DE2604756C2

DE2604756C2 - Feuerfeste wärmeisolierende Masse und deren Verwendung

Info

Publication number: DE2604756C2
Application number: DE2604756A
Authority: DE
Inventors: John Henry Courtenay; Martin Bernard Peter Nechells Birmingham Wardell
Original assignee: Foseco Trading AG
Current assignee: Foseco Trading AG
Priority date: 1975-02-10
Filing date: 1976-02-07
Publication date: 1984-08-30
Also published as: SE7601326L; NO760408L; FR2300052B1; FI64132B; FI64132C; CA1045261A; NO144880C; JPS51105658A; DE2604756A1; GB1517749A; NO144880B; IT1057149B; FR2300052A1; FI760314A; SE417705B; US4048134A

Description

2. Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß das Magnesiumoxid totgebrannter Magnesit ist.

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial Aluminosilikat- oder Calciumsilikatfaser, Mineralwolle, Steinwolle oder Schlackenwolle ist.

4. Masse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Fasermaterial 5 bis 7 Gew.-% der Masse ausmacht.

5. Masse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Harzbinder ein Phenol- oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder ein Gemisch von Phenol- und Harnstoff-Formaldehyd-Harzen ist.

6. Masse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Magnesiumoxid zu Olivin zwischen 4 : 6 und 6 : 4 liegt.

7. Masse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie weniger als 5 Gew.-% FeO enthält.

8. Masse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

Magnesiumoxid Olivin

Schlackenwolle
Phenol-Formaldehyd-Harz ca.

HarnstofT-Formaldehyd-Harz ca.

Bentonit
Papiemiasse

42 - 45 Gew.-%

40 - 45 Gew.-%

5-7 Gew.-%

3,5 Gew.-%

0-

2,5 Gew.-% 1 Gew.-%

0-3 Gew.-⁰/

9. Verwendung einer feuerfesten Masse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 in Form von vorgeformten Platten zur Auskleidung von Gießpfannen oder -wannen.

Die Erfindung betrifft feuerfeste wärmeisolierende Massen, enthaltend ein feuerfestes Material, ein Bindemittel und einen Faseranteil.

Es wurden nach dem bekannten Stand der Technik viele wärmeisolierende Massen vorgeschlagen, die einen Kompromiß zwischen den Faktoren Feuerfestigkeit und Beständigkeit eingehen, jedoch wurde für bestimmte Anwendungsbedingungen, insbesondere beim Auskleiden von für den kontinuierlichen Guß verwendeten Gießwannen bis jetzt keine zufriedenstellende Zusammensetzung entwickelt. Ein besonderer Nachteil, den viele der früher vorgeschlagenen typen aufwiesen, war der Zusatz an Asbest und/oder Siliciumdioxid. Dieser Zusatz erhöhte die gesundheitliche Gefahrdung des Personals, das mit der Entfernung und Beseitigung des verbrauchten feuerfesten Materials, das viel Staub erzeugte, beschäftigt war.

ίο In der FR-PS 22 16 245 ist eine wärmeisolierende Masse beschrieben, die aus einer Mischung aus feuerfestem Material, Fasern und einem oder mehreren weiteren Bestandteilen, beispielsweise einem Bindemittel, Sinterhilfsmittel, Leichtfüllstoff oder einer Mineral faser sowie Wasser besteht. Diese Druckschrift stellt sich die Aufgabe, die Verarbeitbarkeit der feuerfesten Massen zu verbessern, wobei diese Massen einen sehr hohen Anteil an Papierfasern und dadurch keine guten feuerfesten Eigenschaften aufweisen.

Die DE-AS10 59 823 betrifft ein zementartiges feuerfestes oder halbfeuerfestes Material aus Magnesia sowie je einer Bor- und Chromverbindung, wobei die Chrom- und Borverbindung in einem bestimmten Mengenverhältnis zueinander vorgesehen sind. Ein derartiges feuerfestes Material soll Probleme, die bei der Verwendung bekannter Materialien in Industrieöfen entstanden, z. B. Schrumpfung, Rißbildung und Festigkeitsverlust, vermeiden. Der Einsatz von Olivin oder Magnesiumoxid/Chromgemischen ist neben zahlreichen anderen Materialien hier lediglich als Füllstoff vorgesehen, ohne daß hierdurch irgend ein anderer Einfluß auf die feuerfesten Körper beschrieben wäre, um die Bedeutung einer bestimmten Magnesium-/Olivinmischung für die Steuerung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften eines feuerfesten Materials zu erkeanen, insbesondere deren wärmeisolierende Eigenschaften.

Aus der BE-PS 7 46 094 sind wärmeisolierendc Massen bekannt, die aus einem feuerfesten Material, einer anorganischen Faser und einem Bindemittel bestehen. Als feuerfeste Materialien sollen insbesondere solche mit einem geringen spezifischen Gewicht, sogenannte Leichtstoffe, eingesetzt werden, die die Forderung nach lang andauernder Feuerfestigkeit und Beständigkeit gegen den Angriff durch geschmolzenes Metall nicht erfüllen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile nach dem bekannten Stand der Technik zu vermeiden und solche Massen vorzustellen, die lang andauernde Feuerfestigkeit und Beständigkeit gegen den Angriff durch geschmolzenes Metall mit hoher Wärmeisolierungskapazität vereinigen. Solche Massen sollten gleichzeitig möglichst billig sein, so daß sie nach einmaligem Gebrauch fortgeworfen werden können, und sollten nach der Verwendung keine schädlichen Rückstände hinterlassen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die feuerfeste wärmeisolierende Masse die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:

a) 1 bis 11% Fasermaterial, aus bis zu 4% Zellulosefasern und bis zu 7% feuerfesten Fasern,
h) 4 bis 8% synthetisches Harz als Bindemittel,
c) 80 bis 95%eines Gemisches aus den Einzelkomponenten Magnesiumoxid und Olivin, mit einem Gewiclitsverhältnis von Magnesiumoxid zu Olivin zwischen 1 : 10 bis 4 : 1

io

20

d) und gegebenenfalls einen Gehalt an Bentonitton bis zu 1%.

Wenn das Verhältnis von Magnesiumoxid zu Olivin zu niedrig ist, ist die Beständigkeit der Masse niedrig und daraus hergestellte Platten können unter lang anhaltender hoher Temperatur und Schlackenangriff nicht verwendet werden. Wenn das Verhältnis von Magnesiumoxid zu Olivin oberhalb 4 : 1 ist, wird die Fähigkeit zum Wärmeisolieren nachteilig beeinflußt und die Kosten des Materials steigen in einen unwirtschaftlichen Bereich. Das Gewicht von Platten aus einer solchen Masse würde auch in einen Bereich kommen, in dem Platten der üblichen Größe, z. B. zum Auskleiden von Gießwannen für das kontinuierliche Gießen, insbesondere für einen Mann, schwer zu handhaben sind.

Das verwendete Magnesiumoxid ist auf übliche Weise calcinierter oder totgebranntcr Magnesit, der als übliche-, feuerfestes Material erhältlich ist. Vorzugsweise ist das feuerfeste Fasermaterial kein Asbest. Es können Aluminosilikat, Calciumsilikat, Schlackenwolle, Steinwolle und Mineralwolle oder Gemische davon verwendet werden. Vorzugsweise enthält die Masse 5 bis 7 Gew.-% feuerfestes Fasermaterial. Das synthetische Harz, das als Bindemittel dient, kann aus einer großen Anzahl zur Verwendung auf dem feuerfesten Sektor bekannter Harzbinder gewählt werden, z. B. Phenol- und Harnstoff-Formaldehydharze, Melamin-Formaldehydharze, Furanharze usw. Ein besonders bevorzugtes Bindemittel ist das Gemisch aus Harnstoff- und Phenol-Formaldehydharzen. Das Gewichtsverhältnis von Magnesiumoxid zu Olivin liegt vorzugsweise zwischen 4 : 6 und 6 : 4. Eisenoxid (FeO) liegt in der Masse als ein Bestandteil des Olivins vor und kann auch in Form von Verunreinigungen des Magnesiumoxids anwesend sein, wenn das Magnesiumoxid aus Magnesit stammt. Da FeO zur Erhöhung der Verschlackung und zur Verringerung der Feuerfestigkeit neigt, liegt der Gehalt an gesamtem FeO in der Masse vorzugsweise unter 5 Gew.-%

Eine besonders bevorzugte Klasse an Zusammensetzungen für die erfindungsgemäßen Massen besteht aus den folgenden Bestandteilen in den angegebenen Gewichtsteilen:

30

40

45

Magnesiumoxid 42 bis 45%

Olivin 40 bis 45%

Schlackenwolle 5 bis 7%

Phenol-Formaldehydharz etwa 3,5%

Harnstoff-Formaldehydharz etwa 2,5%

Bentonit 0 bis 1%

Papiermasse 0 bis 3%

Erfindungsgemäß hergestellte geformte Artikel können nach irgend einem der üblichen Verfahren zur Herstellung von faserhaltigen! feuerfestem Material hergestellt werden. Bevorzugt werden Verfahren, bei denen aus den Bestandteilen ein Schlicker hergestellt wird, ein Anteil des Schlickers in einer Form entwässert wird und so einen feuchten selbsttragenden Gegenstand ergibt und danach den Gegenstand trocknet.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1 <,,

Eine Masse wurde aus folgenden Bestandteilen (in Gew.-%) hergestellt:

Calciumsilikatfasern 5,0% Phenol-Formaldehydharz 3,5% Harnstoff-Formaldehydharz 2,5%

Papier 3,0%

Olivin (unter 355 μηι) 43,0%

Totgebrannter Magnesit 43,0% (unter 250μΓη)

und zu feuerfesten Tafeln für die Auskleidung von Gießwannen verarbeitet. Stahl der Zusammensetzung 1,6%C, l,4%Mn und 0,26%Si wurde bei derTemperatur des flüssigen Metalls in die Gießwanne von 1540° C in einem Gießzyklus von 1 ^h h gegeben. Die Tafeln wurden nicht angegriffen.

Beispiel 2

Wie in Beispiel 1 wurden Platten der folgenden Zusammensetzung (Gew.-%) hergestellt:

Papier 3,0%

Olivin (unter 150 μΐη) 26,0% Totgebrannter Magnesit 60,0%

(unter 250 μπι)

Stahl von 0,18% C, 0,60% Mn und 0,30% Si wurde durch die Gießwannen bei einer Metalltemperatur in der Gießwanne von 1545°C gegossen. Während eines 3V2- stündigen Gießzyklus war kein Verschleiß an den Platten festzustellen.

Beispiel 3

Ein Satz feuerfester Platten wurde aus folgenden Bestandteilen (in Gew.-%) hergestellt:

Calciumsilikatfaser

Phenol-Formaldehydharz

Papier

Rest Magnesiumoxid und Olivin.

2% 6%

Die Platten wurden dann geprüft, indem man sie in einen Hochfrequenz-Induktionsofen hängte, der geschmolzenen Stahl von 1650° C enthielt, der mit einer 45% SiO₂-haltigen Schlacke bedeckt war. Die Platten wurden 5 min lang so eingetaucht, daß ein Teil in Kontakt mit dem Stahl und ein anderer Teil in Kontakt mit der Schlacke war. Die PLatten wurden dann entfernt und ihre Beständigkeit gegen den Angriff von Stahl und Schlacke visuell beurteilt und mit Werten einer Skala von 0 (keine Beständigkeit gegen den Angriff) bis 10 (Platte unverändert) bewertet. Der Wert 5 wird als ausreichende Beständigkeit für die meisten Verwendungsarten der Platten betrachtet. Die mit verschiedenen Olivin-Magnesit-Gemischen erhaltenen Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle aufgeführt.:

	5	26 04 756
Tabelle I
Gew.-Verhältnis Magnesiumoxid : Olivin	Beständigkeit gegen Stahlangriff	Beständigkeit gegen Schlacken- angrilT ⁵
ganz aus Olivin	0	0
1 : 12	4	5
1 : 10	5	6 ¹⁰
1 : 1	7	7
3 : 1	8	8
4 : 1	O	9

15

Es wurde festgestellt, daß man nur dann eine genügende Beständigkeit erreicht, wenn das Verhältnis von Magnesiumoxid zu Olivin in den Bereich 1 :10 bis 4 :1 fällt.

20

25

30

4U

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerfeste, wärmeisolierende Masse, enthaltend ein feuerfestes Material, ein Bindemittel und ein Fasermaterial, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%:

a) 1 bis 11% Fasermaterial, aus bis zu 4% Zellulosefasern und bis zu 7% feuerfesten Fasern,

b) 4 bis 8% synthetisches Harz als Bindemittel,

c) 80 bis 95% eines Gemisches aus den Einzelkomponenten Magnesiumoxid und Olivin, mit einem Gewichtsverhältnis von Magnesiumoxid zu Olivin zwischen 1 : 10 bis 4 : 1

d) und gegebenenfalls einen Gehalt an Bentonitton bis zu 1%.