DE2648311C2 - Feuerfester Rohwerkstoff - Google Patents

Feuerfester Rohwerkstoff

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen feuerfesten Rohwerkstoff gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger feuerfester Rohwerkstoff ist aus der Druckschrift Harders-Kienow »Feuerfestkunde.«, Berlin 1960, Seite 768, bekannt. Hiernach kommt es bei geformten Rohlingen von Magnesia- und Chrommagnesiasteinen durch Sorelbindung mit MgCI2 bzw. MgSÜ4 zu hohen Kaltdruckfestigkeiten und Bruchfestigkeiten, so daß sich die Steine auch ohne keramischen Brand als Baustoffe benutzen lassen. Die Sorelbindung besitzt jedoch eine geringere Feuerfestigkeit als das feuerfeste Granulat des feuerfesten Rohwerkstoffes. Zu einer keramischen Bindung kommt es überhaupt hierbei erst bei einer Temperatur ab 13000C bis 14000C, jedoch bleiben auch dann noch die sich aus Magnesiumsalzen bildenden Stoffe intergranulare Bindemittel von bezüglich des Granulates geringerer Festigkeit. Man erhält dis Rohlinge bei dem bekannt gewesenen Rohwerkstoff durch Pressen bei einem Preßdruck, der im allgemeinen 1000 kp/cm2 beträgt.
Nach der DE-AS 22 33 042 ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Granulate bekannt, denen als Bindemittel Sulfitzellulose-Ablauge zugesetzt wird. Dabei wirken noch Zusätze wie Talk und Zirkoniumsilikat als Flußmittel,
Vom einleitend genannten Stand der Technik ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen als Stampfmasse geeigneten feuerfesten Rohwerkstoff vorzuschlagen, der bei seiner Verwendung in Form einer Auskleidung gegen den chemischen Angriff von Schlacken und besonders gegen die progressive Auflösung der Bindungsphase beständig ist, so daß die Körner nicht mehr freigelegt und nicht mehr zunehmend aus der feuerfesten Auskleidung herausgelöst werden können. Der Rohwerkstoff soll wahlweise sowohl zu Steinen verarbeitet werden als auch unmittelbar zur Bildung der Innenauskleidung der metallurgischen Gefäße durch Stampfen eingesetzt werden. Dabei findet in der Regel eine Schaltung zur Abgrenzung des auszustampfenden Armes Anwendung, so saß man den Rohwerkstoff auch noch gießen und -einspritzen kann. Nach dem Aushärten bietet sich die Auskleidung dann als vollständig geschlossene Fläche dar.
Zu. einer keramischen Bindungsphase kommt es, wenn die verschiedenen Körnungen des feuerfesten Granulates mit Hilfe des intergranularen Binders untereinander stabilisiert werden. Diese Stabilisierung vollzieht sich bei ausreichenden Temperaturen im Wege einer Vorwärmung oder aber beim Retrieb unter Einsatzbedingungen.
Zur Lösung der erfindungsgemäß zugrunde liegenden Aufgabenstellung kennzeichnet sich der feuerfeste Rohwerkstoff durch die Merkmale gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1, für den in den Unteransprüchen 2 bis 6 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorgeschlagen sind.
Die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 vorgeschlagene mittlere Körnung ist als eine Kornverteilung zu verstehen, bei welcher das Gewicht der über der Mittel liegenden Korngrößen dem Gewicht der darunterliegenden, kleineren Körnungen im wesentlichen gleich ist.
Die Verstärkungsmittel können einerseits verschiedene Oxide, wie AI2O3, MgO, ZrO2, SiO2 oder Cr2O3 sein. Indes eignen sich auch Silikate, wie zum Beispiel ZrSiO4 oder Chromit.
Eines oder mehrere Verstärkungsmittel der vorste- : hend genannten Art können hn Sinne der Erfindung auch in flüssiger oder kolloidaler Form eingebracht werden, wobei sie dann im Laufe der Herstellung zeirfallen und das Verstärkungsmittel in fester Form zurück bleibt.
Das Verstärkungsmittel mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen feuerfesten Eigenschaft sowie mittleren Körnung führt vor allem aufgrund der nachstehen- Ί den Vorteile zur Lösung der erfindungsgemäßen | Aufgabenstellung:
— Verringerung der Porigkeit des feuerfesten Materials,
— die Tatsache, daß das feue"·'este Oxid mit dem Binder erst nach dem Vergießen bzw. erst nach erfolgter Verschweißung durch Festkörperdiffusion unter Herstellung eines Komplexsystems reagiert, dessen Schmelzpunkt bzw. Feuerfestigkeit | deutlich höher sind als bei der reinen Bildungsphase. Dieser Vorteil war völlig unerwartet und unvorhersehbar.
— Eine erhöhte Undurchlässigkeit des feuerfesten Gemischs gegen Schlacke. Das aus der Reaktion zwischen dem feuerfesten Oxid und der Bindungsphase resultierende Komplexsystem wirkt durch seine hohe Feuerfestigkeit dem Eindringen der Schlacke zwischen die Granulatkörner entgegen. Dieser Vorteil wird noch weiter vergrößert durch den Umstand, daß das Komplexsystem als solches Ausgangspunkt einer leichten Aufblähung dieser Feststoffkörnungen unter Aufzehrung der aggressiven Flüssigkeitsphase ist, wenn Schlacke in den feuerfesten Werkstoff eindringt.
Die Herstellung einer feuerfesten Auskleidung fur ein metallurgisches Gefäß unter Verwendung üblicher gebrannter Steine, die jedoch mit Hilfe des vorbeschriebenen feuerfesten Gemischs stabilisiert und verfestigt werden, fällt mit in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Ebenfalls wird ein intergranuiarer Binder auf der Basis von Ton, Natriumsilikat bzw. Eisenoxid gegebenenfalls unter Zusatz von Phosphaten wie Mononatriumphosphat oder Polynatriumphosphat verwendet.
Der Rahmen der Erfindung wird ebenfalls nicht verlassen bei Verwendung eines komplexen Granulats, das natürlich bereits einen oder mehrere der als intergranulare Binder genannten Stoffe enthalten würde. In diesem Falle und erfindungsgemäß kann das zu bildende Gemisch als das komplexe Granulat und das Verstärkungsmittel enthaltend angesehen werden.
In dem besonderen Fall, wo Ton zum Einsatz kommt, soll dieser zweckmäßigerweise eine hohe Plastizität wie beispielsweise Moatmorillonit oder Kaolinite in feiner Körnung, und zwar von treibender Beschaffenheit, aufweisen; Ton dieser Art enthält Stoffe, die bei Erhitzung auf Temperaturen von 12000C bis BOO0C zu einer leichten Gasfreisetzung führen, die ausreicht, um das feuerfeste Gemisch, in dem diese Gase eingeschlossen sind, aufzublähen, wenn der Großteil der Poren durch eine im Zuge des Schmelzprozesses auftretende glasartige Phase verschlossen wird. Als Treibmittel wären Pyrit oder Schwefeleisen, d. h. anorganische Stoffe, zu nennen.
Die Herstellung Hes bestgeeigneten Gemischs, um einerseits eine einfache Aufbringung sicherzustellen und andererseits die besten Eigenschaften des feuerfesten Materials nach dessen Aushärtung entweder durch vorheriges Erhitzen oder unter Einsatzbedingungen des Gefäßes zu erhalten, kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen.
Die besten Ergebnisse ließen sich bei der Hersellung des Gemisches erzielen, wenn die nachstehenden Gesichtspunkte beachtet wurden:
1. wenn es sich bei der Binderkomponente um einen Feststoff handelt, der eine entsprechende Korngrößenverteilung aufweist die zunächst der Binder mit den Verstärkungsmitteln zu vermischen; das Produkt dieser ersten Mischung wird sodann dem Granulat zugemischt.
2. wenn der Binder in flüssiger Form, beispielsweise als wässerige Lösung, oder pastenartig atisteht, können die drei Bestandteile direkt und auf einmal zusammengemischt werden oder wird zuerst der Binder mit dem Granulat und anschließend das Produkt dieser ersten Mischung mit dem Verstärkungsmittel bzw. den Verstärkungsmitteln vermischt.
Das so gebildete Gemisch kann wie vorstehend ausgeführt zur Herstellung der Auskleidung eines metallurgischen Gefäßes, aber auch ab Zement für eine Auskleidung aus gebrannten Steinen oder seibst für Instandsetzungen beispielsweise durch Aufspritzen auf die Innenwand des Gefäßes benützt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Feuerfester Rohwerkstoff für die Innenauskleidung metallurgischer Gefäße, bestehend aus einem feuerfesten Granulat mit einer den Einsatzbedingun- · gen des jeweiligen Gefäßes angepaßten Basizität, Korngrößenverteilung und Zusammensetzung sowie einem intergranularen Bindemittel von geringerer Festigkeit als das Granulat, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Verstärkungsmittel ;;1 welches feuerfester als das Granulat und das intergranulare Bindemittel ist, mit einer mittleren Körnung von unter 1 ,um bis höchstens 50 μπι.
2. Feuerfester Rohwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmit- ι > tel Al2O3, MgO oder ZrO2 einzeln oder im Gemisch enthält.
3. Feuerfester Rohwerkstoff nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel außerdem Cr2Oj bzw. SiO2 enthält. -"
4. Feuerfester Roh werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Verstärkungsmittel ZrSiO4 ist.
5. Feuerfester Roh werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmit- -""> tel Chromit ist.
6. Feuerfester Rohwerkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er das Verstärkungsmittel in flüssiger und/oder kolloidaler, sich bei der Herstellung des feuerfesten Erzeugnis- s'> ses zersetzender Form aufweist.
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