DE3304119A1

DE3304119A1 - Basische feuerfeste massen und formkoerper

Info

Publication number: DE3304119A1
Application number: DE19833304119
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 4044 Kaarst Fleischer; Kurt Dipl.-Ing. 5800 Hagen Möller; Rainer Dr.-Ing. Prange; Bernd Wyskott
Original assignee: Dolomitwerke GmbH
Current assignee: Dolomitwerke GmbH
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1984-08-09
Also published as: US4549906A; GB2134895A; IT8419381A0; FR2540487A1; JPS59190258A; GB2134895B; GB8403099D0; IT1173175B; DE3304119C2; FR2540487B1

Description

Die Erfindung betrifft basische feuerfeste Massen im wesentlichen bestehend aus gebranntem gesintertem Dolomit und einen organischen Bindemittel,welche plastische Eigenschaften besitzen,sich bereits unter geringen Drucken hoch verdichten lassen und deren Formkörper im Temperaturbereich zwischen 3oo und 16oo°C hohe Zwischen- und Endfestigkeiten aufweisen, sowie feuer-

Io feste Formkörper, die durch Verpressen aus solchen

Massen herstellbar sind und deren erhitzte beziehungsweise gebrannte Erzeugnisse.

Basische feuerfeste Massen werden insbesondere in der Eisen- und Stahlindustrie zur Auskleidung von metallurgischen Gefässen und deren Teilen, z.B. Lichtbogenöfen, Konverterböden, Pfannen, Tundishe und Abstichrinnen eingesetzt. Die Massen dienen darüber hinaus zum Ausfüllen von Fugen der Ausmauerungen metallurgischer Gefässe. Bisher hat man hierzu im wesentlichen teergebundene Magnesit- beziehungsweise Dolomitmassen oder chemisch abbindende Massen eingesetzt. Teergebundene Massen haben den Nachteil, dass sie sich nicht hoch verdichten lassen und dass diese Massen durch Oxydation bevorzugt ausbrennen. Chemisch abbindende Magne sitmassen enthalten meist Wasser, welches beim Erhitzen der Zustellung dolomitische Anteile hydratisiert und zerstört.

Es bestand daher die Aufgabe, eine basische feuerfeste Masse zu schaffen, welche universell einsetzbar ist und die Nachteile der bekannten Massen bei ihrer Verwendung nicht aufweist. Diese Masse sollte zweckmässig gut verarbeitbar sein, d. h. eine gewisse Plastizität aufweisen, lediglich organische (wasserfreie) Bindemittel enthalten, bereits unter geringen Drucken hoch

verdichtbar sein und über den Aufheizungsbereich hohe Zwischen- und Endfestigkeiten aufweisen. Darüber hinaus sollte diese Masse möglichst auch zur Herstellung von grünen und gebrannten Formkörpern geeignet sein. Diese Aufgabe wird gemäss den Patentansprü chen betreffend basische feuerfeste Massen sowie daraus hergestellte Formkörper gelöst.

Für die erfindungsgemässen basischen feuerfesten Massen wird zweckmassigerweise eine Sinterd.olomitkörnung verwendet, die Korngrössen bis zu 12 mm insbesondere bis zu 8 mm Durchmesser aufweist und deren Grobkornanteil in an sich bekannter Weise eine Korngrössenabstufung aufweist, wie sich beispielsweise aus der Be-Schreibung ergibt. Als sehr wesentlich wird der Fein kornanteil dieser Massen mit Korngrössen kleiner als 45 ,um angesehen. Dieser Anteil beträgt erfindungsgemäss Io bis 5o Gew%, vorzugsweise 2o bis 35 Gew% und enthält nach bevorzugten Ausführungenformen 3o bis 8o Gew# Korngrössen kleiner als Io ,um, sowie mehr als Io Gew%, vorzugsweise Io bis 3o Gew% Korngrössen kleiner als 1 «um.

Wie in den Beispielen gezeigt wird, ist es möglich, diese Feinstanteile teilweise oder gänzlich durch kaustisch gebrannten Dolomit zu ersetzen, wenn Sinterdolomitmehl zur Verfugung steht, das die Feinstanteile nicht in genügender Menge enthält. Insbesondere ist kaustisch gebrannter Dolomit aus Dolomithydrat von Natur aus sehr feinteilig und kann dem Sinterdolomitmehl, das üblicherweise Korngrössen zwischen O und 0,09 mm aufweist, zugesetzt werden.

Das organische Bindemittel, welches zu 3 bis 8 Gew%, bezogen auf loo Gewichtsteile der feuerfesten Grund-

stoffe, in den Massen enthalten sein kann, besteht zu o,l bis 2 Gew% aus si 1iziumorganisehen Verbindungen, wiederum bezogen auf loo Gewichtsteile der feuerfesten Grundstoffe. Als solche sind Silikonoele und Silikonharze, die als Handelsprodukte zur Verfugung stehen, geeignet. OeIe mit höherer Viskosität und Harze werden zweckmässigerweise mit geringen Mengen Kohlenwasserstoff, z.B. Petroleum, verdünnt eingesetzt. Die siliziumorganischen Verbindungen sollten zweck-

Io mässigerweise einen Siliziumanteil aufweisen, der - berechnet als SiOp - mindestens 2o % beträgt.

Weiterhin enthält das organische Bindemittel bevorzugt ungesättigte OeIe, Säuren, Harze und Harzsäuren

15 in Mengen zwischen 2 und 5 Gew%,bezogen auf die

feuerfesten Grundstoffe. Besonders wirkungsvoll haben sich unter den infragekommenden Stoffen Kolophonium, Talloel, Abietinsäure, Olein und Leinoel erwiesen, die ebenfalls sämtlich als Handelsprodukte mit leicht differierenden Zusammensetzungen erhältlich sind.

Das organische Bindemittel kann aber auch Zusätze von beispielsweise Paraffin und als Verdünnungsmittel Kohlenwasserstoffe enthalten.

Die Herstellung der Masse erfolgt in an sich bekannter Weise durch intensive Vermischung seiner Bestandteile, wobei es sich als sinnvoll erwiesen hat, zunächst das feuerfeste Grobkorn mit den Feinanteilen zu mischen

3o und danach das Bindemittelgemisch unterzumisehen.

Die Formkörper können aus der fertigen kalten Masse durch Verdichten in Pressen ebenfalls in an sich bekannter Weise als sogenannte Grünsteine gewonnen werden. Dafür reichen, wie aus den Angaben der Beispiele hervor-

-Λ

geht, bereits geringe Pressdrucke aus, um hohe Gründichten zu erreichen. Diese Grünformlinge können anschliessend auch einer Wärmebehandlung unterworden werden und danach als erhitzte beziehungsweise gebrann te Steine für Ausmauerungszwecke eingesetzt werden. Die Brenntemperaturen richten sich dabei nach dem beabsichtigten Einsatzzweck und die Brennzeiten nach der erstrebten Kaltdruckfestigkeit der Formkörper. Einzelheiten hierzu ergeben sich ebenfalls aus der

Io Beschreibung der Beispiele. Ausführungsbeispiele:

Die in der folgenden Tabelle enthaltenen Beispiele wurden unter Verwendung von Haldener Sinterdolomit folgender Körnungszusammensetzung hergestellt:

0,09- 0,3 mm 5 Gew%

2o 0,3 - 1,6 mm 2o Gew%

1,6 - 3,15 mm Io Gew%

3,15- 8 mm 35 Gew%

Die Korngrössenverteilung der Fein- und Feinstkörnungen des Sinterdolomitmehls (X,Y,Z) sowie des kaustisch gebrannten Dolomits (K) ergeben sich aus Figur 1. Die Bezeichnung X steht für ein feingemahlenes Mehl, hergestellt in einer Scheibenschwingmühle, Das Mehl Y wurde in einer Laborkugelmühle aufgemahlen und das Mehl Z ist ein betriebliches Erzeug nis aus einer Sichteranlage. K bedeutet kaustisch gebrannter Dolomit. Die Fein- und Feinstmehlantei-Ie 0 - 0,09 mm einschliesslich des kaustisch gebrannten Dolomits betrugen jeweils 3o Gew# der feuerfesten Grundstoffe, 7o GewÄ wurden in der eingangs be·

1*-

schriebenen Grobkörnung eingesetzt.

Die Gründichten und Rohdichten wurden an Prüfzylindem der Abmessung 5o χ 5o mm für die jeweils angegebenen Pressdrucke ermittelt. Gleiches gilt für die Rohdichte. Bei den Versuchen Nr. 81, 87, 88 und 89 wurde das Sinterdolomitmehl der Type Z gegen steigende Mengen kaustisch gebrannten Dolomits ausgetauscht, da das Mehl Z, wie aus Figur 1 ersichtlich, geringere Mengen an Feinstmaterial enthält als die Typen X und Y. Bei der Beurteilung der Kaltdruckfestigkeiten, ebenso wie bei der Rohdichte nach dem looo°C Brand ist zu berücksichtigen, dass der kaustisch gebrannte Dolomit 4 % Glühverlust aufwies, hervorgerufen durch teilweise

15 Hydratation.

Die Plastizität und die Klebwirkung der Masse lassen sich bereits durch Verformung von Hand beurteilen, sodass eine Voraussage über deren Eignung gemacht werden kann.

	⁺	2	⁺	2	+	2,	74	2	0	2	0	2	⁺
		2		3	,96	2.	93	2	,81	2	,80	2	,86
2	,96	,96	2	.00	2,	66	2	.98	2	,98	2	,98
2	,77	,74	,82			.77	,78	,78

Versuch Nr. _{69 72} 74 75 77 78 81 87 88 89

Sinterdolomitmehl χ χ χ χ χ γ Z 2ο% Z lo% Z Dolomitkauster _ ...... Io 2ο 3ο

^Tallbl 1.75 - - 1,5 2,45 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

Kolofonium _lj75 1,75 1,75 1,5 - 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Abietinsäure . _ . _ χ_>05 _ _

Olein . _1>75 .......

Leinöl . . _1|75 . . . .

Siliconharz

(Wacker Typ MK) _% _Of5 _0%5 _0>5 . _{Of5 Of5 Oj5 0$5 0>5 0>5}

Siliconöl . . . ₀.5 - - - - -

(Wacker AK 2ooo)

Petroleum _% _{lf0 O>67 O>67 1)0 0§5 1)0 1>0 lf0 lj0 lj0} Paraffin _ _{O>33 O>33} ......

Plastizität y, + _{+ 0} Klebwirkung ^x;

Gründichte g/cm , _nicnt bestimmt 4,9 n/mr

Gründichtg, g/cm , 2,93 2,95 2,87 39,2 N/mm

Rohdichte g/cm³ 2,73 2,67 2,60 (39.2 N/mm²) nach looo C-Brand

Kaltdruckfestigkeit 31,7 28,9 23,4 37,3 27,6 46,7 21,0 15,8 21,4 21,5 N/mnf

X.)

Mn der obigen Tabelle bedeuten: ++ = sehr gut; + = gut; 0 = zufriedenstellend; - = nicht ausreichend,

5 Zur Verdeutlichung der Verdichtbarkeit der Massen und der Eigenschaften daraus gewonnener Formkörper, die bei verschiedenen Temperaturen gebrannt wurden, wurden Prüfkörper wiederum der Abmessungen, wie vorstehend beschrieben, nach der Rezeptur des Versuchs Nr. 69 herge-

stellt und· untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.

Abhängigkeit der Rohdichte vom spezifischen Preßdruck. 15 Preßdruck, N/mm² Rohdichte, g/cm³

9,8 2,95

19,6 2,97

39,2 2,99

78,5 2,97

117,7 2,98

Temperaturbehandlung der Formkörper an Luft;

2 die Probezylinder wurden mit 39,2 N/mm gepresst; die

Gründichte betrug 2,97 g/cm .

Temperatur	3oo	Haltezeit	Rohdichte'	Gewichts	KDF
	6oo			verlust
⁰C	8oo	h	g/cm	• %	N/mm²
looo	16	2,84	o,58	2.6,1
12oo	16	2,68	4,14	31,0
16oo	16	2,7o	4,54	26,1
4	2,72	4,57	32,2
4	2,77	4,52	47,7
4	2,89	4,64	57,2

loo kg der Masse nach Rezeptur des Versuchs Nr. 69 wurden bei einer Stahlgießpfanne in die Fugen zwischen Boden ( aus Dolomitsteinen gemauert) und Spül lochstein, bestehend aus 9o % AIgO-, mit einem Preßluftstampfer eingestampft. Die Pfanne wurde in üblicher Weise aufgeheizt und 1m Stahlwerk in Betrieb genommen. Nach 5o Chargen war die Wandausmauerung verschlissen und das Feuerfestmaterial wurde ausgebrochen. Einige Bruchstücke der verstampften Masse wurden untersucht.

Die durchschnittliche Rohdichte von 8 Bruchstücken betrug 2,74 g/cm , das Gesamtporenvolumen betrug 19.9 %. Aus einem Bruchstück wurde ein Würfel mit 43 mm Kantenlänge gesägt, seine Kaltdruckfestigkeit betrug 35,5 N/mm².

Aus zahlreichen Versuchen ergaben sich folgende Beobachtungen über die Wirkung von Silikonharzen und Oelen in den feuerfesten Massen. Diese Stoffe verursachen offenbar ein geringes Nachwachsen der Formkörper bei der Temperaturbehandlung, sowie geringere Formänderungen, ferner einen verminderten Festigkeitsabfall, bestimmt als Kaltdruckfestigkeit im Bereich um 8oo°C, eine leichtere Entformung der Presslinge nach der Verdichtung in der Pressform, eine geringere Neigung des Nachdickens der zuverformenden Masse bei der Lagerung und schliesslich werden hohe Gründichten der Presskörper erhalten.

Claims

Patentansprüche.

aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass,bezogen auf die feuerfesten Grundstoffe,der Bindemittelanteil 3 bis 8 Gewft beträgt, wovon o,l bis 2 Gew% siliziumorganische Verbindungen sind und dass die feuerfesten Grundstoffe zu Io bis 5o Gew% aus Körnungen mit einer Korngrösse kleiner als 45 ,um bestehen.
2.) Basische feuerfeste Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der si 1iziumorganischen Verbindungen 0,3 bis 1 Gew% und/oder die Körnungen mit Korngrössen kleiner als 45 ,um 2o bis 35 Gew% betragen.
3.) Basische feuerfeste Massen nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnungen mit einer Korngrösse kleiner als 45 ,um zu 3o bis 8o Gew% Korngrössen von weniger als Io .um enthalten.
4.) Basische feuerfeste Massen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnungen mit Korngrössen kleiner als 45 ,um zu mehr als Io Gew% Korngrössen kleiner als 1 ,um enthalten, vorzugsweise Io bis 3o Gew/4.
5.) Basische feuerfeste Massen nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die si 1iziumorgantschen Verbindungen Polysiloxane sind, deren Siliziumgehalt, berechnet als SiO₂, wenigstens 2o Gew# beträgt.
6.) Basische feuerfeste Massen nach den Ansprüchen

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Bindemittel ungesättigte OeIe, Säuren, Harze und harzsäuren enthält, vorzugsweise einen oder mehrere der Stoffe Leinoel, Olein,Abietinsäure, Kolophonium und Talloel in Mengen zwischen

2 und 5 Gew%, bezogen auf die feuerfesten Grund· stoffe.
7.) Feuerfeste Formkörper aus basischen feuerfesten Massen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung der Massen mit

2 Pressdrucken von mehr als 5 N/mm , vorzugsweise

2 2o mit mehr als 3o N/mm erfolgt.
8.) Feuerfeste Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gepressten Formkörper eine Temperaturbehandlung im Bereich zwischen 3oo und 16oo°C unterworfen wurden.