daß die aus der Mischung geformten Formkörper bei einer Temperatur von 14oo bis 165o°C, vorzugsweise bei^l55o°C, gebrannt werden.

Das eingesetzte Magnesiumsilicatmaterial wird beim Steinbrand gegebenenfalls entwässert, soweit es sich um Hydrosilicate, wie Serpentin, handelt, und die entstandenen Silicatrelikte sind im gebrannten Formkörper zum Großteil nur angelöst und von breitenHohlraumaö£e.n umgeben. In geringen Mengen sind die SiIicatkörner unter Hinterlassung von Poren im Grundmaterial aufgelöst. Dadurch ist eine Heterogeriität des Steingefüges erreicht, welche auch bei Magnesiachromsteinen aus kalkreicher Magnesia zu einer Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit führt.

Aus den entstandenen Silicatrelikten und Poren kann auch am gebrannten Formkörper durch eine mineralogische Untersuchung an Hand von Schliffbildern die Korngröße des eingesetzten Magnesiumsilicatmaterials festgestellt werden.

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Unter kalkreicher Magnesia ist in vorliegendem Zusammenhang ein Magnesiamaterial zu verstehen, das um mindestens o,5 Gew.-% mehr CaO enthält, als zur Umsetzung der in der Magnesia vorhandenen Kieselsäure (SiO₂) zu Dicalciumsilicat erforderlich ist.

Der Eisengehalt des magnesiumsilicatreichen Zusatzes, berechnet als FeO, soll maximal Io Gew.-% der Zusatzmenge betragen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der magnesiumsilicatreiche Zusatz in einer Menge von 5 Gew.-% der Mischung eingesetzt.

Die besten Ergebnisse hinsichtlich der Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit werden erzielt, wenn der magnesiumsilicatreiche Zusatz in einer Körnung von o,2 bis 1,5 mm eingesetzt wird. Der magnesiumsilicatreiche Zusatz kann im Rohzustand oder in vorgeglühtem Zustand eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiele und Vergleichsversuche;

Als Grundmaterialien wurden eine Sintermagnesia, die aus eisenreichem Naturmagnesit durch einen Sinterbrand bei Temperaturen über 16oo C erhalten wurde, ein Chromerz und ein Serpentin, ungebrannt, verwendet. Diese Grundmaterialien wiesen folgende chemische Analyse auf:

	Sintermagnesia	M	Chromerz	It	Serpentin	Il
Glühänderung	- o,l Gew.-%	It	-l,o Gew.-%	Il		Il
SiO₂	o,5		4,5	It	-11,5 Gew	ti
Al₂O₃	o,4	It	28,3		36,0
FeO	-	Il	13,o	It	0,8	It
Fe₂O₃	5,8	Il	-	Il	7,o	It
CaO	4,o		o,2	U	-	It
MgO	89,2	2o,o	o,3
Cr₂O₃		33,o	44,o
o,4

An den aus diesen Materialien nach den nachstehenden Rezepturen hergestellten Steinen wurde die Temperaturwechselbeständigkeit nach der Methode der Luftabschreckung bestimmt, bei der Prüfkörper von Normalsteinformat (25ο χ 125 χ 65 mm) in einem Ofen von 95o°C 55 Minuten ia»g aufgeheizt werden, worauf die

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Steine außerhalb des Ofens 5 Minuten lang mittels Preßluft angeblasen werden. Dieser Vorgang des Aufheizens und anschließenden Abschreckens wird so oft wiederholt, bis ein Bruch der Steine eintritt. Die Anzahl der Abschreckungen, die ein Stein bis zum Bruch ausgehalten hat, ist das Maß für die Temperaturwechselbeständigkeit. Hat ein Stein loo derartigen Abschreckzyklen ohne Bruch standgehalten, so wird die Prüfung dieses Steines beendet und als Maß der Temperaturwechselbeständigkeit >loo Abschreckungen vermerkt. Es wurden jeweils zwei Steine gleicher Rezeptur dieser Prüfung unterworfen und die bezüglichen Werte der Temperaturwechselbeständigkeit (TWB) in den nachfolgenden Tabellen angegeben. Ferner sind in den Tabellen die Meßwerte für die Druckfestigkeit bei Raumtemperatur (DF bei RT) und die offene (scheinbare) Porosität der Steine wiedergegeben.

Versuchsreihe 1:

Die Grundmaterialien wurden in folgender Kornverteilung zur Steinherstellung verwendet:

Sintermagnesia	1	,1 - 1	τπτη	2o	Gew.-
S intermagnes ia	O	ο - o,l	mm	4o-25	Il
Sintermagnesia		,7 - 1,5	mm	2o	Il
Chromerz	0	ο - o,7	mm	7	Il
Chromerz		ο - 1,5	mm	13	Il
Serpentin,ungebrannt (25 Gew.-% <o,2 mm)		mm	0-15	It

Entsprechend dem Serpentinzusatz wurde die Sintermagnesia-Kornfraktion o,l - 1 mm zwischen 4o und 25 Gew.-% variiert. Die mit einem temporären Bindemittel (Magnesiumsulfat) vermischte Steinmasse wurde unter einem Preßdruck von lloo kp/cm² zu Steinen von Normalsteinformat verpreßt, welche dann bei einer Temperatur von etwa 16oo°C 4 Stunden l*&g (Auf- und Abkühlzeiten nicht eingerechnet) gebrannt wurden.

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2Λ Γι ■ * / ."* 6 υ ι ^4 ο

In Abhängigkeit von der Menge des Serpentinzusatzes wurden folgende Prüfwerte ermittelt:

	Gew.-%	wendet:	1 - 3	wurde	0	*lo	5	Io	15
		Sintermagnesia	o,l - 1		2o; 1		oj7loo	7I00; 29	7; 7 loo
	Abschreckungen	Sintermagnesia	ο - ο	mm	71o		49o	38o	325
	kp/cm	Sintermagnesia	o,7 - 1	mm	21,8		22,7	23,2	23,1
Serpentin ο - 1,5 mm,	Vol.-%	Chromerz	ο - ο	,1 mm		folgende
TWB		Chromerz	ο - 1	,5 mm		Kornverteilung ange-
DF bei.RT	Zur Steinherstellung			,7 mm	2o
offene Porosität	Serpentin, ungebrannt		,5 mm	3o-15	Gew.-%
Versuchsreihe 2:			2o	Il
11	Il
19	Il
Ο-15	Il
Il

. (25 Gew.-% <o,2 mm)

Die Steinherstellung erfolgte wie bei Versuchsreihe 1, jedoch wurde der Steinbrand bei etwa 155o°C durchgeführt. An den Steinen wurden folgende Prüfwerte ermittelt:

Serpentin o-l,5 mm , Gew.-%	O	5	Io	15
TWB Abschreckungen DF bei RT kp/cm offene Porosität Vol.-%	4; 36 4o5 23,3	>loo; -7loo 355 23,8	>loo; 23 33o 23,9	12; >loo 275 25,1

Versuchsreihe 3:

Um den Einfluß der Körnung des Serpentinzusatzes auf das Endprodukt aufzuzeigen, wurden Serpentinzusätze unterschiedlicher Kornfraktion in einer Menge von jeweils 5 Gew.-% angewendet. Die Steinherstellung erfolgte nach der Rezeptur und dem Herstellungs~ gang der Versuchsreihe 1, wobei jeweils die dem Serpentinzusatz körnungsmäßig entsprechende Sintermagnesiafraktion um 5 Gew.-%

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vermindert wurde. Die Temperatur beim Steinbrand betrug etwa 155o C. An den Steinen wurden folgende Meßergebnisse festgestellt:

Serpentinzusatz	0 Gew.-%	5 Gew.-%	1,5-2	o,7-1,5	o,2-o,7	o-o,2	O-1.5 (25%<O,2)
Körnung des Serpentins mm		6o; 8 315 23,7	•7I00; >loo 3o5 -23,9	>loo; 7I00 335 24,o	lo; 2 44o 22,9	t-Ioo; 85 32o 23,7
TWB ο DF bei RT kp/cm offene Porosität Vol.%	15; 55 575 23,3

Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen, daß durch den aus den Vorveröffentlichungen bekannten Zusatz in einer Körnung von 0 bis 0,2 mm keine Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit eintritt, wogegen dies beim Zusatz in erfindungsgemäßer Körnung deutlich festgestellt werden kann.

Wie aus den Versuchsreihen ersichtlich, tritt durch den magnesiumsilicatreichen Zusatz nach der Erfindung eine deutliche Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit sowie eine Erhöhung der offenen Porosität und eine geringfügige Erniedrigung der Festigkeit bei Raumtemperatur ein. Durch die höhere Porosität wird eine bessere Isolierfähigkeit gewährleistet. Der vom silicathältigen Zusatz herrührende höhere silicatische Nebenphasenanteil verbessert bei diesen Steinen die Ansatzbereitschaft von Klinker in Zementdrehöfen. Die Steine eignen sich daher insbesondere zur Auskleidung nicht zu heißer Zonen von Zementdrehofen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

■ 1. Verfahren zur Herstellung von gebrannten feuerfesten Formkörpern durch. .Formen und Brennen einer Mischung aus 60 bis 95 Gewichtsteilen Magnesia, 40 bis 5 Gewichts— teilen Chromerz und einem magnesiumsilicatreichen Zusatz aus Serpentin, Talk und/oder Olivin, dadurch g e k e η η —

. zeichnet, daß man eine Magnesia mit einem CaO-Gehalt in Gew.-^ von mindestens 0,5 + 1,87.0 (S = SiO -Gehalt der Magnesia in Gew.-?£) und einem 'Fe O_v-Gehalt von mindestens 2 Gew.-^ verwendet, 1 bis 10 C-ew.~$, vorzugsweise 3 bis 8 Gew,-^f/o, insbesondere 5 Gew.-,'ό magnesium— silicatreicher Zusatz in einer Körnung unter 4 mm, vorzugsweise unter 2 mm, zusetzt, v/ob ei der Anteil des Zusatzes unter 0,2 mm maximal 30 Gew.—$ der Zusatsmenge beträgt, und bei 1400 bis 165O⁰C, vorzugsweise bei>~'1550^OC_r brennt.

g e Ic e η η —

2 ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch zeichnet, daß man einen magnesiumsilicatreichen Zusatz mit einem Eisengehalt, berechnet als FeO, von maximal 10 Gew.-/£ der Zusatzmenge verwendet.

3* Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen magnesiumsilicatreichen Zusatz in einer Körnung von 0,2 bis 1,5 mm verwendet.

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