DE3413128A1 - Feuerfestmaterial mit hohem aluminiumoxidgehalt zur verwendung in einem nichteisenmetall-schmelzofen - Google Patents

Feuerfestmaterial mit hohem aluminiumoxidgehalt zur verwendung in einem nichteisenmetall-schmelzofen

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Description

zu entwickeln.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Feuerfe.stmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt zur Verwendung in einem Nichteisenmetall-Schmelzofen aus einer Mischung von hochaluminiumoxidhaltigen Aggregatteilchen mit wenigstens 60 Gew. % Aluminiumoxid und außerdem Siliziumnitridteilche^ mit dem Kennzeichen, daß die Mischung zusätzlich Teilchen eines festen Stoffes enthält, der durch die Reaktion mit der Nichteisenmetall schmelze Kohlenmonoxid erzeugt.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das Feuerfe.stmaterial gemäß der Erfindung hat eine merklich längere Betriebslebensdauer als das früher entwickelte Feuerfestmaterial zur Verwendung in einem Ofen zum Schmelzen von Kupfer-Zirkonium-, Kupfer-Zirkonium-Phosphor- oder anderen Kupfer-Zirkonium-Legierungen.
Das Feuerfestmaterial gemäß der Erfindung ist wie das früher entwickelte, Siliziumnitrid enthaltende Feuerfestmaterial beständig gegenüber Temperaturwechsel und reagiert darüber hinaus nicht mit einer Aluminiumschmelze unter Bildung eines Reaktionsproduktes.
Der Erfinder stellte bei der Durchführung von Schmelzen verschiedener Arten von Kupferlegierungen in einem Schmelzofen mit einem Feuerfestmaterial aus einer Mischung von hochaluminiumoxidhaltigen Aggregatteilchen und Siliziumnitridteilchen fest, daß wenn Kupfer-Zirkonium-, Kupfer-Zirkonium-Phosphor- oder andere Kupfer-Zirkonium-Legierungen in dem Ofen geschmolzen werden, die Ofenwände durch die Schlacke an der Oberfläche der Schmelze korrodiert werden, so daß das Feuerfestmaterial in der Nähe der Schlacke wegen der Anwesenheit eines in die Schlacke geschmolzenen niedrig-
schmelzeifen Stoffes geschmolzen und zerstört wird. Dieser niedrigschmelzende Stoff erwies sich als Reaktionsprodukt der durch die geschmolzene Kupfer-Zirkonium-Legierung erzeugten Schlacke und bestand hauptsächlich aus CuO sowie vor allem Siliziumdioxid des Feuerfestmaterials.
Es ist daher erforderlich, eine Korrosion des Siliziumnitrid enthaltenden Feuerfestmaterials mit hohem Aluminiumoxidgehalt durch die hauptsächlich CuO enthaltende Schlacke zu verhindern. So wurde das Feuerfestmaterial gemäß der Erfindung gefunden·
Wenn ein Kohlenmonoxid durch Reaktion mit Nichteisenmetallschmelzen erzeugender Feststoff, ζ. Β. Graphit, einem Feuerfestmaterial zugesetzt wird, das hochaluminiumoxidhaltiges Aggregat und Siliziumnitrid enthält, beobachtet man folgende Erscheinungen, die zur Senkung des CuO-Gehalts in-der Schlacke führen und dadurch die Korrosion des Feuerfestmaterials durch die Schlacke verringern.
(i) Das CuO in der Schlacke und in der Schmelze wird teilweise durch im Feuerfestmaterial enthaltenen Graphit nach der folgenden Formel (1) reduziert:
CuO + C -4 Cu + CO (1)
(ii) CO, das durch die Oxidation des Graphits im Feuerfestmaterial erzeugt wurde, reduziert einen Teil des in der Schlacke und in der Schmelze verbleibenden CuO nach der folgenden Formel (2):
CuO + CO —* Cu + CO2 (2)
(iii) Das durch die Oxidation des Graphits gebildete CO bildet einen CO- oder C02-Gasfilm an der Oberfläche der Feuerfestmaterialwände, wodurch die Benetzung des Feuerfestmaterials mit der Schmelze verhindert wird.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Menge in hochaluminiumoxidhaltigem Aggregat enthaltenen Aluminiumoxids und dem Korrosionsgrad;
Fig. 2 und 3 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen der Siliziumnitridmenge und dem Eindringgrad der Schmelze;
Fig. 4 und 5 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen der Siliziumnitridmenge und dem Korrosionsgrad;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Siliziumnitridmenge und der Druckfestigkeit;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Siliziumnitridmenge und der Zahl der wiederholten Temperaturwechsel bei einem Temperaturwechselversuch, bis Risse auftreten; und
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Graphitmenge und dem Korrosionsgrad.
Das erfindungsgemäße Feuerfestmaterial wird durch die folgende Beschreibung seiner Bestandteile leichter verständlich.
(a) Aluminiumoxidaggregat
Das erfindungsgemäß verwendete Aggregat enthält vorzugsweise wenigstens 60 Gew. % Aluminiumoxid. Wenn die Aluminiumoxidmenge im Aggregat gesteigert wird, sinkt die Siliziumdioxidmenge, was zu einer Senkung der Menge des Reaktionsprodukts der hauptsächlich aus CuO bestehenden Schlacke und des Feuerfestmaterials führt, wodurch die Korrosion des Feuerfestmaterials verringert wird.
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Änderungen des Korrosionsgrades des Feuerfestmaterials durch die hauptsächlich aus CuO bestehende Schlacke mit der im hochaluminiumoxidhaltigen Aggregat enthaltenen Aluminiumoxidmenge. Wie diese Figur klar zeigt, sinkt der Korrosionsgrad, wenn die Aluminiumoxidmenge im Aggregat wächst. Die vorzugsweise Aluminiumoxidmenge im Aggregat ist mindestens 70 Gew. %. Ein Feuerfestmaterial aus 12 Gew. % Siliziumnitrid, 5 Gew. % Graphit, 10 Gew. % Ton und Rest hochaluminiumoxidhaltigemAggregat wurde im Versuch verwendet. Das hochaluminiumoxidhaltig eAggregat wies grobe Körner im Bereich von 4,7 bis 1,2 mm, mittlere Körner im Bereich von 1,2 bis 0,15 mm und feine Körner unter 0,15 mm auf, wobei etwa 60 Gew. % der Gesamtmenge des Aggregats grobe Körner und etwa 25 Gew. % mittlere Körner waren.
Das Feuerfestmaterial wurde zu einem zylindrischen Tiegel mit einem Außendurchmesser von 50 mm, in der Höhe von 50 mm und einem mittleren Hohlraum von 20 mm Durchmesser und 30 mm Höhe geformt. Der erhaltene Tiegel wurde in einen Graphittiegel gegeben, am Umfang abgedichtet, um nicht durch atmosphärische Luft beeinträchtigt zu werden, und bei 1200 0C gebrannt.
Eine Kupfer-Zirkonium (0,01 Gew. %)-Phosphor(0,01 Gew. %)-Legierung wurde in diesem Feuerfestmaterial tiegel geschmolzen und zwei Stunden gehalten. Nach Befreiung von der Schmelze wurde das Feuerfestmaterial vertikal in Hälften geschnitten, um den Korrosionsgrad mit der Schlacke gemäß der folgenden Formel zu bestimmen. Die in der folgenden Beschreibung angegebenen Korrosionsgrade wurden sämtlich in der gleichen Weise bestimmt.
Korrosionsgrad (.%) =
(Durch.die.Korrosion vergrößere.Querschnittsflache des Hohlraums) - (Qiierschnittsflache des ursprünglichen Hohlraums)
(Querschnittsflache des ursprünglichen Hohlraums
Hochaluminiumoxidhaitiges Aggregat kann durch ein Elektroschmel zverf ahren oder durch ein Sinterverfahren hergestellt werden. Die durch das Sinterverfahren hergestellten Aggregate sind den durch das Elektroschmelzverfahren hergestellten in der Beständigkeit gegenüber Temperaturwechsel und Sinterbarkeit überlegen. Andererseits sind die durch das Elektroschmelzverfahren hergestellten Aggregate den durch das Sinterverfahren hergestellten in der Beständigkeit gegenüber Korrosion durch die hauptsächlich aus CuO bestehende Schlacke überlegen. Vorzugsweise stellt man daher das Aggregat durch eine Kombination dieser beiden Verfahren her.
MuIlit oder Korund ist ein 70 Gew. % Aluminiumoxid enthaltendes Aggregat. Wenn Schamotte mit einem niedrigeren Aluminiumoxidgehalt verwendet wird, vermischt man sie vorzugsweise mit Korund oder Mull it, so daß der Aluminiumoxidgehalt des erhaltenen Aggregats
wenigstens 60 Gew. % beträgt. Die Temperaturwechselbestän-
digkeit, die Festigkeit oder das Eindringen oder die Korrosion durch die Schmelze sind für das Feuerfestmaterial von der Teilchengrößenverteilung des hochaluminiumoxidhaltigen Aggregats abhängig. Vorzugsweise soll das hochaluminiumoxidhaltige Aggregat grobe Körner mit einem Teilchendurchmesser von wenigstens 1,2 mm, mittlere Körner mit einem Teilchendurchmesser im Bereich von 1,2 bis 0,15 mm und feine Körner mit einem Teilchendurchmesser unter 0,15 mm aufweisen. Die groben Körner sind zur Steigerung der Festigkeit,/Druckfestigkeit, und auch der Temperaturwechselbeständigkeit des Feuerfestmaterials erforderlich. Wenn jedoch das Aggregat nur grobe Körner aufweist, ist das erhaltene Feuerfestmaterial stark porös und von unzureichender Dichte und Festigkeit. Ein solches
kali
Feuerfestmaterial neigt zur physiischen Schädigung durch das Eindringen der Schmelze. Das Feuerfestmaterial wird durch den Zusatz der feinen Körner gefügemäßig verstärkt und mit höherer Festigkeit zur Vermeidung des Eindringens der Schmelze und der Korrosion durch die Schmelze versehen. Jedoch ist auch ein nur aus groben und feinen Körnern bestehendes Feuerfestmaterial hinsichtlich seiner Temperaturwechselbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit noch nicht befriedigend. Diese Nachteile werden durch den Zusatz mittlerer Körner überwunden. Die Anteile der groben, mittleren und feinen Körner im hochaluminiumoxidhaltigen Aggregat sind vorzugsweise 40 bis 70 Gew. % grobe Körner, 10 bis 30 Gew. % mittlere Körner und 10 bis 40 Gew. % feine Körner. Die groben Körner sind vorzugsweise nicht größer als 4,7 mm.
(b) Siliziumnitrid
Der Zusatz von Siliziumnitrid steigert die Beständigkeit des Feuerfestmaterials gegenüber Temperaturwechsel, die die Rißbildung verhindert, wenn der Ofen abgekühlt wird. Außerdem verhindert er die Reaktion der Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschmelze mit dem Feuerfestmaterial.
Ein bevorzugtes Siliziumnitrid ist Si3N4.
Die Teilchengröße des Siliziumnitrids ist vorzugsweise so gering wie möglich, zweckmäßigeringer als 0,15 mm Teilchendurchmesser, um ein dichtes Feuerfestmaterial mit wenig Poren zu erhalten. Vorzugsweise ist der Maximal teilchendurchmesser des Siliziumnitrids unter 1,2 mm, und vorzugsweise haben wenigstens 80 Gew. % der Gesamtmenge des Siliziumnitrids eine Teilchengröße von unter 0,15 mm Teilchendurchmesser.
Die Fig. 2 bis 7 sind graphische Darstellungen der Änderungen des
Eindringgrads der Schmelze, des Korrosionsgrads eines Feuerfestmaterials durch Schlacke und der Druckfestigkeit sowie der Temperaturwechselbeständigkeit des Feuerfestmaterials mit der im Feuerfestmaterial enthaltenen Siliziumnitridmenge.
Das Feuerfestmaterial besteht aus hochaluminiumoxidhaltigern Aggregat, Siliziumnitrid, Graphit und Ton. Die Menge des Tons wurde auf .10 Gew. % festgelegt, während die Graphitmenge mit 3, 5 und 10 Gew. % variiert wurde. Das hochaluminiumoxidhaltige Aggregat enthielt etwa 60 Gew. % grobe Körner, etwa 25 Gew. % mittlere Körner und Rest feine Körner. Das Siliziumnitrid bestand aus fe.inunterteilten Si-N»-Teilchen mit einem Teilchendurchmesser unter 0,15 mm. Die Schmelze bestand aus einer Kupfer-Zirkonium(0,01 Gew. %)-Phosphor(0,01 Gew. %)-Legierung.
Der Eindringgrad der Schmelze wurde bestimmt, indem man den Tiegel vertikal zerschnitt, die Querschnittsfläche der Schicht rings um den Hohlraum des Tiegels maß, in die die Schmelze und die Schlacke eingedrungen waren, und den erhaltenen Wert der Querschnittsfläche durch die ursprüngliche Querschnittsfläche des Tiegel hohlraums teilte. Sämtliche Eindringgrade wurden in der gleichen Weise bstimmt.
Fig. 2 veranschaulicht den Schmelzeneindringgrad eines 5 Gew. % Graphit enthaltenden Feuerfestmaterials. Der Eindringgrad zeigt das Minimum bei 5 bis 20 Gew. % Siliziumnitrid und wächst, wenn die Siliziumnitridmenge 20 Gew. % überschreitet. Die Siliziumnitridmenge liegt maximal vorzugsweise bei 25 Gew. %.
Fig. 3 zeigt Änderungen des Schmelzeneindringgrades mit der Siliziumnitridmenge im Fall von 3 bzw. 5 bzw. 10 Gew. % Graphit enthaltenden Feuerfestmaterialien. Es wurde bestätigt, daß 5 bis 20 Gew. % Siliziumnitrid ohne Rücksicht auf die Graphitmenge
die besten Wirkungen der Verhinderung des Eindringens von Schmelze zeigten.
Fig. 4 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Siliziumnitridmenge und dem Korrosionsgrad eines 5 Gew. % Graphit enthaltenden Feuerfe.stmaterials durch Schlacke. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Siliziumnitridmenge und dem Korrosionsgrad von 3 bzw. 5 bzw. 10 Gew. % Graphit enthaltenden Feuerfestmaterialien durch Schlacke. Vorzugsweise setzt man dem Feuerfestmaterial etwa 10 Gew. %, insbesondere 7 bis 12 Gew. % Siliziumnitrid zu, um Korrosion durch hauptsächlich CuO enthaltende Schlacke zu verhindern.
Fig. 6 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Druckfestigkeit nach dem Sintern eines 5 Gew. % Graphit enthaltenden Feuerfestmaterials und der Siliziumnitridmenge, und Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Zahl wiederholter Temperaturwechsel bei einem Temperaturwechselversuch bis zum Auftreten von Rissen im Feuerfestmaterial und der Siliziumnitridmenge. Die Proben hatten in beiden Fällen die Form einer runden Stange mit 50 mm Durchmesser und 50 mm Länge. Die runden Probestangen wurden bei 1000, 1200 und 1400 0C gesintert, unter denen die bei 1200 0C gesinterten einem Temperaturwechselversuch unterworfen wurden. Man führte den Versuch durch, indem man die Stange in einem Heizofen anordnete, sie bei 1200 C erhitzt für 15 min hielt und die aus dem Ofen herausgezogene Stange in Wasser eintauchte und diese Vorgänge wiederholte. Man fand, daß 7 bis 15 Gew. % Siliziumnitrid vom Standpunkt der Druckfestigkeit und der Temperaturwechselbeständigkeit des feuerfesten Materials vorzuziehen waren.
(c) CO erzeugender fester Stoff
Die Korrosion eines Feuerfestmaterials läßt sich durch Zusatz
eines festen, CO erzeugenden Stoffes zum Feuerfestmaterial zur Verwendung in einem Ofen als innerer Auskleidung verringern, da die CuO-Menge in der Schmelze von Kupfer-Zirkonium-Legierungen verringert wird und folglich die Menge der hauptsächlich aus CuO bestehendeflSchlacke verringert wird. Da der feste Stoff einen gasförmigen Film zwischen dem Feuerfestmaterial und der Schmelze bildet, wird eine Benetzung des Feuerfestmaterials mit Schmelze verhindert.
Graphit wird vorzugsweise als dieser feste Stoff verwendet. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, beträgt die bevorzugte Menge des Graphits 3 bis 12 Gew. % und ist noch bevorzugter 5 bis 10 Gew. %.
Fig. 8 veranschaulicht Änderungen des Korrosionsgrades durch Schlacke mit der Graphitmenge bei Verwendung eines feuerfesten Tiegels mit 10 Gew. % Siliziumnitrid und 10 Gew. % Ton als Bindemittel, worin eine Kupfer-Zirkonium(0,01 Gew. %)-Phosphor(0,01 Gew. %)-Legierung geschmolzen wurde. Der Korrosionsgrad wächst deutlich, wenn die Graphitmenge zu gering oder zu groß ist.
Man verwendet Graphitteilchen zweckmäßig mit einem Teilchendurchmesser unter 1,2 mm und vorzugsweise eine Mischung von Teilchen eines Durchmessers von 1,2 bis 0,15 mm und solchewmit geringerem Teilchendurchmesser als 0,15 mm. Die Menge der unter 0,15 mm liegenden Teilchen beträgt zweckmäßig 40 bis 80 Gew. %. Als Ergebnis einer Reaktion mit der Schmelze wird Graphit oxidiert und verbraucht, und die Stellen, wo die Graphitteilchen vorlagen, werden zu Poren. Zufiele Poren verringern die Festigkeit des Feuerfestmaterials und ermöglichen ein leichteres Eindringen der Schmelze wegen der Vergrößerung der im Kontakt mit der Schmelze befindlichen Oberfläche.
Andererseits reagieren zu kleine Graphitteilchen eher mit
atmosphärischem Sauerstoff und verschwinden vor der Reaktion mit der Schmelze. Vorzugsweise verwendet man daher sowohl mittlere als auch feine Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von weniger als 1,2 mm und mischt sie zur Verwendung.
Sowohl erdiger Graphit als auch schuppiger Graphit kann verwendet werden.
(d) Bindemittel
Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt kann ohne jedes Bindemittel geformt werden, da fein unterteilte Teilchen des Aggregats als eine Art von Bindemittel dienen. Jedoch kann ein ein Bindemittel enthaltendes Feuerfestmaterial leichter geformt werden, wobei ein Formprodukt mit höherer Festigkeit erzeugt wird.
Anrganische Bindemittel, wie Ton, Natriumsilikat oder Aluminiumdihydrogenphosphat, oder organische Bindemittel,wie Pülpeablauge, werden verwendet, worunter das zweckmäßigste Ton ist. Vorzugsweise verwendet man 0,05 bis 15 Gew. % eines Bindemittels. Ton wird vorzugsweise in einer Menge von 7 bis 12 Gew. % verwendet. Ein Bindemittel aus Natriumsilikat, Aluminiumdihydrogenphosphat oder PUlpeablauge wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew. % verwendet. Feinunterteilte Tonteilchen mit einem Teilchendurchmesser unter 0,15 mm werden vorzugsweise verwendet, um dem Feuerfestmaterial eine ausreichende Bindung zu geben.
(e) Verfahren zur Verwendung von Feuerfestmaterial
Das erfindungsgemäße Feuerfe.stmaterial kann mit oder ohne Sintern verwendet werden.
Wenn das Feuerfestmaterial ohne Sintern verwendet wird, setzt man einer Mischung von Teilchen der FeuerfestmaterialbestandteiIe etwas
Wasser zu, um die Bindung zu steigern und die Mischung wird an eine vorbestimmte Stelle eines Schmelzofens gegeben und mit einer Luftramme od. dgl. gestampft. Sonst kann die Mischung an die bestimmte Stelleeines Schmelzofens gebracht werden, nachdem sie zu einer bestimmten Form gestaltet und getrocknet wurde.
Wenn das Feuerfe.stmaterial zu sintern ist, wird eine Mischung von Teilchen der FeuerfestmaterialbestandteiIe zu einer bestimmten Gestalt geformt, getrocknet und dann gesintert. Das Sintern muß in einer reduzierenden Atmosphäre durchgeführt werden.
Insbesondere wird die Mischung nach dichtem Einschluß in eineraus Graphit oder Siliziumkarbid-Feuerfestmaterial bestehenden Hülle oder in einer Atmosphäre von Kohlenmonoxid mit verringertem Sauerstoffteil druck im Ofen gesintert.
Das Feuerfestmaterial gemäß der Erfindung wird in einem Ofen zum Schmelzen von Nichteisenmetallen mit einem Schmelzpunkt von höchstens 1200 0C angebracht. Wenn der Schmelzofen aus dem erfindungsgemäßen feuerfesten Material bei einer Temperatur von über 1200 0C verwendet wird, oxidiert das im Feuerfe.stmaterial enthaltene Siliziumnitrid rasch zu Siliziumdioxid (SiO2), das mit der Schmelze reagiert und leicht verursacht, daß die Ofenwände abplatzen und die Schmelze eindringt. Wenn er bei einer Temperatur von höchstens
ο en
1200 C verwendet wird, ergeben sich die Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit, der Vermeidung der Reaktion mit der Aluminiumschmelze und andere Wirkungen des Zusatzes des Siliziumnitrids ohne Abplatzen der Ofenwände oder andere durch die Oxidation von Siliziumnitrid verursachte Störungen.
Eisen kann als einer der Legierungsbestandteile in im Schmelzofen aus dem erfindungsgemäßen Feuerfestmaterial zu schmelzenden
Nichteisenlegierungen enthalten sein.
Vorzugsweise enthält das Feuerfestmaterial 40 bis 50 Gew. % grobe Körner, 15 bis 25 Gew. % mittlere Körner und 30 bis 45 Gew. % feine Körner auf Basis der Gesamtmenge des feuerfesten Materials.
Beispiel
Tiegel und runde Stangen wurden unter Verwendung von 10 Arten von Feuerfestmaterialien hergestellt, die in de^Tabelle 1 angegeben sind. Eine Mischung von Elektroschmelz-Mullit und Elektroschmelz-Korund wurde als hochaluminiumoxidhaltiges Aggregat verwendet. Die chemischen Zusammensetzungen der Aluminiumoxidaggregate, des Siliziumnitrids und des Tons sind in der Tabelle 2 angegeben. Der Teilchendurchmesser der groben Körner des hochaluminiumoxidhaltigen Aggregats lag im Bereich von 4,7 bis 1,2 mm.
Unter den Beispielen der Erfindung (Beispiele No. 1 bis No. 9) enthalten die Proben No. 1 bis No. 6 Ton als Bindemittel. Die Proben No. 7 und No. 8 enthalten Aluminiumdihydrogenphosphat als Bindemittel. Die Probe No. 9 enthält keine Bindemittel. Die Probe No. 10, die keinen Graphit enthält, ist ein Beispiel des Standes der Technik.
Tabelle 1 Feuerfestzusammensetzung (Gew. %)
Probe
No.		 . .. .Aluminiumoxid Mittlere
Körner		 Feine''
Körner		 Silizium
nitrid		 Erdiger
Graphit		 'Feine
Körner		 Bindemittel Ton Aluminiumdi-
nydrogenphosphat
1 Grobe
Körner		 17 8 Feine
Körner		 Mittlere
Körner		 10 Feine
Körner
2 43 17 8 12 5 10
3 43 18 9 12 5 5 10
4 46 18 9 12 2,5 10
5 46 19 9 12 2;5 3 10
6 47 19 9 12 lf5 10
7 47 18 19 12 1J5 2,5 10 0,2
8 46 18 19 12 2,5 5 0,1
9 46 18 19 12 5
10 46 19 10 12
49 12 10
Tabelle 2 Chemische Zusammensetzung der Rohmaterialien(Gew. %)
Rohmaterial Elektroschmelz-
korund		 Ton SiO2 Al2O3 Si3N4 Pe CaO+MgO Andere
Siliziumnitrid ,Elektroschmelz-
. mull it		 - - 98.3 1,30 0,27 • Rest
Aggregate 4,06 92,40 - 2,46 1,02 Rest
18,12 78,16 - 2,40 1,16 ' Rest
44,62 39,26 - - 1,24 Rest
Die Feuerfestmaterialien der Proben No. 7 und No. 8 wurden hergestellt, indem man vorbestimmte Mengen der Rohmaterialien mit Ausnahme eines Bindemittels mischte und danach eine Aluminium-dihydrogen phosphatlösung zusetzte und damit vermischte. Daher bedeutet "100 %" die Zusammensetzung der Mischung ohne das Bindemittel.
Die Ergebnisse der Druckfestigkeit und der Temperaturwechselversuche sind in der Tabelle 3 gezeigt, worin "20 Male-kein Abblättern" bedeutet, das kein Abblättern des Feuerfestmaterials auftrat, nachdem der Temperaturwechsel 20 mal wiederholt war.
Tabelle 3
Probe
No.		 Druckfestigkeit (N/cm2) 220 0 -Kalzination
temperatur
1400 0C		 ;-Temperatur
wechsel
versuch
1 Kalzinations- Kalzinations
temperatur temperatur
1000 0C 1200 0C		 2400 2800 »AibTät-
2 1600 2700 300 Ü Il
3 1800 2800 3200 Il
4 200 0 3000 3000 . Il
5 1900 29O0 3600 Il
6 2200 2800 3400 Il
7 2000 2600 3100 Il
8 2200 22O0 . 3000 Il
9 2OO0 3200 2600 Il
10 1600 3800 Il
1900
Die Bindemittel enthaltenden Feuerfe.stmateri alien zeigten eine höhere Druckfestigkeit als die keine Bindemittel enthaltenden. Die Druckfestigkeit wurde durch die Gegenwart des Graphits kaum beeinträchtigt.
Kupfe.roxid, Kupfer-Zirkonium(0,01 Gew. %)-Legierung, Kupfer-Zirkonium(0,01 Gew. %)-Phosphor(0,01 Gew. %)-Legierung und Messing (Zinkgehalt: 28 Gew. %) wurden in den aus den Feuerfestmaterialien der Proben No. 1 bis No. 10 hergestellten Tiegeln geschmolzen, und die Korrosionsgrade durch Schlacke und die Eindringgrade der Schmelzen wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der T.akelle-.4 gezeigt. Der Zweck des Schmelzens von Kupferoxid (CuO) war zu finden, wie das Feuerfestmaterial durch CuO korrodiert wurde.
Tabelle 4
Probe
No.		 Schmelzen
von CuO		 Schmelzen von
Cu-Zr-Legierung		 Eindring
grad {%) 		Schmelzen von
Cu-Zr-P-Legierung		 Eindring-
grad (%)		 Schmelzen von
Messing		 Korrosions-
qrad {%)
1 Korrosions
grad (%)		 Korrosions-
grad {%) 		0 Korrosions
grad (%) 		0 Korrosions
grad (%)		 0
2 5,6 0 0 2,8 0 0 0
3 2r6 0 0 1I4 0 0 • 0
4 3,6 0 0 2,8 0 O 0
5 1,2 0 0 1J5 0 0 0
6 ' 6,2 1,9 0 8.0 0 0 0
7 4,5 3,4 0 6,2 0 0 0
8 2,3 0 0 1,8 0 0 0
9 2,4 0 0 2,4 0 0 0
10 2,4 0 0 2,0 0 0 0
28,0 ■17,9 24,1 22,5
Wie man den Ergebnissen der Probe No. 1 entnimmt, ist der Korrosionsgrad des keinen Graphit enthaltenden Feuerfestmaterials hoch. Der Korrosionsgrad läßt sich durch den Zusatz von Graphit merklich verringern, was zu einer Verlängerung der Betriebslebensdauer des Feuerfestmaterials führt.
Der Korrosionsgrad wurde durch die Gegenwart der Bindemittel kaum beeinflußt.
Wie sich der vorstehenden Beschreibung entnehmen läßt, hat das Feuerfestmaterial gemäß der Erfindung den Vorteil, durch die beim Schmelzen von Kupferlegierungen gebildete Schlacke kaum korrodiert zu werden.

Claims (17)

Patentansprüche
1. Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt zur Verwendung in einem Nichteisenmetall-Schmelzofen aus einer Mischung von hochaluminiumoxidhaltigen Aggregatteilchen mit wenigstens 60 Gew. % Aluminiumoxid und außerdem Siliziumnitridteilchen,
daidurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusätzlich Teilchen eines festen Stoffes enthält, der durch die Reaktion mit der Nichteisenmetall schmelze Kohlenmonoxid erzeugt.
2. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Stoff Graphit ist.
3. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 25 Gew. % Siliziumnitrid und 3 bis 12 Gew. % des festen Stoffes enthält.
4. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hochaluminiumoxidhaltige Aggregat aus groben Körnern mit einem Teilchendurchmesser von wenigstens 1,2 mm, mittleren Körnern mit einem Teilchendurchmesser von 0,15 bis 1,2 mm und feinen Körnern mit einem Teilchendurchmesser unter 0,15 mm besteht.
680-O1 8206 313 DEI)-TF
5. Feuerfestmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das hochaluminiumoxidhaltige Aggregat aus 40 bis 70 Gew. % der groben Körner, 10 bis 30 Gew. % der mittleren Körner und
10 bis 40 Gew. % der feinen Körner besteht.
6. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumnitrid Si3N4 ist.
7. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens 80 Gew. % der Siliziumnitridteilchen einen Teilchendurchmesser unter 0,15 mm aufweisen.
8. Feuerfestmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 7 bis 15 Gew. % Siliziumnitrid enthält.
9. Feuerfestmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit Teilchen mit einem Teilchendurchmesser unter 1,2 mm aufweist.
10.Feuerfestmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Graphit 40 bis 80 Gew. % Teilchen mit einem Teilchendurchmesser unter 0,15 mm enthält.
11. Feuerfestmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 10 Gew. % Graphit enthält.
12. Feuerfestmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusätzlich ein Bindemittel enthält.
13. Feuerfestmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Ton ist.
14. Feuerfestmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß es 5 bis 25 Gew. % Siliziumnitrid, 3 bis 12 Gew. % des festen Stoffes und 0,05 bis 15 Gew. % des Bindemittels enthält.
15. Feuerfestmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es 7 bis 12 Gew. % Ton enthält.
16. Feuerfestmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ton Teilchen mit einem Teilchendurchmesser unter 0,15 mm aufweist.
17. Feuerfestmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 10 Gew. % Graphit enthält.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0242849A2 (de) * 1986-04-21 1987-10-28 Vesuvius Crucible Company Mit Kohlenstoff gebundene feuerfeste Körper

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2066802A (en) * 1979-12-28 1981-07-15 Kurosaki Refractories Co Refractory for casting

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