DE2943926C2 - - Google Patents

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuerfestes, gegen Korrosion und Tempeaturwechsel beständiges Material nach dem Oberbegriff des Anspruchs.
Ein derartiges Material ist aus der DE-OS 27 44 486 bekannt. Das dort beschriebene Material ist für die Verwendung bei der Herstellung von Auskleidungen für Schmelzöfen und dergl. geeignet und erfordert zum Brennen mindestens Temperaturen von 500°C. Auch wird in der Lehre des Standes der Technik beschrieben, daß das Metall eine exotherme Reaktion mit Wasser eingeht, um den Ton mit Wasserdampf schneller zu härten, wodurch eine verbesserte Festigkeit des Schmelzofens erreicht werden soll.
Im weiteren Stand der Technik wurden im Hinblick auf Energieeinsparung und Reduzierung der Produktionskosten teilweise auch ungebrannte Ziegel aus Auskleidung in einem begrenzten Bereich der Innenfläche eines Stahlraffinerieofens eingesetzt. Die unterschiedlichen Probleme, die die Verwendung derartiger ungebrannter Ziegel mit sich bringt, sind im Stand der Technik bekannt.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte feuerfeste Material derart zu verbessern, daß es wirkungsvoll die Nachteile vermeidet, die bislang gebrannten und ungebrannten feuerfesten Materialien innewohnten. Auch soll in energiesparender Weise gleichzeitig auf eine exotherme Reaktion mit Wasser verzichtet werden können.
Diese Aufgabe wird durch das Material nach dem Anspruch gelöst.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben. Die einzige Figur der Anmeldung ist eine grafische Darstellung, die den Einfluß eines flittrigen Aluminiumpulveradditivs auf den Bruchmodul des feuerfesten Materials aufzeigt.
Als Zuschlagsmaterial, das den obenerwähnten Anfordernissen genügt, wird Aluminium mit dem Schmelzpunkt von 660° verwendet, da dieses Metall sicher in der Herstellung und in der Verwendung ist und selbst wenn das Metall oxidiert, besitzt das Aluminiumoxid noch eine hohe Feuerfestigkeit.
Im Handel sind flittrige Aluminiumpulver erhältlich. Da der Zweck des Aluminiumpulvers darin besteht, die Partikel- Bindefunktion in der Matrix des feuerfesten Ziegels zu erstellen, wenn das zugegebene Aluminium weich wird oder schmilzt, und in Berührung mit den feuerfesten Bestandteilen zu kommen, ist das flittrige Aluminiumpulver geeignet, und zwar aus dem Grunde, da es ein im wesentlichen kontinuierliches Netzwerk in der feuerfesten Matrix bildet.
Das Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Materialien entsprechend der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Zuerst werden feuerfestes Material, Aluminiumpulver und aushärtbare Phenol-Harzbinder in den erforderlichen Mengen in einem Mixer vermischt. Dabei ist es wünschenswert, daß das feuerfeste Material und das Al-Pulver vor der Zugabe des aushärtbaren Harzbinders vermischt werden, so daß das Al-Pulver gleichmäßig in dem feuerfesten Material dispergiert ist. Nach Zugae des aushärtbaren Phenolharzbinders wird das Gemisch in einer Formpresse geformt oder gegossen, falls das zu erstellende feuerfeste Material eine komplizierte Form besitzt. Das geformte oder gegossene Gemisch wird dann einer Wärmebehandlung bei Temperaturen über 100°C unterworfen, um dadurch das feuerfeste Material entsprechend der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Die Teilchengröße der feuerfesten Ausgangsstoffe wird geeigneterweise in Abhängigkeit von den speziellen Anwendungen und Bedingungen des zu gewinnenden feuerfesten Stoffes ausgewählt.
Das Zuschlagmaterial Aluminium in der Form des flittrigen Pulvers liegt im Bereich zwischen 5-10 Gewichtsteilen.
Obwohl die Menge des durch Wärme aushärtbaren organischen Phenolharzbinders in dem erfindungsgemäßen feuerfesten Material von dem speziellen Schüttgut und der Gewichte des feuerfesten Materials abhängt, wird der Phenolharzbinder in dem Bereich zwischen 2 und 15 Gewichtsteilen verwendet. Wenn weniger als 2 Gewichtsteile Binder verwendet werden, kann das feuerfeste Material nicht als Ziegel ausgebildet werden, und wenn andererseits der Anteil des Binders 15 Gewichtsteile überschreitet, bringt das Formen des feuerfesten Materials in einen Ziegel Schwierigkeiten mit sich, und das erhaltene, erfindungsgemäße feuerfeste Material besitzt eine Grobkornstruktur aufgrund des höheren Anteils an flüchtigem Material, was eine unzureichende Säurebeständigkeit und Festigkeit mit sich bringt.
Die Auswirkung des zugegebenen Metalls auf den Bruchmodul des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials ist in der zugehörigen Zeichnung dargestellt.
Testproben des erfindungsgemäßen Materials wurden durch ein Vermischen des feuerfesten Ausgangsmaterials hergestellt, bestehend aus 40 Gewichtsteilen synthetischem Mullit und 60 Gewichtsteilen gesintertem Aluminiumoxid, 5-7 Gewichtsteilen Phenolharz und 5-10 Gewichtsteilen eines flittrigen Aluminiumpulvers. Das erhaltene Gemisch wurde in einer Formpresse geformt, und das geformte Produkt wurde bei 200°C 24 Stunden wärmebehandelt.
Wie aus der Zeichnung deutlich wird, weist das erhaltene feuerfeste Material, dem kein Aluminium hinzugegeben wurde, einen unzureichenden Bruchmodul bei erhöhter Temperatur auf, wohingegen die feuerfesten Materialien mit Aluminium einen ansteigenden Bruchmodulwert in der Gegend des Schmelzpunktes von Aluminium aufweisen, wenn die Temperatur erhöht wird. Mit anderen Worten wird der Abriebswiderstand des feuerfesten Materials durch die Zugabe von Aluminium verbessert.
In dem Temperaturbereich zwischen dem Schmelzpunkt von Aluminium und einem höheren Wert wird das zugefügte Metall weich oder schmilzt, um die Luftzwischenräume in dem feuerfesten Ziegel zu verstopfen, wodurch die Oxidation des Ziegels verhindert wird. Ungebrannte Ziegel nach dem Stand der Technik, die organischen Binder verwendeten, hatten den Nachteil, daß die Seite des feuerfesten Ziegels gegen der der Ofencharge zugewandten Seite in ihrer Festigkeit abnahm aufgrund der Zerstörung durch Oxidation, da der Bruchmodul sich verschlechterte. Das erfindungsgemäße feuerfeste Material jedoch vermeidet diesen Nachteil. Weiterhin ist die Bindungsart des Binders in dem erfindungsgemäßen feuerfesten Material unterschiedlich zu der nach dem Stand der Technik in gebranntem feuerfestem Material und hängt von der Reibung zwischen dem feuerfesten Material mit hohen Beanspruchungsfestigkeitseigenschaften und dem erweichten oder geschmolzenen Zugabemetall zusammen, wodurch es möglich wird, ein feuerfestes Material mit ausgezeichneten Temperaturwechseleigenschaften zu erhalten.
Wie oben beschrieben wurde, besitzt das erfindungsgemäße feuerfeste Material wesentlich verbesserte Eigenschaften gegenüber den ungebrannten feuerfesten Ziegeln nach dem Stand der Technik, die organische Binder verwendeten, und das erfindungsgemäße Material übt keinen nachteiligen Einfluß auf die Stahlchargen- Qualität, die in einem Raffinier-Ofen verarbeitet wird, aus. Und da das erfindungsgemäße feuerfeste Material ein Brennen bei verhältnismäßig niedriger Temperatur verlangt, führt die vorliegende Erfindung zu einer Energieeinsparung. Nachdem das erfindungsgemäße feuerfeste Material über seine angegebene Lebensdauer hinaus verwendet wurde, wird das Material in Stücke gebrochen und zur Ersparung von Rohstoffen durch eine konventionelle Behandlung als feuerfestes Material wiederverwendet.
In der bisherigen Beschreibung wurde ein erfindungsgemäßes Material angegeben, bei dem Aluminium als Zugabemetall verwendet wurde. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf Stoffe anwendbar, bei denen Aluminium in Kombination mit einem oder mehreren Metallen mit niedrigen Schmelzpunkten als Additiv-Metallkomponenten verwendet wird.
Die erfindungsgemäßen feuerfesten Materialien werden in feuerfesten Auskleidungen von Konvertern, Lichtbogenöfen, Torpedowagen, Schmelz- oder Raffinier-Öfen, Platten oder Öffnungen für Gleitdüsen oder Tauchdüsen für kontinuierliches Gießen verwendet.
Im folgenden werden einige Beispiele der Verwendung angegeben.
Beispiel 1
Um als Düse des unteren Abschnitts eines Gleitdüsensystems verwendet zu werden, wurde das feuerfeste Material durch ein Mischen der feuerfesten Ausgangsstoffe aus synthetischem Mullit und gesintertem Aluminiumoxid im Mischverhältnis, das in der folgenden Tabelle angegeben worden ist, mit 7 Gewichtsteilen flittrigen Aluminiumpulvers und 6 Gewichtsteilen Phenolharzbinders hergestellt.
Das erhaltene feuerfeste Material weist die gleiche Lebensdauer und Korrosionsbeständigkeit wie das nach dem Stand der Technik gebrannte feuerfeste Material auf und zeigt keine Schwierigkeiten bei Temperaturwechseln.
Beispiel 2
Zur Verwendung als Deckenziegel in einem 100-Tonnen-Lichtbogenofen wird ein feuerfestes Material hergestellt, in dem feuerfestes Ausgangsmaterial, das aus Magnesiumoxid und flittrigem Graphit besteht, im in der folgenden Tabelle angegebenen Verhältnis mit 8 Gewichtsteilen Aluminium und 5 Gewichtsteilen Phenolharzbinder gemischt wird. Zu Vergleichszwecken wurde ein ungebrannter Ziegel zur Kontrolle, der die gleiche Zusammensetzung wie das feuerfeste Material nach Beispiel 2 aufweist, erstellt, jedoch bietet die Kontrolle noch das Problem, daß der Ziegel in seiner Festigkeit aufgrund der Dekarbonation auf der der Ofenchargenseite gegenüberliegenden Seite abnimmt.
In dem feuerfesten Material nach Beispiel 2 wurde eine Dekarbonisationsschicht von etwa 5 mm Stärke auf der der Ofenchargenseite gegenüberliegenden Seite des Ziegels ausgebildet, jedoch bildete sich keine brüchige oder spröde Schicht aus.
Beispiel 3
Zur Verwendung als feuerfeste Auskleidung in einem Torpedowagen wurde ein feuerfestes Material durch ein Vermischen der feuerfesten Ausgangsstoffe aus Synthetikmullit, gesintertem Aluminiumoxid, flittrigem Graphit im in der folgenden Tabelle angegebenen Mischverhältnis, mit 7 Gewichtsteilen Aluminium und 6 Gewichtsteilen Phenolharzbinder, erstellt.
Die feuerfeste Auskleidung wies eine Korrosionsbeständigkeit auf, die dem gebrannten Material nach dem Stand der Technik gleichwertig war oder sie sogar übertraf, selbst in dem Bereich, in dem das feuerfeste Material leicht durch die Schlackenlinie und dem geschmolzenen Roheisenfluß beschädigt wird.
Beispiel 4
Zur Verwendung als Auskleidungsmaterial in einer 150-Tonnen- Pfanne wurde ein feuerfestes Material durch ein Mischen von feuerfesten Ausgangsstoffen aus Pyrophyllit und Feuerton in dem in der folgenden Tabelle angegebenen Mischverhältnis mit 6 Gewichtsteilen flittrigem Pulver und 6 Gewichtsteilen Phenolharzbinder gemischt. Das feuerfeste Auskleidungsmaterial wurde auf die Wand eines Ofens aufgebracht.
Die feuerfeste Auskleidung wies eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf und zeigte keine Schlackendurchdringung auf der Chargenseite und keine Schwächung auf der entgegengesetzten Seite.
Tabelle
(alle Angaben in Gewichtsteilen)

Claims (1)

  1. Feuerfestes, gegen Korrosion und Temperaturwechsel beständiges Material, das einen überwiegenden Anteil an anorganischer, feuerfester Substanz und ein niedrig schmelzendes Metall mit relativ kleiner Partikelgröße feinverteilt sowie ein in der Wärme härtbares Bindemittel enthält, wobei das Gemisch bei einer Temperatur im Bereich zwischen 100°C und 800°C gehärtet oder gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus 100 Gewichtsteilen feuerfester Substanz, 5-10 Gewichtsteilen flittrigen Aluminiums mit einer Partikelgröße von weniger als 0,5 mm und 2-15 Gewichtsteilen eines Phenolharzes hergestellt ist.
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