DE3108003A1

DE3108003A1 - Feuerfeste chromitmagnesiasteine und -massen und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3108003A1
Application number: DE3108003A
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. Dr. 9500 Villach Mörtl
Original assignee: Oesterreichisch Amerikanische Magnesit Aktiengesellschaft 9545 Radenthein Kaernten; Osterreichisch Amerikanische Magnesit AG
Current assignee: Radex Austria AG fur Feuerfeste Erzeugnisse Rad
Priority date: 1980-03-20
Filing date: 1981-03-03
Publication date: 1982-01-07
Also published as: FR2478621A1; GB2072157B; ZA811754B; GB2072157A; DE3108003C2; AT376193B; FR2478621B3; US4366256A; ATA150780A

Description

Österreichisch-Amerikanische Magnesit Aktiengesellschaft, Radenthein, Österreich.

Feuerfeste Chromitmagnesiasteine und -massen und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die Erfindung betrifft feuerfeste Chromitmagnesiasteine und -massen aus einem gekörnten Schmelzmaterial und Verfahren zu ihrer Herstellung. Unter der Bezeichnung "Schmelzmaterial" ist dabei ein Erzeugnis zu verstehen, das durch Erhitzen eines Ausgangsmaterials bis zum schmelzflüssigen Zustand, AbgiePen der Schmelze in Gefäße bzw. Formen und Erstarrenlassen der Schmelze in diesen Gefäßen oder Formen erhalten wird.

Steine aus Schmelzmaterial, die auch als schmelzgegossene Steine oder Schmelzgußsteine bezeichnet werden, auf der Grundlage von Chromitmagnesia sind bereits bekannt. Als Rohstoffe für eine Art solcher Steine können grünes Chromoxid, das einen handelsüblichen Pigmentfarbstoff darstellt, und hochwertiger gebrannter oder roher Magnesit oder reinere Sorten von Magnesia

130061/0562

verwendet werden, und die Schmelzgußsteine können aus 79 % Or₂O₅, 20,6 % MgO und 0,4 % CaO aufgebaut sein (US-PS 2 271 36ί Diese Steine können als Auskleidung in Glaswannenofen dienen, jedoch nur unterhalb des Schmelzspiegels, weil sie oberhalb des Schmelzspiegels rasch erodiert werden. Ferner ist es bekam daß Schmelzgußsteine aus reinem MgO-Cr₂O,, also dem Spinell Magnesiumchromit, die aus etwa 79,2 % Cr₂O, und 20,8 % MgO bestehen, beim Verschlackungstest ungünstige Eigenschaften aufweisen (GB-PS 621 736).

Die Erfindung zielt nun darauf ab, feuerfeste Steine und Massen auf der Basis von Chromitmagnesia zu schaffen, die für verschiedene Anwendungszwecke den erwähnten Schmelzgußsteinen auf der'Grundlage von Chromitmagnesia hinsichtlich ihrer Haltbarkeit überlegen sind. Es wurde gefunden, daß dieses Ziel dann erreicht werden kann, wenn von einem gekörnten Schmelzmaterial einer bestimmten Zusammensetzung ausgegangen wird. Demnach betrifft die Erfindung feuerfeste Chromitmagnesiasteine und -massen aus einem gekörnten Schmelzmaterial, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus einem gekörnten Schmelzmaterial mit einem Gehalt von 71 bis 82 Gew.-% Cr₂O, und 16 bis 28 Gew.-5 MgO, wobei der Mindestgehalt an Cr₂O, und MgO 94· Gew.-% beträgt aufgebaut, sind.

Zur Herstellung dieser Steine und Massen werden zuerst grünes Chromoxid oder Or₂O, liefernde Stoffe, wie Chromsäure, und Magnesia oder ein Material, das beim Schmelzen MgO liefert, gemeinsam niedergeschmolzen, wie dies an sich bekannt ist. Gemäß der Erfindung werden 71 bis 8J Gew.-% grünes Chromoxid oder OrgO^ liefernde Stoffe und 17 bis 29 Gew.-% Magnesia oder

130051/0562

eines beim Schmelzen MgO liefernden Materials, das in geschmolzenem Zustand mindestens 95 Gew.-% MgO enthält, vorzugsweise synthetische Magnesia mit einem MgO-Gehalt von mindestens 97 Gew.~%, miteinander geschmolzen, und das erhaltene Schmelzmaterial wird auf eine Korngröße von höchstens 12 mm zerkleinert und gewünschtenfalls zu Steinen verformt. Zweckmäßig wird für den Aufbau der Steine eine Mischung von zerkleinertem Schmelzmaterial verwendet, die neben einer Grobkornfraktion von höchstens 12 mm eine Peinkornfraktion von O bis 0,2 mm, vorzugsweise 0 bis 0,12 mm, enthält. Eine besonders günstige Ausführungsform besteht darin, daß der Peinkornanteil einer Korngröße von 0 bis 0,12 mm in einer Menge von 30 bis 42 Gew.-% verwendet wird.

Die Steine und Massen gemäß der Erfindung sind besonders für die Zustellung von Elektroöfen, Entgasungsgefäßen, Glasofenregeneratoren und Kohlevergasungsanlagen geeignet· Die erfindungsgemäßen Massen stellen bei allen diesen Zustellungen einen ausgezeichnet verwendbaren Mörtel dar. Aus Gründen der Vollständigkeit kann festgehalten v/erden, daß die den Gegenstand der Erfindung bildenden Steine und Massen aus Schmelzkornmaterial auf der Grundlage von Chromitmagnesia gegenüber Erzeugnissen aus Schmelzkornmaterial auf der Basis von Magnesiachromit, also mit einem überwiegenden Gehalt an MgO, eine erheblich bessere Feuerfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen saure Schlacken haben.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele, die jedoch in keiner Weise einschränkend aufzufassen sind, näher erläutert. Alle Proζentangaben beziehen sich in für solche feuer-

130081/0562

feste Erzeugnisse allgemein üblicher Weise auf Gewichtsprozente ausgenommen die Porosität, die in Volumsprozenten angeführt ist und Dimensionsänderungen.

Beispiel 1: 83 % feingemahlenes grünes Chromoxid und 17 % Seewas se magnesia einer Korngröße von 2 bis 4- mm wurden gründlich vermischt und gemeinsam niedergeschmolzen. Die prozentuelle Zusammensetzung der beiden Ausgangsstoffe und des erhaltenen Schmelzmaterials waren wie folgtϊ

	Chromoxid ί	3eewasser
SiO₂	0,6	0,1
Je₂O₅	0,3	0,1
Al₂O₅	0,7	0,1
Cr₂O₅	97,8	0,1
CaO	0,6	0,6
MgO	_	99,0

0,52 0,27

0,60 81,20

0,60 16,81

Das erhaltene Schmelzmaterial wurde zerkleinert und in verschiedenen Korngrößen zum Aufbau von feuerfesten Steinen verwendet. Es wurden im Zuge einer großtechnischen Produktion drei Versuchsreihen von Steinen hergestellt, die aus folgenden Kornfra&tionen des Schmelzmaterials aufgebaut waren:

ä) b) c)

67 % 0,3,- 3 mm 25 % 6 - 12 mm 35 % 4 - 8 mm 33 % 0 ' - 0,12 mm 25 % 1,5 - 6 mm 20 % 2 - 4 mm

20 % 0 - 1,5 mm I5 % 0,3 - 2 mm 30 % 0 - 0,12 mm 30 % 0 - 0,12 mm

- 6 130061/0562

Mit je 100 kg der angeführten feuerfesten Körnungen wurden je 1,5 kg trockene Sulfitablauge und 1,2 1 Wasser gründlich vermischt, und die erhaltenen Mischungen wurden zu Steinen verpreßt. Biese wurden dann jeweils bei 175O⁰O unter reduzierenden Bedingungen in einem Tunnelofen gebrannt. Sie chemische Analyse und die Eigenschaften der erhaltenen Steine waren wie folgt;

Chemische Analyse, %	a)	b)	c)
SiO₂	0,5	0,4	0,5
Fe₂O₃	0,3	0,2	0,3
Al₂O₃	0,6 "	0,6	0,5
Cr₂O₃ .	81,0	80,1	. 79,8
CaO	0,6	0,6	0,6
MgO	17,0	18,1	18,3
RG, g/cm⁵	3,74-	3,73	3,77
Ps,' %■	14,2	14,4	13,4-
GDL, nPm	1,2	1,6	1,6
KDP, N/mm²	72,5	38,7	38,3
HBP, N/mm² 1260⁰G	11,0	8,7	8,2
1480⁰C	1,6	1,6	1,7
1600⁰C	2,6	1,8	2,5
1750⁰C	1,9	1,4	1,4
HDPl (1600⁰C)
max. Dehnung, %	1,14	1,12	1,14
abges. 24 h, %	0,26	0,28	0,26

— 7 -*
130061/0562

Die verwendeten Abkürzungen haben folgende Bedeutung:

RG	Raumgewicht
Ps	Porosität
GDL	Gasdurchlässigkeit
KDF	Kaltdruckfestigkeit
HBF	Heißbiegefestigkeit
HDFl	Heidruckfließverhalten
ab ge s.	abgesunken.

Alle diese Steine zeigen ein sehr gutes Heißdruckfließverhalten, und die mit ihnen erhaltenen Absinkwerte von nur 0,26 % nach 24 h bei 1600⁰C sind als hervorragend zu bewerten.

Beispiel 2: Aus einer Mischung von 77 % grünem Chromoxid und 23 % gesinterter Seewassermagnesia mit einem Gehalt von 99»8 % HgO wurde unter Zusatz von Rücklaufmaterial, das heißt Unterkorn, das bei einer früheren Herstellung von Schmelzkornsteinen angefallen war und etwas Chromerz enthielt, ein Schmelzmaterial gewonnen und auf die in Beispiel 1 b) beschriebene Weise zu Steinen verarbeitet. Diese Steine hatten folgende Zusammensetzung und Prüfwerte:

SiO₂	- 8 -	0,52
Fe₂O₃	/0562	1,97
Al₂O₃	1,82
Cr₂O₃	72,43
CaO	0,51
MgO	22,75

130061

RG, g/cm³ 3,71

Wasseraufnahme, % 3,9

Porosität, % 14,5

Gasdurchlässigkeit, nPm 1,2

KDF, N/mm² " 31,0

HDFl, ä'bges. nach 24 h, % 0,26

en

Beispiel 3 s Zur Herstellung von Schmelzkornstein/mit einem Gehalt von 28,0 % MgO wurde ein Möller aus 71,6 % grünem Chromoxid (99,0 % Cr₉O,, 0,2 % SiOp, 0,2 % JTe₉O₅,, 0,2 % Al_p0^ und 0,4 % CaO) und 28,4 % synthetischer Sintermagnesia mit einem Gehalt von 98,7 % MgO und 0,3 % Cr₂O₅ ^verwendelfc· Auch diese Steine zeigten günstige Eigenschaften, doch ist, wie sich bei einer praktischen Verwendung ergab, ihre Widerstandsfähigkeit gegen saure Schlacken schlechter als die der Steine gemäß den Beispielen 1 und 2. Die Zusammensetzung und Eigenschaften dieser Steine waren wie folgt:

0,2 %

_x ' 0,2 %

Al₂O₅ Cr₂O₅	0,2 % 71,0 %
CaO	0,4 %
MgO	28,0 %
RG, g/cm³	3,70
Ps, %■	15,0
Gasdurchlässigkeit,nPm	1,8
KDF, H/mm²	35,0
HDFl, äbges. nach 24 h,%	0,35
- 9 - ' 130061/0562

Die Ergebnisse waren nahezu die gleichen, wenn statt der erwähnten 71 »6 % grünes Chromoxid eine entsprechende Menge Chromsäure verwendet wurde.

- 10 -

130061/0582

26.2.1981/Dr-LZD₁₄,

Claims

34 708

Österreichisch-Amerikanische Magnesit Aktiengesellschaft, Sadenthein, Österreich.

Feuerfeste Ohromitmagnesiasteine und -massen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Patentansprüche:

I/. Feuerfeste Chromitmagnesiasteine und -massen aus einem gekörnten Schmelzmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß sie au;;' einem gekörnten Schmelzmaterial mit einem Gehalt von 7I "bis 82 Gew.~% Cr₂CU und 16 bis 28 Gew.-% MgO, wobei der Mindestgehalt an CrpO^ und MgO SW- Gew.-% beträgt, aufgebaut sind.
2. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen und Massen nach Anspruch 1, wobei zuerst grünes Chromoxid oder Cr₂O, liefernde Stoffe und Magnesia oder ein beim Schmelzen MgO lieferndes Material gemeinsam geschmolzen xirerden, dadurch gekennzeichnet, daß 71 bis 83 Gew.-% grünes Chromoxid oder Cr₂O, liefernde Stoffe und I7 bis 29 Ge.w.-% Magnesia oder eines beim Schmelzen MgO liefernden Materials, das in geschmolzenem

130061/0562

Zustand mindestens 95 Gew.-% MgO enthält, vorzugsweise syntheti sehe Magnesia mit einem MgO-Gehalt von mindestens 97 Gew.-%, miteinander geschmolzen werden, das erhaltene Schmelzmaterial auf eine Korngröße von höchstens 12 mm zerkleinert und gewünsch tenfalls zu Steinen verformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Aufbau der Steine eine Mischung von zerkleinertem Schmelzmaterial verwendet wird, die neben einer Grobkornfraktio: von höchstens 12 mm eine Peinkornfraktion von O bis 0,2 mm, vor zugsweise 0 bis 0,12 mm, enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Peinkornanteil einer Korngröße von 0 bis 0,12 mm in einer Menge von 30 bis 42 Gew.-% verwendet wird.

5· Die Verwendung feuerfester Ohromitmagnesiasteine und -massen nach Anspruch 1 für die Zustellung von Elektroöfen, Entgasungsgefäßen, Glasofenregeneratoren und Kohlevergasungsanlagen.

130061/0562