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BESCHREIBUNG
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Gegenstand der vorliegenden erfindung ist eine feuerfeste, in Silikatschmelzen,
insbesondere im Schmelzbasalt korosionsbeständige Metallegierung.
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Beim Schmelzen von Glas ähnlichen Silikatmatorialien, z.B. Basalt,
kommen mit der Schmelze - nebst feuerfesten keramischen Ofenausmauerungen - uach
verschiedene Vorichtungen bzw. Geräte oder deren Bestandteile wie Elektroden, Pyrometer,
Rührmittel, Plungerkolben, Ausflussringe von Speisern o. ä. in Berührung. Die Oberflächen
solcher Vorrichtungen wird bei betreffenden Betriebstemperaturen mehr oder weniger
durch die Schmelze korrodiert, Deshalb ist man bestrebt, solchc Materialien zu finden,
die möglichst wenig der Korosion ausgesetzt sind und die zugleich auch anderen daran
gestellten Anspruchen, was die Festigkeit, elektrische Eigenschaften, usw. anbetrifft,
engegenkommen.
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Bei den ursprüchglichen Elektorschmelzvorgängen wurden meistens Grapiiit-
oder Eisenelektroden (sieh z.B. US PS Nr. 1,320 247) verwendet. Da Graphit die Glasmasse
färbt, wurden andere geeignete Materialien gesucht. In der letzten Zeit fanden insbesondere
Elektroden aus Molybdän (siehe z. B.
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FR PS Nr. 1,397 385) breite Verwendung. Ebenfalls Elektroden
aus
Molibdänsilizid (siehe FR PS Nr. 1 455 512) sind bekannt.
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In Berührung mit Glasmassen mit hohem Gehalt der Oxide von mehrwertigen
Metallen, z. B. bleihaltigen Glasmassen, werden die Molybdänelektroden stark korrodiert.,
Deswegen werden zum Elektroschmelzen solcher Glasmassen Elektroden auf der Basis
von Zinnoxid mit verschiedenen Zusatzstoffen (siehe z. B: CS PS Nr. 127 328) verwendet.
Solche Elektroden sind jedoch verhältnismässig kostspielig und eignen sich basser
für niedrigere Schmelztemperaturen. Da die Molybdänolektroden durch Wirkung von
Basalthscmelzen stark korrodiert werden,. bleibt nan bei den Dasaltschmelzprozessen
bei den Graphitelek-troden oder verwendet Elektroden aus feuerfesten Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl
von der Zusammenstellung von 19-22 % Cr, 36-40 % Ni und 4,5 - 6,5 % Mo (siehe z.
B. CS PS Nr. 159 549). Bei den, eine Ccringe Infrarotstrahlungsdurchlössigkeit aufweisenden
Basaltschmelzen kann Jedoch, in der Nähe der Elektroden eine lokale übermässige
Überhitzung erfolgen, die sogar zum Schmelzen der Elektroden fuhren kann.
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Was andere, mit der Schmelze min Berührung kommende Vorrichtungen
bzw. Gerate oder deren Bestandteile wie Pyrometergehäuse, Rührmittel, Plungerkolben,
Abflusschalen usw, betrifft, ist es eine ganze Reihe von Materialien bekannt, aus
denen diese hergestellt worden, insbesondere verschiedene kerasaische Werkstoffe
auf der Basis von Aluminiumoxid
(siel;e z.B. US PS Nr. 3 711 267
oder CS PS Nr.
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148 949) und verschiedene lietalle oder deren Legierungen, von Platin
und Wolfram bis zu verschiedenen feuerfesten Stahlsorten. Platin und dessen Legierungen
mit Rhodium und anderen Metallen wie Iridium, Palladium, Titan u. a., sowie Wolfram
sind sehr kostpielig und finden nur in den Fallen Verwendung, wo besonders hohe
Anspruche an die Reinheit der Schmelze g erstellt werden, wie insbesondere beim
Schmelzen von speziellen optiscilcn und technischen Glassorten und beim Schmelzen
von Glas bei einstufiGer Glasfeserherstellung (siehe FR-PS Nr. 2 159 605, 1 521
996 und 1 465 248 oderUS PS Nr. 3 672 880 und DT-AS Nr. 1 194 585).
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Es ist auch die Verwendung einer Ni-Cr-Legierung gemäss US-PS Nr.
3 384 478 bekannt. Ein solcher Material ist jedoch nur bei niedrigerem Schmelztemperaturbereich
(d. i.
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bis zu 1350°C) anwendbar und eignet sich nicht zum herstellen von
nicht ganz vollstandig in die Schmelze einzutauchenden Bestandteilen, da seine Beständigkeit
in Gasmedien oberhalb das Glasspiegels noch niedriger ist.
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Die Erfindung. soll die erwähnten Nachteile des Standes der Technik
eliminieren und ihr liest die Aufgabe zugrunde, eine feuerfeste, in Silikatschmelzen,
insbesondere im Schmelzbasalt korrosionbeständige Metallegierung zu schaffen, die
erfindungsgemäss 60 bis 98,9 % Chrom und 1 bis 39,9 % Eisen enthalt, wobei ihr Kohlenstoffgehalt
0,1 % nicht überschreitet.
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Es wurde festgestellt, dass die feuerfestem Metallwerkstoffe mit
hohem Chromgehalt in Silikatschmelzen, insbesondere im Schmelzbasalt bis zur Temperatur
von 14500c hoch korrosionsbeständig sind und eine verhältnismässig hohe Luft- und
Gasmediumbeständigkeit bis zur Temperatur von 1350°C auweisen. Bei den betreffenden
Betriebstemperaturen bildet sich auf der Oberfläche solchor Werkstoffe eine dünne
Schicht von Chrom(III)-oxid, die sich in der Silihatsolinielze schwer löst und in
Gasmedien die fortschreitende Oxidation verhindert.
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Dio Erfindung soll weiterhin anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden.
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B e i s p i e l 1 Bei der elektrischen Beheizung von Basaltschmelze
wurden in den Seitenwänden der Speiserrinne stabförmige aus der Legierung von 69,73
'p Ciironi, 0,025 , Kohlenstoff und 30,02 % Eisen hergestellte Elektroden verwendet.
Die Elektroden wurden rnit ihren Enden durch die gegenüberliegenden Seitenwände
in die Schmelze bis etwa 20 mm eingetaucht, ohne am Durchgang durch die Wand angekühlt
zu werden. In einer Seitenwand wurden die Elektroden in Parallelschaltung an einen
Pol der einphasigen elektrischen Stronquelle und in der zweiten Wand an den zweiten
Pol derselben angeschlossen. Nach der Prozessbeendigung wurden die Elektroden aus
Ofen herausgenommen, ohne wahrnelmbare Korrosion zu zeigen.
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Iieispiol 2 Aus der Legierung gemäss Beispiel 1 wurde ein Plungerkolben
hergestellt. Dieser wurde mit einer Hälfte seiner Länge in die Bsaltschmelze in
einer Speiserrinne eingetaucht. Der Raum oberhalb des Schmelzespiegels wurde mit
einem Gasbronner auf die Temperatur von 1350°C erhitzt.
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Nach dem Betreiebsbeendigung wurde audf dem herausgenommen Plungerkolben
kein wahrnelmbare Korrosion gefunden.
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Die feuerste Metallegierung gemäss der Erfindung ist von allem für
Elektroschmelze, elektrische Zusatzheizung sowie Deschickung von Basalt o. ä. Schmelzen
bestimmt. Sie kann jedoch auch für Elektroschmelze, elektrische Zusatzheizung und
Beschickung anderer Silikatschmelzen, wie z. B.
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Emaile und verschiedener Glassorten, bei denen eventuelle Färbung
nicht nur unschädlich, sondern sogar erwünscht ist, verwendet werden.