DE2927993A1

DE2927993A1 - Vibrierbares plastisches feuerfestgut

Info

Publication number: DE2927993A1
Application number: DE19792927993
Authority: DE
Inventors: George Hugh Criss; Thomas Russell Kleeb; Stephen Whitney Thrower
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1978-07-07
Filing date: 1979-07-09
Publication date: 1980-01-24
Also published as: MX153315A; FR2430284B1; IT7949419A0; AU523294B2; GB2024798B; BR7904166A; FR2430284A1; IT1116886B; CA1129443A; GB2024798A; AU4760879A

Description

Vibrierbares plastisches feuerfest gut .

Die Erfindung betrifft vibrierbare Teuerfestmassen auf der Grundlage von calziniertem Kaolin und nichtbasisehem calziniertem Eeuerfestaggregat, in welchen der Jbiteil der -325mesh-3?raktion des Ansatzes auf etwa 5o bis 45 %> eingestellt ist.

Die PeuerfesterZeugnisse sind zur Verwendung in metallurgischen Gefäßen bzw. Kesseln vorgesehen.

Beim Gießen von Peuerfestformkörpern aus feinteiligen Feuerfestmaterialien ist es im allgemeinen üblich, das Feuerfestmaterial mit einem Bindemittel und einer geeigneten Menge einer AnfeuchtflüssigkeitCeines Tempermittels) wie Wasser zu mischen· Das Tempermittel ist nötig, damit d.as Gemisch schnell in die Gießform fließt und die.formbarkeit des Gemisches gewährleistet ist. Nachdem der formkörper geformt worden ist, wird er gewöhnlich bei einer erhöhten Temperatur gebrannt, um das Tempermittel und andere flüchtigen Gehalte abzutreiben und so ein relativ poröses Produkt zu erhalten.

909884/083·

■ΟΛΟ MÖNCHEN:	TELEX:	TELEGRAMM:	TELEFON:	BANKKONTO:	POSTSCHECKKONTO:
ST. ANNASTR. 11	1 -NC44	INVENTION	BERLIN	BERLIN SI	W. MEISSNER, BLN-W
MM MÖNCHEN 22	INVEN ä	KHLIN	*oxm\mn*	BERLINERBANKAG.	12212-11»
TIL.: «Mt M 44			*m/matt*	MK71M00	" _ ■" . - . - -

Bei vielen Anwendungen werden hochdichte Feuerfest-Formkörper gefordert; daher würde die Reduzierung der Menge des Tempermittels, die für das Gemisch benötigt wird, bei Erhöhung der Dichte des Endproduktes außerordentlich vorteilhaft sein.

Ein weiteres Problem, dem man sich beim Gießen von Feuerfest-' Formkörpern gegenübersieht, ist die Schwierigkeit des Entfernens des Formkörpers aus der Formmatrize. Sehr häufig zeigt der rohe, ungebrannte Feuerfest-Formkörper die Neipning, an den Gießformwandungen zu haften, so daß die Formkonturen bei Entfernung beschädigt werden.

Erfindungsgemäß müssen das Gemisch oder die Gießformen vibriert werden, um maximale Dichten zu erreichen. Die Vorteile des Vibrationsformens gegenüber herkömmlichen Gießtechniken sind zahlreich. Da das erfindungsgemäße Feuerfestfremisch als Temper gemisch vorgegeben werden kann, sind V/assermenge, Typ und Temperatur wie auch die Mischungsparameter für den Benutzer ohne Belang. Das Feuerfestgemisch der Erfindung enthält keinen Zement; daher ist die Topfzeit kein Problem. Ein weiterer Unterschied zwischen dem erfindunprsgemäßen Feuerfestgut und herkömmlichen Gießmassen besteht darin, daß die Gießmassen eine Durchhärtung erreichen müssen, bevor die Formkörper entfernt werden. Beim Vibrationsgießen können die Formkörper unmittelbar nach Beendigung der Vibration herausgenommen werden. Die Gemische der Erfindung tragen nicht nur ihr Eigengewicht, sondern auch eine beträchtliche zusätzliche Belastung, ohne einzusinken (slumping),

Plastische Feuerfestmassen, die zum Einsatz für Vibrationstechniken geeignet sind, werden in der US-PS 4· 056 398 beschrieben. Die Masse beruht auf einem sorgfältig kontrollierten Zusatz an Bento-

909884/0831

2327993

rit und Tetranatriumpyrophosphat in Kombination mit einem oder mit mehreren aluminiumhaltigen Materialien.

Zweck der Erfindung ist die Bereitstellung einer feuerfesten plastischen Masse, die thixotrop ist und zwar sowohl dann, wenn sie frisch hergestellt wird, als auch nach längerer Lagerung.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines vibrierbaren plastischen Feuerfestgutes, das auch nach längerer Lagerung verarbeitbar bleibt. Ziel ist auch die Bereitstellung einer vibrierbaren pla- , stischen Feuerfestmasse, die nicht die Verwendung eines unbearbeiteten oder Feuerfestrohmaterials erfordert.

Erfindungsgemäß wird eine vibrierbare plastische Feuerfestmasse gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 vorgeschlagen. DieMasse enthält etwa 2 bis 4-o Gew.-% eines calzinierten Kaolins. Der Rest der Masse ist ein nichtbasisches calziniertes Feuerfestaggregat. Die Masse muß eine -325mesh-Fraktion zwischen etwa 3o bis 4-5 # aufweisen (325mesh = ö,o44- mm nach U.S.Standard Sieve Series).

Die Masse wird zu Formkörpern oder zu einer feuerfesten Auskleidung am Ort ihrer Verwendung ausgeformt, indem man die Ansatzmasse in einen begrenzten Raum bringt und dann auf den Ansatz mechanische Vibrationen einwirken läßt. Beim Herstellen der Formkörper können die Form und die Ansatzbestandteile auf einen Vibriertisch gestellt werden. Am Ort der Verwendung können Tauchvibratoren benutzt werden oder die Formen können unter Anwendung eines befestigten Vi brators in Vibration versetzt werden.

909884/0838

- 6 - 2927883

Das calzinierte Feuerfestaggregat wird auf Basis der Anwendung- und Gebrauchserfordernxsse ausgewählt. Es ist aus sich heraus als solches für die Erfindung nicht entscheidend, obwohl es bevorzugt wird, ein Aggregat zu verwenden, das mindestens ein Material aus der Gruppe: CaI-zinierter Bauxit, tafelförmiges Aluminiumoxid, calzinierte Tonerde, calzinierter Feuerton, zerkleinerte Feuerfeststeinbrocken, Zirkon und Mullit, ist.

Der wichtige Bestandteil ist der calzinierte Kaolin, der das Ansatzgemisch thixotrop macht und ihm die Vibriereigenschaften verleiht. Hinsichtlich seines Anteils gilt, ,ie geringer die Menge des calzinierten Kaolins ist, umso langer muß vibriert werden und umso schlechter ist der Verbund. Der weitere wichtige Parameter für den Erfolg des Gemisches ist der richtige Bereich für die -325mesh-Fraktion. Diese Fraktion wird am zweckmäßigsten durch calzinierte Tonerde gestellt, da sie im Handel mit dieser Größe verfügbar ist. Jedoch kann auch einer der anderen nichtbasischen Bestandteile benutzt werden, um gegebenenfalls die gesamte oder einen Teil dieser Fraktion zu stellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Masse etwa 4-5 bis 85 % calzinierten Bauxit und etwa 15 bis 35 # calzinierte Tonerde enthalten. Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält die Masse etwa 3 bis 1o # calzinierten Kaolin.

Es ist erwünscht, daß die Masse nur aus calzinierten Feuerfestmaterialien besteht. Jedoch können bis zu 5 % Rohkyanit oder eines äquivalenten Materials gegeb-enenfalls zugesetzt werden, um der Masse Schrumpfeigenschaften für die gebrannten feuerfesten Formkörper zu verleihen.

909884/0831

■ ⁷' 2927393

Es wird auch, bevorzugt, daß der 3?euerfestansatz mit konzentrierter Phosphorsäure in einer solchen Menge gemischt wird, daß ein P^CV-Äquivalent vorgegeben wird, das demjenigen von etwa 2 bis 17 # Phosphorsäure entspricht. Auch Wasser kann vorzugsweise in der Ansatzmasse zugegen sein, wobei die Menge von der Menge der Phosphorsäure und dem Teilchengrößenzuschnitt der Ansatzmasse abhängt. Eine geeignete Menge Phosphorsäure sind etwa 4· bis 6 #, wobei V/asser im Bereich von etwa 6 bis etwa 9 vorliegt.

Eine Masse, die besonders schnell verarbeitet werden kann, enthält etwa 6o bis 75 % calzinierten Bauxit, etwa 15 bis 25 # calzinierte Tonerde, bis zu 5 % Kyanit, etwa 5 bis 1o % calzinierten Kaolin und etwa 4 bis 6 % Phosphorsäure.

909884/0838

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Eine Reihe von Gemischen wurde aus calziniertera Bauxit, calzinierter Tonerde, Rohkyanit und calziniertem Kaolin mit Zusätzen von Phosphorsäure und Wasser zusammengestellt. Drei 22,86 χ 5»o8 χ 5,o8 cm messende Stäbe wurden durch Vibration sfruß angefertigt und auf Schüttdichte und Bruchrnodul pretest et, während der Rest des Geraisches 9o Tage gelagert wurde. In den Gemischen 1,2 und 3 variiert der Korngehalt -525 mesh von 3o bis 38 #..Es wurde gefunden, daß mit zunehmender Menge des -325 mesh-Korns das zum Tempern benötigte V/asser erhöht werden muß. Die Ergebnisse sind in Tab. I wiedergegeben.

Tab. I

800884/083® ORIGINAL INSPECTED

Tabelle I

Mischungsbezeichnunp;:

Gemisch Kr« 1

Mischungsansatz , ■ ■ , , ■ . , >

Oalzinierter Bauxit 68 % 68 # 68 % 63 % 73 %

Calzxnierter Kaolin Plus Zusätze;

^⁵

oo Wassei· 6,4·^ 6,6^ 6,7# 7,1^ 6,9^

Gesamtkorn -325 mesh , . 3°$ 34$ 38$ 39$ 28$

Durchmesser d. 5*08cm-Zylinders
bei einem Gewicht ν. 3oo g
nach 45 sek. Yibration (cm)·

frisch hergestellt: , 8,13 9,82 9,52 1o,o3 8,56

nachi Woche: \ 7,11 8,42 8,2o 8,51 8,89

nach 3o Tagen: 6,81 7,ö3 8,94 6,83 7,37

nach 6o Tagen: '.' , 5,92 5,16 5,13 5,74 7,24

nach 9o Tagen: 5,56 5,o8 5,o8 5,84 7,37

SchüttdichteC r/cm·'),Mittel

aus 3 2,462 2,495 2,415 2,383 2,35o

Bruchmodul(kp/c!7i~), Mittel ..'.■■ ■....''

aus 3 ' 65,4 51,3 52,ο ■.·, 56,2 49,9

9,77	CO
8,53
7,74	■-J
6,73	CO
6,98	CO
2,43o	CO


64

Beispiel 2

Eine Reihe von Gemischen, Tab. II gibt die Daten wieder, wurde hergestellt und getestet. Der Gesamtprehalt an -325mesh-Korn reichte von 28$ bis 48 % bei den Gemischen 7 bis 15· Diese Gemische wurden mit 7,5# bis 8,4$ Wasser in o,3#-Inkrenenten befeuchtet. Mit jeder Wasserstufe nahm die Vibrierbarkeit des frisch hergestellten Materials etwas ab, wenn nach dem 3oop;-Vibrationstest gemessen wurde; die Lagerb estpndifckeit verschlechterte sich etwas, wenn das -325mesh-Korn zunahm. Jedes Gemisch wurde durch Vibrationsguß zu einer 2o,32x 1o,16 χ 1o,16 cm messenden Säule gegossen. Sobald das Gemisch verknetet war, wurde die Vibration gestoppt, die Gießforinwände wurden entfernt und die Säule auf "Einsinken" geprüft. Die Gemische 12 und 13, die mit 8,1 % Wasser befeuchtet waren, waren die einzigen Gemische, die einsanken. Gemisch 14-, das auch mit 8,1 % Wasser befeuchtet worden war, jedoch 46 ·% -325mesh-Korn enthielt, zeigte keinerlei Anzeichen von Einsinken. Gemisch 15, das dem von Gemisch 14 entsprach mit der Ausnahme, daß es mit o,3# mehr Wasser befeuchtet worden war, sank nicht ein.

Tab. II

909884/0838

Tabelle II

Misohungsbeaeicbnung:

Gemisch Nr. Mischungsaftsatζ:

öalainierter Bauxit

Oalzinierte Tonerde

Kohkyanit

Galzinierter Kaolin

1o

11

-68 %- -2o -

	Plus Zusätze:	■ η	7,	%	28^	,,	*Cn/*	■ ^: Ί	7,92	46£	p. Zj.
	Phosphorsäure	31^	5,	18	8,28	j-		31^	7,22	8,82 ^:
&		7,6o	5,	13	7,39	-^'		8,92	6,98	7,39	7,06
«a»	Gesamtkorri -325mesh	6,3o	5v	11	6,45	——-. 9 J		7,65	6,3o	5,o8	8,56
©s	Btirehmesser d. 5,o8cm- ■ flinders mit 3QOg-Ge- üicht nach 45 sek. fibration (cm) , frisch hergestellt:	5,54	-	o8	7,o8		6,86	7,22	_; sehr¹ ■,	-	6,75
& Ö	nach 1 Woche: , ,	5,82			5,94	8,o5	5,11	7,42	gering		6,2o
Cj	. nach 3ο Tagen:	5,68		kein	kein	6,92	5,o8	_:7,,36		kein	5,46
	nach 6o Tagen:	kein				5,11	-■	gering			kein
	,nach 9o Tagen:				5,o8	-
	,Einsinken bei Herstellung,			-'	kein
				kein

Die voranstellende Beschreibung dient der Erläuterung der Erfindung und soll keineswegs als eine Beschränkung aufgefaßt werden.

309884/0838

BAD ORIGINAL

Claims

386(hw-77-13) -9. JUL11979 Dresser Industries-Inc.

Patentansprüche

/1* Vibrierbare plastische Feuerfestmasse aus etwa 2 bis 4o Gew.-% calziniertem Kaolin und Rest einem nichtbasischen cal.zinierten IFeuerfestaggregat, wobei die Masse eine Teilchenfraktion von -325mesh (o,O²Ml- mm) zwischen etwa 3o und 4-5 aufweist.

2. Masse nach Anspruch 1, in welcher das Aggregat mindestens

ein Material aus der Gruppe:

Calzinierter Bauxit, tafelförmiges Aluminiumoxid, _:- calzinierte Tonerde, calzinierter Eeuerton, zerkleinerte Feuerfeststeinbrocken, Zirkon und Mullit,

ist.

3. Masse nach Anspruch 1, welche in Gewichtsprozent etwa 45 bis 85 % calzinierten Bauxit und etwa 15 bis 35 calzinierte Tonerde enthält.

4. Masse nach Anspruch 1, welche etwa 3 bis 1o # calzinierten Kaolin enthält.

909884/0831

BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO:

ST. ANNASTH. 1t 1-KM4 INVENTION BERLIN BERLIN 31 W. MEISSNER, BLN-W

MOO MÜNCHEN aa IKVENd IERLIN ' (WVNt «37 BERLINER BANK AG. 122(2-10·

TEL.: 0N/23S44 0J0/H2 2lia 31(6716000

5· Masse nach Anspruch 1, welche zusätzlich O bis etwa 5 % Rohkyanit enthält.

6. Masse nach Anspruch 1, welche zusätzlich etwa 2 bis 17 % Phosphorsäure enthält.

7. Masse nach Anspruch 1, welche zusätzlich Anfeuchtwasser enthält.

8. Masse nach Anspruch 1, welche in Gewichtsprozent enthält:

etwa 60 bis 75 # calzinierten Bauxit, etwa 15 bis 25 # calzinierte Tonerde, bis zu 5 # Kyanit,

etwa 3 bis 1o # calzinierten Kaolin, und etwa 4- bis 6 # Phosphorsäure.

9· Verfahren zur Formgebung eines Feuerfestmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansatzmasse ausgeformt wird, die etwa 2 bis 4·ο Gew.-^ calzinierten Kaolin und Rest ein nichtbasisches calziniertes Feuerfestaggregat enthält, wobei die Ansatzmasse eine Teilchenfraktion von -325 mesh (o,o44 mm) zwischen etwa 3o und 45 % aufweist, die Ansatzmasse in einen begrenzten Raum gebracht und mechanischen Vibrationen ausgesetzt wird.

909364/0