DE2703159C2

DE2703159C2 -

Info

Publication number: DE2703159C2
Application number: DE2703159A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Hayashi; Masao Okayama Jp Shibuno; Chokei Bizen Okayama Jp Sawaki; Susumu Okayama Jp Okazaki
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1976-01-26
Filing date: 1977-01-26
Publication date: 1988-04-28
Also published as: JPS5290507A; FR2338911B1; SE7700300L; US4104075A; DE2703159A1; SE428295B; FR2338911A1; JPS5731546B2

Description

Die Erfindung betrifft feuerfeste Materialien, welche, bezogen auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Materials, 30 bis 70 Gew.-% eines grobkörnigen feuerfesten Gefüges, sowie als unerläßlichen Bestandteil 70 bis 30 Gew.-% einer Bindestruktur für das grobkörnige Gefüge, in der in situ gebildetes Aluminiumoxid und Siliciumcarbid enthalten sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser feuerfesten Materialien.

Bisherige feuerfeste Aluminiumoxid-Siliciumcarbid-Materialien, wie sie in der DE-PS 25 44 675 beschrieben werden, bestanden im wesentlichen aus einem Verwachsungsgefüge aus Korund und Siliciumcarbid und wurden dadurch hergestellt, daß feines Aluminiumpulver zu einem hitzebeständigen Siliciumdioxid-Aluminium-Material zugesetzt, vermischt, geformt und getrocknet wurde und der Rohkörper in einer aus Kohlenoxidgas bestehenden Atmosphäre gebrannt wurde, wobei Siliciumcarbid und Aluminiumoxid in situ gebildet wurden. Wie in der DE-AS 13 02 921 beschrieben wird, kann vorgefertigtes Siliciumcarbid und Aluminiumoxid unter Zusatz von Flußmitteln auch durch Brennen zur Herstellung von feuerfesten hitzebeständigen Materialien verwendet werden.

Es ist bereits bekannt, daß Titannitrid als Material für Überzugszwecke verwendet wird, weil es überlegene thermische Beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie hohe Härte- und Abriebfestigkeit aufweist, und daß das Material für Überzugs- oder dekorative Zwecke mit Hilfe der Pulversintermethode hergestellt wird. Bisherige feuerfeste Materialien waren porös, benötigten in der Ausgangsmischung Titannitrid bzw. Siliciumcarbid (DE-AS 13 02 921) und benötigten Flußmittel zur Herstellung des Materials. Es ist bisher noch kein schwer schmelzbares Material oder ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials bekannt, bei dem Titannitrid bei der Herstellung in situ gebildet wird, um dem feuerfesten Material die vorstehend erläuterten guten Eigenschaften zu verleihen. Da Siliciumcarbid ebenfalls überlegene thermische Beständigkeit und Korrosionsfestigkeit sowie hohe Härte und Abriebfestigkeit ähnlich wie Titannitrid aufweist, wurde es insofern auch in weitem Maß als feuerfestes Material und Schleifmaterial eingesetzt. Siliciumcarbid neigt jedoch dazu, oxidiert zu werden, es ist daher im allgemeinen schwierig, Siliciumcarbid beim Brennen unter einer oxidativen Atmosphäre oder während des Gebrauchs unter einer oxidativen Atmosphäre zu erzeugen. Bisherige Methoden, wie in der DE-PS 25 44 675 offengelegt, benötigten eine reduktive Kohlenoxidatmosphäre, um Siliciumcarbid der Bindestruktur eines feuerfesten Materials einzuverleiben und auf diese Weise dieser die Eigenschaften von Siliciumcarbid zu verleihen. Bisher ist kein feuerfestes Material bekannt, in welchem speziell dem Siliciumcarbid Oxidationsbeständigkeit verliehen wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feuerfeste Materialien zur Verfügung zu stellen, in denen Siliciumcarbid, Titannitrid, Titancarbid mit Aluminiumoxid so verbunden sind, daß das Material die Eigenschaften einer überlegenen thermischen Beständigkeit und Korrosionsfestigkeit mit hoher Härte und Abriebfestigkeit ähnlich denen des Titannitrid besitzt, bei gleichzeitigem Schutz des Siliciumcarbids innerhalb einer bestimmten feuerfesten Bindestruktur vor Oxidation bei der in situ-Bildung von Siliciumcarbid durch Brennen und beim Gebrauch der feuerfesten Materialien.

Gegenstand der Erfindung ist ein feuerfestes Material, welches bezogen auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Materials, 30 bis 70 Gew.-% eines grobkörnigen feuerfesten Gefüges, sowie als unerläßlichen Bestandteil 70 bis 30 Gew.-% eines Bindestruktur für das grobkörnige feuerfeste Gefüge, in der in situ gebildetes Aluminiumoxid und Siliciumcarbid vorliegt, enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bindestruktur zusätzlich in situ in dieser Struktur gebildetes Titannitrid aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung des feuerfesten Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem 30 bis 70 Gew.-% eines pulverförmigen Gemisches aus den Bestandteilen der Bindestruktur, welches metallisches Aluminium, eine kohlenstoffhaltige Substanz und ein Siliciumdioxid enthaltendes feuerfestes Material enthält, mit 70 bis 30 Gew.-% eines grobkörnigen feuerfesten Gefügematerials vermischt und das erhaltene Gemisch gegebenenfalls verformt und dann gebrannt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Bestandteile der Bindestruktur zusätzlich ein pulverförmiges Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material und pulverförmiges metallisches Silicium verwendet und das Brennen bei einer Temperatur im Bereich von 1200 bis 1700°C durchgeführt.

Für die erfindungsgemäßen feuerfesten Materialien ist es charakteristisch, daß sie in situ gebildetes Titannitrid enthalten. Titannitrid selbst ist schlecht zugänglich und verursacht hohe Kosten; daher wird nicht fertiges Titannitrid in das feuerfeste Material eingeführt, sondern Titannitrid wird dem feuerfesten Material einverleibt, indem es aus natürlichen, Titanoxid enthaltenden Materialien, die leicht zugänglich sind, in dem feuerfesten Material gebildet wird. Das erfindungsgemäße feuerfeste Material enthält nämlich Titannitrid, welches gebildet wird, indem eine pulverförmige kohlenstoffhaltige Substanz (beispielsweise Graphitpulver) und metallisches Aluminiumpulver mit einem Titanoxid enthaltenden Material, wie Rutil-Mehl, Ilmenit und dergleichen vermischt werden und das erhaltene Gemisch an der Atmosphäre auf eine Temperatur von mehr als 1300°C erhitzt wird, wobei die Desoxydations- und Nitridierungsreaktion unter Bildung von Titannitrid eintreten. Das Titannitrid enthaltende feuerfeste Material zeigt überlegene Korrosionsbeständigkeit, speziell gegenüber geschmolzenem Roheisen oder geschmolzenem Stahl. Es ist allgemein gut bekannt, daß die Viskosität von geschmolzenem Roheisen in Gegenwart einer geringeren Menge an Titannitrid beträchtlich erhöht wird. Aufgrund experimenteller Ergebnisse wurde erkannt, daß die vorstehend erwähnte Korrosionsbeständigkeit des feuerfesten Materials gegenüber dem geschmolzenen Metall merklich auf dieser genannten speziellen Eigenschaft beruht. Darüber hinaus wird bei gleichzeitigem Vorliegen einer geringen Menge an Titan- und Siliciumcarbid auf dem feuerfesten Material ein oxydationsbeständiger Film ausgebildet, der nachstehend erläutert werden soll, und als Ergebnis davon wird die Oxydation von Siliciumcarbid beträchtlich inhibiert und darüber hinaus wird auch das Fortschreiten der Oxydation von Titannitrid selbst gehemmt.

Das erfindungsgemäße feuerfeste Material enthält Siliciumcarbid, welches durch Desoxydation und Carbonisierung von Silicium enthaltendem Material während des Brennens oder des Gebrauchs des Materials unter einer allgemein oxydierenden Atmosphäre gebildet wird. Bisher läßt sich die vorstehend angegebene Reaktion schwierig unter dieser Atmosphäre durchführen und wurde infolgedessen bisher nur unter einer nicht-oxydierenden oder reduzierenden Atmosphäre vorgenommen.

Erfindungsgemäß kann das Siliciumcarbid leicht auch dann in dem feuerfesten Material ausgebildet werden, wenn das Erhitzen an der Atmosphäre durchgeführt wird. Bei der Herstellung des feuerfesten Materials wird nämlich ein Siliciumdioxid enthaltdendes feuerfestes Material mit metallischem Aluminiumpulver, einer pulverförmigen kohlenstoffhaltigen Substanz (beispielsweise Graphitpulver) und metallischem Siliciumpulver vermischt und dann wird das erhaltene Gemisch an der Atmosphäre beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 1300°C erhitzt, wobei das in dem Siliciumdioxid enthaltenden Material vorliegende Siliciumoxid leicht desoxydiert und carbonisiert wird und infolgedessen Siliciumcarbid in einfacher Weise in dem feuerfesten Material ausgebildet wird.

Im Vergleich mit einem feuerfesten Material, welches im allgemeinen unter Verwendung des bisher bekannten Siliciumcarbid-Materials erhalten wird, zeigt das erfindungsgemäße feuerfeste Material die Eigenschaft, daß aufgrund des Vorliegens von Siliciumcarbid, welches sekundär aus den Siliciumdioxid enthaltenden feuerfesten Materialien, wie Feuerton, Pyrophyllit, Mullit und Siliciumdioxid- Mineral gebildet wurde, die sogenannte "Selbstbindefestigkeit" entwickelt wird und infolgedessen die Hochtemperaturfestigkeit erhöht wird, wobei speziell die Hochtemperaturfestigkeit unter einer oxydierten Atmosphäre aufgrund des gleichzeitigen Vorliegens von Titannitrid beträchtlich erhöht ist. Darüber hinaus besitzt das erfindungsgemäße feuerfeste Material eine Struktur mit geringer Gasdurchlässigkeit, wie sie bei den bekannten gebrannten feuerfesten Materialien nicht vorliegt, und die Beständigkeit des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials gegenüber korrosiven Dämpfen oder Gasen ist wesentlich höher als die von bekannten feuerfesten Materialien. Außerdem zeigt das erfindungsgemäße Material den Vorteil, daß die Wärmeleitfähigkeit gegenüber bekannten feuerfesten Materialien, die im allgemeinen aus den bisher verwendeten Siliciumcarbid-Materialien erhalten werden, wesentlich verbessert ist.

Als weiteren Bestandteil enthält das erfindungsgemäße feuerfeste Material feinkristallines Aluminiumoxid, welches durch die Oxydation von pulverförmigem metallischem Aluminium gebildet wird. Dieses Aluminiumoxid liegt in dem feuerfesten Material vor und hat keinerlei nachteilige Wirkung auf die Bindefestigkeit des vorstehend genannnten Siliciumcarbids.

Das erfindungsgemäße feuerfeste Material zeigt die Eigenschaft, daß selbst dann, wenn das in der Bindestruktur vorliegende Siliciumcarbid unter verschiedenen oxydierenden Bedingungen zu Siliciumdioxid oxydiert wird, das gebildete Siliciumdioxid leicht mit dem erwähnten feinkristallinen Aluminiumoxid reagiert, wobei Mullit gebildet wird, und daß andererseits eine geringe Menge einer amorphen Substanz gebildet wird, die sich von Verunreinigungen ableitet, welche in äußerst geringen Mengen vorliegen, und daß infolgedessen die gasundurchlässige Struktur ausgebildet wird und dadurch die Oxydation von Siliciumcarbid verhindert wird.

Bei dem bisher bekannten feuerfesten Material, welches allgemein Siliciumcarbid als Bindemittel enthält, wird bei der Oxydation in den meisten Fällen durch die Bildung eines kristallinen Siliciumdioxids eine Volumenänderung verursacht und infolgedessen ist die Verschlechterung der Bindefestigkeit unvermeidlich. Wenn auch andererseits in Abhängigkeit von den Bedingungen der oxydierenden Atmosphäre ein nicht kristallines Siliciumdioxid gebildet werden kann, so führt dieses amorphe Siliciumdioxid leicht zu einer geschmolzenen Flüssigkeit und auch insofern ist die Verminderung der Bindefestigkeit des feuerfesten Materials unvermeidbar. Da diese Oxydation durch die Diffusion des oxydierenden Gases durch einen Siliciumdioxid enthaltenden Film fortschreitet, kann die Oxydationsgeschwindigkeit allmählich vermindert werden, jedoch kann die Oxydation nicht vollständig verhindert werden, und es verbleibt immer noch der Nachteil, daß eine Verschlechterung der Bindefestigkeit verursacht wird. Bei dem erfindungsgemäßen feuerfesten Material wird unter oxydierenden Bedingungen Mullit gebildet, so daß keine Verschlechterung der Bindefestigkeit auftritt und im Gegenteil die Bindefestigkeit erhöht wird. Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße feuerfeste Material den Vorteil, daß selbst unter lang dauerndem Erhitzen keinerlei Volumenänderung stattfindet.

Die Ausgangsmasse zur Herstellung des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials, welches ein grobkörniges feuerfestes Gefüge und als unerläßliche Bestandteile einer Bindestruktur für die groben feuerfesten Körner Titannitrid, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid enthält, die in dem Material gebildet werden, enthält pulverförmiges, Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material, kohlenstoffhaltige Substanzen, metallisches Silicium, metallisches Aluminium und Siliciumdioxid enthaltendes feuerfestes Material, jeweils in Pulverform.

Das Ausgangsgemisch gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung des feuerfesten Materials, das ein grobkörniges feuerfestes Gefüge und als unerläßliche Bestandteile einer Bindestruktur für dieses grobkörnige feuerfeste Gefüge Titannitrid, Titancarbid, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid, die in dem Material gebildet werden, aufweist, enthält Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material, kohlenstoffhaltige Substanzen, metallisches Silicium, Siliciumcarbid, metallisches Aluminium und Siliciumdioxid enthaltendes feuerfestes Material, jeweils in Pulverform.

Als Beispiele für das Titandioxid enthaltende feuerfeste Material können Rutil-Mehl (pulverförmiger Rutil) und Ilmenit verwendet werden, speziell für Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material, das mehr als 30 Gew.-% Titandioxid enthält. Die Korngröße des Materials beträgt vorzugsweise weniger als 297 µ und insbesondere weniger als 149 µ. Die verwendete Menge des Materials beträgt 0,5 bis 10 Gew.-%, insbesondere geeeignet sind 1 bis 6 Gew.-%.

Als kohlenstoffhaltige Substanz können Graphit, Elektrodenabfall, Ruß und Koks verwendet werden, speziell kristalliner Graphit wird am stärksten bevorzugt. Die Korngröße der kohlenstoffhaltigen Substanz beträgt vorzugsweise weniger als 297 µm und, noch geeigneter, weniger als 149 µm. Die verwendete Menge dieser Substanz beträgt 0,5 bis 15 Gew.-%, besonders geeignet ist eine Menge von 1 bis 10 Gew.-%.

Die Korngröße des pulverförmigen metallischen Siliciums beträgt vorzugsweise weniger als 297 µm, insbesondere eine Teilchengröße von weniger als 149 µm ist am geeignetsten. Die Menge des pulverförmigen metallischen Siliciums beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, wobei am geeignetsten eine Menge im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% ist.

Die Korngröße des Siliciumcarbids, falls dieses verwendet wird, beträgt vorzugsweise weniger als 297 µm, insbesondere bevorzugt wird eine Korngröße von weniger als 177 µm. Die Menge des Siliciumcarbids beträgt 1 bis 25 Gew.-% und eine Menge im Bereich vn 5 bis 20 Gew.-% ist speziell geeignet.

Die Menge des metallischen Aluminiums liegt im Bereich von 1 bos 30 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 3 bis 15 Gew.-% Die Korngröße des pulverförmigen Aluminiummetalls beträgt weniger als 297 µ, speziell eine Teilchengröße von weniger als 149 µm ist besonders geeignet.

Als Beispiele für Siliciumdioxid enthaltende feuerfeste Materialien eignen sich Pyrophyllit, Feuerton bzw. Schamotte, Mullit, Siliciumdioxid- Mineral und Zirkon. Die Korngröße dieser Materialien beträgt weniger als 297 µm, speziell geeignet ist eine Korngröße von weniger als 149 µm. Die Menge dieses Materials beträgt 5 bis 20 Gew.-%, wobei am meisten bevorzugt ein Material wird, das 3 bis 15 Gew.-% Siliciumdioxid enthält.

Dem erfindungsgemäßen Ausgangsgemisch kann Aluminiumoxid selbst, beispielsweise gebranntes Aluminiumoxid, zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Bestandteilen zugesetzt werden.

Bei dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials, welches ein grobkörniges feuerfestes Gefüge und als unerläßliche Bestandteile einer Bindestruktur für dieses grobkörnige feuerfeste Gefüge Titannitrid, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid enthält, die in dem Material gebildet werden, wird ein Ausgangsgemisch, welches ein Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material, eine kohlenstoffhaltige Substanz, metallisches Silicium, metallisches Aluminium und ein Siliciumdioxid enthaltendes feuerfestes Material jeweils in Pulverform enthält, einem grobkörnigen Material zugemischt und das erhaltene Gemisch erhitzt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des feuerfesten Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das ein grobkörniges feuerfestes Gefüge sowie als unerläßliche Bestandteile einer Bindestruktur für das grobkörnige feuerfeste Gefüge Titannitrid, Titancarbid, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid, die in dem Material gebildet werden, enthält, wird ein Ausgangsgemisch, welches ein Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material, eine kohlenstoffhaltige Substanz, metallisches Silicium, Siliciumcarbid, metallisches Aluminium und ein Siliciumdioxid enthaltendes feuerfestes Material jeweils in Pulverform enthält, mit dem grobkörnigen Material vermischt und das erhaltene Gemisch erhitzt.

Das Titandioxid enthaltende feuerfeste Material, die kohlenstoffhaltige Substanz, das metallische Silicium, Siliciumcarbid, das metallische Aluminium und das Siliciumdioxid enthaltende feuerfeste Material, die bei diesem Verfahren eingesetzt werden, sind bereits vorher erläutert worden.

Als Beispiele für den grobkörnigen Füllstoff werden grobkörnige feuerfeste Materialien vom Typ Siliciumcarbid, hochfeuerfestem Aluminiumoxid, Mullit, Schamotte, Siliciumdioxid-Mineral, Magnesia, Magnesia-Dolomit oder vom Zirkon-Typ genannt. Dabei kann eines oder können mehrere der vorstehend angegebenen grobkörnigen Materialien nach der Klassierung ihrer Teilchen verwendet werden.

Bei dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials beträgt die bevorzugte Temperatur, die zur Ausbildung des vorstehend angegebenen unerläßlichen Bestandteils, der Bindestruktur, des schwer schmelzbaren Materials ausreicht, 1300 bis 1600°C, insbesondere 1400 bis 1500°C.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials wird nachstehend ausführlich erläutert.

Als Bestandteil, der die Bindestruktur des feuerfesten Materials bildet, werden zuerst 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Materials, eines feinen Pulvers des 30 Gew.-% TiO₂ enthaltenden feuerfesten Materials, beispielsweise ein natürliches Material, wie Rutil-Mehl und Ilmenit zubereitet und Graphitpulver, wie kristalliner Graphit oder Elektrodenabfall, wird dazu in einer Menge entsprechend dem 0,5- bis 3,0fachen der Gewichtsmenge von TiO₂ gegeben (Gemisch I).

Andererseits wird pulverförmiges metallisches Aluminium zu einem Pulver eines SiO₂ enthaltenden feuerfesten Materials, wie Pyrophyllit, Schamotte, Mullit oder Siliciumdioxid-Mineral in einer Menge gegeben, die dem 1,0 bis 1,5fachen der Menge von SiO₂ entspricht. 10,0 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Materials, des erhaltenen Gemisches werden mit 1,0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Materials, eines pulverförmigen metallischen Siliciums und erforderlichenfalls mit 5,0 bis 20 Gew.-% feinem Siliciumcarbidpulver vermischt (Gemisch II).

Gemisch I und Gemisch II, welche den Bindestrukturanteil des feuerfesten Materials bilden, liegen in einer Menge von 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Materials, vor. Den restlichen Anteil bildet der grobkörnige Gefügebestandteil des feuerfesten Materials.

Gemisch I und Gemisch II werden mit dem grobkörnigen Bestandteil, erforderlichenfalls gemeinsam mit einem anorganischen Bindemittel, wie Ton, oder einem organischen Bindemittel, wie Zellstoffablauge oder Harzen, vermischt.

Schließlich wird das erhaltene Gemisch auf eine Temperatur von 1300 bis 1600°C erhitzt.

Das Erhitzen dieses endgültigen Gemisches kann unter Verformen des Gemisches, Trocknen des verformten Gemisches und anschließendem Brennen vorgenommen werden, wenn ein gebranntes feuerfestes Material hergestellt werden soll. Wenn das feuerfeste Material als ungebranntes Material angewendet werden soll, so kann das vorstehend angegebene Erhitzen während der Anwendung des Materials vorgenommen werden.

Die Beschränkung des Gewichtsverhältnisses jedes der verschiedenen Materialien und Substanzen in dem erfindungsgemäßen Ausgangsgemisch und Verfahren für das feuerfeste Material ist darin begründet, daß die angestrebte Wirkung bei Mengen unterhalb des unteren Grenzwertes nicht ausreichend eintritt, und daß die angestrebte Wirkung in sehr niederem Ausmaß eintritt oder daß die Zugabe der verschiedenen Materialien und Substanzen störend wird, wenn eine Menge oberhalb des oberen Grenzwertes zugesetzt wird.

Wie bereits erläutert wurde, besteht ein wesentliches, charakteristisches Merkmal der Erfindung darin, daß pulverförmiger Kohlenstoff, insbesondere Graphitpulver, sowie auch pulverförmiges metallisches Aluminium und fein pulverisiertes metallisches Silicium, welche sehr hohe Desoxydationsfähigkeit aufweisen, dem Bindestrukturanteil einverleibt werden und daß die Wirkung erzielt wird, daß ein TiO₂ enthaltender, die Oxydation hemmender Film ausgebildet wird. Als Ergebnis davon wird auch dann, wenn das Brennen unter oxydierenden Bedingungen durchgeführt wird, der innere Anteil des feuerfesten Materials unter stark reduzierenden Bedingungen gehalten und infolgedessen ein feuerfestes Material erhalten, das hohe Beständigkeit gegen den Angriff von Alkalidämpfen, hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Angriff von flüssigen Alkalien, hohe Oxydationsbeständigkeit und praktisch keine Verschlechterung der Festigkeit zeigt, das geringe Durchlässigkeit und infolgedessen hohe Beständigkeit gegenüber der Einwirkung von Gasen und hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele ausführlicher beschrieben.

Beispiel 1

Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung von erfindungsgemäß verwendeten Ausgangsmaterialien, welche die angegebenen Mengenverhältnisse (bezogen auf Gewicht) aufweisen.

Tabelle 1

Mengenverhältnis der Ausgangsmaterialien (Gew.-%)

Diese Gemische wurden unter einem Formdruck von 9,8 × 10⁶ Pa verformt. Die scheinbare Porosität, Schüttdichte und Kaltdruckfestigkeit der Produkte, die durch Brennen dieser Formkörper bei einer Temperatur von 1500°C während 5 Stunden gebildet worden waren, wurde gemessen und dabei die in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse erzielt.

Tabelle 2

Dichte und Druckfestigkeit nach dem Erhitzen auf 1500°C

Die Mengen an Titannitrid, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid in den Produkten, welche durch Brennen der vorstehend angegebenen Formkörper bei einer Temperatur von 1200 bis 1700°C während 5 Stunden gebildet worden waren, wurden bestimmt. Auf diese Weise wurde die jeweilige Wirkung der Brenntemperatur auf die gebildeten Mengen an Titannitrid, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid in der Bindestruktur der Produkte in Form der Röntgenbeugungsintensitätsverhältnisse in den Tabellen 3, 4 und 5 aufgezeigt.

Tabelle 3

Wirkung der Brenntemperatur auf die Menge des gebildeten TiN in der Matrix (Intensitätsverhältnis der Röntgenstrahlenbeugung)

Tabelle 4

Wirkung der Brenntemperatur auf die gebildete Menge an SiC in der Matrix (Intensitätsverhältnis der Röntgenstrahlenbeugung)

Tabelle 5

Wirkung der Brenntemperatur auf die gebildete Menge an Al₂O₃ in der Matrix (Intensitätsverhältnis der Röntgenstrahlenbeugung)

Beispiel 2

Tabelle 6 zeigt die Zusammensetzung von erfindungsgemäßen Ausgangsgemischen, welche, bezogen auf das Gewicht, die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufweisen. Diese Ausgangsgemische wurden unter einem Formdruck von 69 × 10⁶ Pa verformt und danach wurden die Eigenschaften der Produkte gemessen, die durch Brennen dieser Formkörper bei einer Temperatur von 1400°C an der Luft als Atmosphäre erhalten worden waren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.

Tabelle 6

Mengenverhältnis der Ausgangsmaterialien (Gew.-%)

Tabelle 7

Physikalische Eigenschaften der erhaltenen Produkte

Claims

1. Feuerfestes Material, welches, bezogen auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Materials, 30 bis 70 Gew.-% eines grobkörnigen feuerfesten Gefüges, sowie als unerläßlichen Bestandteil 70 bis 30 Gew.-% einer Bindestruktur für das grobkörnige feuerfeste Gefüge, in der in situ gebildetes Aluminiumoxid und Siliciumcarbid vorliegt, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindestruktur zusätzlich in situ in dieser Struktur gebildetes Titannitrid aufweist.

2. Feuerfestes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindestruktur für das grobkörnige feuerfeste Gefüge zusätzlich Titancarbid enthält.

3. Feuerfestes Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das grobkörnige feuerfeste Gefüge aus mindestens einem Material des Typs Siliciumcarbid, hochtonerdehaltigem Material, Mullit, Schamotte bzw. Feuerton, Siliciumdioxid-Mineral, Magnesia, Magnesia-Dolomit oder Zirkon besteht.

4. Verfahren zur Herstellung des feuerfesten Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem 30 bis 70 Gew.-% eines pulverförmigen Gemisches aus den Bestandteilchen der Bindestruktur, welches metallisches Aluminium, eine kohlenstoffhaltige Substanz und ein Siliciumdioxid enthaltendes feuerfestes Material enthält, mit 70 bis 30 Gew.-% eines grobkörnigen feuerfesten Gefügematerials vermischt und das erhaltene Gemisch gegebenenfalls verformt und dann gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bestandteile der Bindestruktur zusätzlich ein pulverförmiges Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material und pulverförmiges Silicium verwendet und das Brennen bei einer Temperatur im Bereich von 1200 bis 1700°C durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Brennen bei einer Temperatur von 1300 bis 1600°C, vorzugsweise 1400 bis 1500°C durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Titandioxid enthaltendes feuerfestes Material pulverförmigen Rutil oder Ilmenit einsetzt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als kohlenstoffhaltige Substanz Graphit, Elektrodenabfälle, Ruß oder Koks einsetzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Siliciumdioxid enthaltendes feuerfestes Material Pyrophyllit, Schamotte, Mullit oder Siliciumdioxid-Mineralien einsetzt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bestandteile für die Bindestruktur, bezogen auf das feuerfeste Material, 0,5 bis 10 Gew.-% des Titandioxid enthaltenden feuerfesten Materials, 0,5 bis 10 Gew.-% des pulverförmigen metallischen Siliciums, 1 bis 30 Gew.-% pulverförmiges metallisches Aluminium, 5 bis 20 Gew.-% des pulverförmigen Siliciumdioxid enthaltenden Materials und 0,5 bis 15 Gew.-% der pulverförmigen kohlenstoffhaltigen Substanz einsetzt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem 1 bis 25 Gew.-% Siliciumcarbid verwendet.