DE2822653A1 - Durch hitze erhaertendes organisches bindemittel fuer feuerfeste massen und formkoerper - Google Patents

Durch hitze erhaertendes organisches bindemittel fuer feuerfeste massen und formkoerper

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Description

  • Durch Hitze erhärtendes organisches Bindemittel für feuerfeste Massen und Formkörper.
  • Die Erfindung betrifft ein durch Hitze erhärtendes organisches Bindemittel für feuerfeste Massen und Formkörper, enthaltend Phenol-Resol-Harze, sowie eine feuerfeste Stampfmasse, eine Stichlochstopfmasse insbesondere für Hochöfen und Kupolöfen und feuerfeste Formkörper, sämtlich hergestellt unter Verwendung des oben bezeichneten Bindemittels.
  • Für feuerfeste Massen und für Formkörper werden einerseits aus Gründen, die mit dem Einsatz dieser Stoffe zusammenhängen, andererseits aus Gründen der Herstellung derartiger Erzeugnisse Bindemittel benötigt, welche die Masse nach ihrer Anwendung verfestigen, die Formkörper in grünem Zustand Handhabungssicher machen und gegebenenfalls nach weiteren Behandlungen, zum Beispiel durch Wärme, die nötige Einbaufestigkeit bewirken.
  • Das meistverbreitete Bindemittel auf dem Feuerfestgebiet ist Teer, beziehungsweise Pech, dessen Bindeeigenschaften gesteuert werden können, das jedoch aus ökologischer Sicht neuzeitlichen Erfordernissen nicht mehr entsprechen kann.
  • Bindemittel für feuerfeste Stoffe auf anorganischer Basis haben den Nachteil, dass sie in den meisten Fällen die Feuerfestigkeit der Massen und Formkörper herabsetzen und häufig zur Abbindung Wasserzusätze erfordern, die auf dem Feuerfestgebiet, besonders bei heiß einbaufähigen Massen wegen der damit verbundenen Explosionsgefahr, unerwünscht sind.
  • Man hat auch bereits versucht, organische wasserfreie Bindemittel auf der Basis von Kunstharzen, zum Beispiel Phenol-Resol-Harzen, aufzubauen und Erfolge mit deren Bindefähigkeit erzielt. Diese Bindemittel und die daraus hergestellten Massen sind jedoch nur beschränkte Zeit lagerfähig; sie erhärten im allgemeinen bereits nach wenigen Wochen bei normaler Temperatur. Dies erschwert die Vorratshaltung bei Herstellern und Anwendern.
  • Besondere Schwierigkeiten treten bei Stichlochstopfmassen auf, die zum Verschluss, beispielsweise von Hochofenabstichöffnungen, eingesetzt werden und deren Anwendung mit Stopfmaschinen erfolgt, welche in unmittelbarer Nähe der Abstichrinne eingesetzt werden müssen und daher erheblicher Hitzeeinwirkung ausgesetzt sind. Dies führt in vielen Fällen zu einer vorzeitigen. Erhärtung der Masse in der Maschine. Eine Ausführliche Beschreibung einer Stichlochstopfmasse mit einem Teerbindemittel und der Probleme bei der Anwendung von Stichlochstopfmassen findet sich beispielsweise in der DAS 2 219 407.
  • Die vorliegende Erfindung will hier Abhilfe schaffen.
  • Gemäss der Beschreibung und den Patentansprüchen löst sie die Aufgabe,für feuerfeste Massen, insbesondere Stichlochstopfmassen,und für feuerfeste Formkörper ein Bindemittel zu schaffen, das im Verein mit dem auf den Einsatzzweek abgestimmten feuerfesten Grundstoffen folgende Eigenschaften entwickelt: gute und schnelle Erhärtung beim Heißeinbau, beziehungsweise beim Erhitzen der grünen Formlinge; ausreichende Volumenstabilität bei hohen Temperaturen; Temperaturbeständigkeit beim Ofenbetrieb; maschinelle Verarbeitbarkeit beim Stopfen von Abstichlöchern; Widerstandsfähigkeit gegen Erösionen und Schlacken; Lagerfähigkeit des Bindemittels einerseits, sowie der feuerfesten Massen und Grünformlinge; Unbedenklichkeit aus ökologischer Sicht.
  • Die Erfindung besteht darin, dass das Bindemittei, welches Phenol-Resol-Harz enthält, einen Gehalt an Tallöl aufweist.
  • Der Gehalt an Tallöl beträgt zweckmässig 15'- 60 Gew.%, vorzugsweise 25 - 50 Gew.%. Das Phenol-Resol-Harz soll zweckmässig einen Trockenharzgehalt von 60 - 80 Gew.% aufweisen, vorzugsweise 65- 76 Gew.%. Das Gemisch aus Phenol-Resol-Harz und Tallöl, das Bindemittel also, wird zweckmässig in Abhängigkeit vom Trockenharzgehalt mit Hilfe von Tallöl so eingestellt, dass es eine Viskosität von 150 - 400 cP, vorzugsweise 200 - 300 cP besitzt.
  • Phenol-Resol-Harze sind handelsüblich; sie sind mit unterschiedlichen Viskositäten und Trockenharzgehalten erhältlich und dienen unter anderem als Imprägnierharze für Holz.
  • Ein handelsübliches Phenol-Resol-Harz hat zum Beispiel einen Trockenharzgehalt von rund 70 %, eine Viskosität von 600 cP, einen pH-Wert von 8.i5 , eine B-Zeit bei 130 0C von 7-8 Min.
  • und eine Lagerfähigkeit bei 20°C von 3 - 4 Wochen.
  • Tallöl ist ebenfalls ein Handelsprodukt und fällt zum Beispiel bei der Herstellung von Kiefernholzzellulose nach dem Sulfatverfahren an. Es ist eine natürliche Mischung von Harzsäuren, ungesättigten Fettsäuren und nichtsauren Bestandteilen. Die Zusammensetzung schwankt etwas, je nach Herkunft. Als spezifische Kennzahlen für zum Beispiel schwedisches Tallöl werden gewöhnlich angegeben: Säurezahl 120 - 130, Verseifungszahl 135 - 150 - auch bis 170 -, Harzsäuregehalt 25 - 35 %, Unverseifbares 1o - 50 %, Verseifbarkeit entsprechend 85 - 9o %.
  • Bei der Herstellung des Bindemittels sind Abweichungen von den zuvor beispielhaft genannten Daten der Handelsprodukte in der Weise zu berücksichtigen, dass man bei einer gewünschten bestimmten Viskosität einen höheren Harzgehalt durch einen höheren Zusatz von Tallöl und umgekehrt ausgleicht. Die für die Herstellung der Massen und Formkörper geeignete Viskosität richtet sich naturgemäss nach der vorgesehenen Verarbeitung, nach dem Einsatzzweck, nach dem verwendeten Feuerfestmaterial und nach dessen Körnung.
  • Entsprechende Werte kann der Fachmann leicht durch wenige Versuche ermitteln. Ebenfalls richtet sich die Menge des einzusetzenden Bindemittels im Gemisch mit feuerfesten Grundstoffen nach diesen Kriterien. Sie wird bei Massen im allgemeinen zwischen 1o und 20 Gew.% liegen, bei Herstellung von Formkörpern auch darunter.
  • Als feuerfeste Grundstoffe können die bei diesen Techniken üblichen Stoffe zum Einsatz kommen, beispielsweise Schamotte, Klebsand, Quarzit, Ton, Korund, Bauxit, Kyanit, Kohle, Graphit, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrit (Si2ON2), MgO, Chrommagnesit, Sinterdolomit, Forsterit, Silicium, Ferrosilicium u.ä. Da das Bindemittel wasserfrei ist, beziehungsweise von etwaigem Restwasser befreit werden kann, sind auch feuchtigkeitsempfindliche Feuerfestmaterialien basischer Art verwendbar. Dies gilt für Stampfmassen, Stichlochstopfmassen und feuerfeste Formkörper. Beispielsweise seien nachfolgend zwei Rezepturen für Stichlochstopfmassen angegeben: Rezeptur 1: Ton 17 % Bentonit 2 , Kohle, o-6 mm lo , Graphit 5 % Kyanit 5 % Siliciumcarbid,o-1 mm 15 * Schamotte, o-1 mm 30 * Tallöl/Phenol-Resol-Harz-Gemisch 1:1 (300 cP) 16 % Rezeptur 2: Quarzsand. o-3 mm Io * Klebsand 55 * Anthrazit-Kohle,o-6 mm lo * Graphit 5% Silicium (metallisch) 4 * Bindemittel ( wie bei Rezeptur 1) 16 * Die Mischungen nach den obengannten Rezepturen für Stichlochstopfmassen werden zweckmässig in einer Strangpresse vorverdichtet und in dieser vorverdichteten Form den Stopfmaschinen aufgegeben. Man erreicht dadurch eine grössere Dichte und einen geringeren Verschleiss am Hochofen. Daraus resultiert ein geringerer Massenverbrauch pro Verschluss und es werden kürzere Stopfzeiten erreicht.
  • Es ist nicht erforderlich, diese Massen vor dem Stopfen oder Stampfen zu erwärmen, wie es bei teer- und pechhaltigen Massen meist erforderlich ist.
  • Zur Herstellung von Grünformkörpern werden die Mischungen aus dem Bindemittel und der feuerfesten Grundstoffe in üblicher Weise verpresst. Eine thermische Nachbehandlung der Formkörper auf 150 - 3000C bewirkt eine Erhärtung des Bindemittels durch Vernetzung, eine weitere thermische Nachbehandlung der Formkörper auf Temperaturen im Bereich von 5oo - 7000C fdhrt zur Karbonisierung des Bindemittels.

Claims (1)

  1. Patentansprüche.
    1.) Durch Hitze erhärtendes organisches Bindemittel für feuerfeste Massen und Formkörper, enthaltend Phenol-Resol-Harze, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Gehalt an Tallöl.
    2.) Bindemittel nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Gehalt an Tallöl von 15 - 60 %, vorzugsweise 25 - 50 ,.
    3.) Bindemittel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass das Phenol-Resol-Harz einen Trockenharzgehalt von 60 - 80 %, vorzugsweise 65 - 75 % aufweist.
    4.) Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es eine Viskosität von 150 - 400 cP, vorzugsweise 200 - 300 cP aufweist.
    5.) Feuerfeste Stampfmasse, e n t h a 1 t e n d feuerfeste Grundstoffe und ein Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 4.
    6.) Stichlochstopfmasse, insbesondere für Hochöfen und Kupolöfen, e n t h a 1 t e n d feuerfeste Grundstoffe und ein Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 4.
    7.) Stichlochstopfmasse nach Anspruch 6, e n t h a 1 t e n d ( in Gew.0 Ton lo - 25 Bentonit o- 2 Anthrazitkohle 8 - 15 Graphit 3 - 1o Kyanit 3 - lo SiC 5 - 20 Bauxit 15 - 35 Bindemittel 8 - 20, 8.) Feuerfeste Formkörper, hergestellt durch Erhitzen eines Gemisches aus feuerfesten Grundstoffen und einem Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 4 auf Temperaturen von 150 - 300°C.
    9.) Feuerfeste Formkörper nach Anspruch 8, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine Erhitzungsstufe bei Temperaturen zwischen Soo und 7000C,
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