DE3806554A1 - Feuerfeste massen oder kitte und ihre verwendung - Google Patents

Feuerfeste massen oder kitte und ihre verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft feuerfeste Massen oder Kitte, enthaltend übliche Feuerfestmaterialien und freie Fettsäuren umfassende, organische Stoffe als temporäres Bindemittel sowie gegebenenfalls andere übliche Bestandteile.
Es ist bereits bekannt, bei feuerfesten Massen oder Kitten fette Öle oder Fett als temporäres Bindemittel einzusetzen. Diese wirken jedoch nur als Folge ihrer schmierigen Konsistenz, wobei sie jedoch bei der nachfolgenden Anwendung solcher Massen oder Kitte, d.h. bei deren Aufheizen wie auch andere organische, kohlenstoffhaltige Materialien als Folge ihrer thermischen Zersetzung ein bindendes Kohlenstoffgerüst bilden können. Aus der DE-AS 14 71 297 sind ungebrannte oder gebrannte Materialien auf Basis von Magnesiumoxid, MgO, bekannt, die beim Bau von Behältern, wie Öfen zum Schmelzen von Metallen eingesetzt werden können.
Diese vorbekannten, feuerfesten Materialien auf der Basis von MgO enthalten 0,1 bis 15 Gew.-% wenigstens einer aliphatischen Hydroxytricarbonsäure oder eines Salzes oder eines Esters einer solchen Säure, z.B. Zitronensäure oder deren Salze. Durch die Verwendung von solchen Hydroxytricarbonsäuren bzw. deren Salze oder Ester, die vorzugsweise wasserlöslich sein sollen, wird eine abbindende Mischung, d.h. eine zementähnliche Mischung erhalten. Das Magnesiumoxidmaterial soll nicht plastisch und fein verteilt sein, als Beispiel ist hier totgebrannter Magnesit genannt. Weiterhin ist aus der DE-AS 12 57 051 ein feuerfestes Einstampfgemisch bekannt, welches mittels nichtwäßriger, kohlenstoffhaltiger Bindemittel in Form eines ungesättigten, fließfähigen Pechs, das bei der Destillation von pflanzlichen Ölen zum Entfernen der Fettsäuren als Rückstand gewonnen wird, gebunden wird, wobei solche Rückstandspeche auch als Fettsäurepeche bezeichnet werden, d.h. solche Peche enthalten noch ungesättigte Fettsäuren und weisen eine Säurezahl von 30 bis 60 auf. Die zusammen mit diesen Fettsäurepechen eingesetzten, feuerfesten Materialien können auch basische Aggregate sein, z.B. Dolomit, totgebrannter Magnesit, hartgebranntes Kalziumoxid oder Gemische hiervon. Weiterhin ist aus der DE-AS 12 74 489 ein temporäres Bindemittel für keramisch gebundene, basische, feuerfeste Materialien bekannt, wobei das Bindemittel aus einer Mischung eines mittleren und/oder harten Pechs und eines Fettsäurepechs besteht, wobei das Fettsäurepech eine Säurezahl von vorteilhafterweise 20 bis 40 aufweisen soll. Sowohl gemäß der DE-AS 12 57 051 als auch der DE-AS 12 74 489 werden als basische, übliche Feuerfestmaterialien nur totgebrannte Materialien verwendet. Auch gemäß der DE-OS 21 19 668 wird als temporäres Bindemittel ein Fettsäurepech verwendet, wobei hier jedoch noch zusätzlich gekörntes Phosphorpentoxid, P2O5, verwendet wird. Gemäß dieser DE-OS wird im Fall der Verwendung von Magnesit als Feuerfestmaterial totgebrannter Magnesit verwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von feuerfesten Massen oder Kitten, welche lagerfähig sind, d.h. längere Zeit verarbeitsfähig und insbesondere plastisch bleiben, die jedoch nach ihrer Anwendung, z.B. als Stampfmassen, Preßmassen oder als Kitte zum Ausfugen die ihnen erteilte Form behalten und bei der Anwendung, d.h. beim Aufheizen rißfreie Auskleidungen ohne Fugen ergeben, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlackenangriff und Rißbildung aufweisen.
Es wurde nun gefunden, daß langkettige Fettsäuren in Verbindung mit reaktionsfähigem MgO ein solches temporäres Bindemittel bilden, wodurch die ausgezeichneten Eigenschaften der hiermit erhaltenen Massen oder Kitte bei ihrer Verarbeitung und bei ihrer Verwendung, d.h. nach dem Aufheizen oder Brennen im Gebrauch, erreicht werden.
Zur Lösung der zuvorgenannten Aufgabe dienen daher die zuvorgenannten feuerfesten Massen oder Kitte, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als temporäres Bindemittel langkettige Fettsäuren in Verbindung mit reaktionsfähigem MgO enthalten.
Dabei kann das reaktionsfähige MgO kaustisch gebranntes MgO und/oder feingemahlenes Magnesia- und/oder Dolomit-Sintermehl sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die feuerfesten Massen oder Kitte als temporäres Bindemittel eine flüssige, langkettige Fettsäure.
Vorteilhafterweise kann die Fettsäure eine ungesättigte Fettsäure, z.B. eine Öl- oder Linolsäure, sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die feuerfesten Massen oder Kitte zusätzlich noch ein Streckmittel. Beispiele für solche bevorzugt verwendeten Streckmittel sind Mineralöle, fette Öle, Standöl, Heizöl, Lecithin, Bitumen, Teeröl (Anthracenöl), Teer, Pech oder Wachse, insbesondere Weichwachse. Hierdurch kann die Plastizität der erfindungsgemäßen Masse oder Kitte beliebig eingestellt werden; weiterhin kann hierdurch erreicht werden, daß bei der Anwendung der Massen oder Kitte, d.h. bei deren Aufheizen und Zersetzung der in ihnen enthaltenen, organischen Bestandteile ein höherer, prozentualer Anteil von durch Zersetzung der organischen Inhaltsstoffe gebildeten Kohlenstoff entsteht, was für gewisse Anwendungszwecke vorteilhaft sein kann.
Die erfindungsgemäßen Massen oder Kitte enthalten vorzugsweise wenigstens 0,5 Gew.-% der Fettsäuren und wenigstens 0,2 Gew.-% des reaktionsfähigen MgO, jeweils bezogen auf die Gesamtmischung aus üblichen Feuerfestmaterialien, temporärem Bindemittel und gegebenenfalls anderen, üblichen Bestandteilen.
Solche üblichen Gegebenenfalls-Bestandteile können z.B. grenzflächenaktive Stoffe, eine chemische Bindung bewirkende Stoffe, wie Monoaluminiumphosphat oder auch faserartige Bestandteile, wie mineralische Fasern oder Kohlenstoffasern, sein. Ein weiterer Gegebenenfalls-Bestandteil kann auch feinstzerteiltes, d.h. mehlförmiges Feuerfestmaterial sein, z.B. Tonerde, Bauxitstaub oder Cr2O3 (grün).
Vorteilhafterweise beträgt die Fettsäuremenge 1,0 bis 8 Gew.-% und die Menge des reaktionsfähigen MgO 0,2 bis 4 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmischung. Bei Überschreiten einer Menge von 8 Gew.-% an Fettsäure und 4 Gew.-% des reaktionsfähigen MgO wird im allgemeinen keine Steigerung der vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich der Verarbeitung und bei der Anwendung der Massen oder Kitte erzielt. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, daß auch das übliche Feuerfestmaterial aus aktivem, eventuell gekörntem, MgO-Kauster besteht, so daß die zuvorgenannte, bevorzugte Obergrenze von 4 Gew.-% des reaktionsfähigen MgO auch ohne weiteres überschritten werden kann. Besonders bevorzugt sind feuerfeste Massen oder Kitte, welche als übliches Feuerfestmaterial MgO enthalten. Vorteilhafterweise ist dieses MgO-Feuerfestmaterial ein totgebrannter Magnesit oder Dolomit.
Die erfindungsgemäßen Massen und Kitte werden besonders bevorzugt als Stampfmassen zur Auskleidung von Öfen eingesetzt, jedoch auch als Slingermassen, Gießmassen oder Vibriermassen. Sie können auch zu Briketts, z.B. durch Pressen, weiterverarbeitet werden. In gleicher Weise können auch feuerfeste Steine daraus hergestellt werden.
Die bei den erfindungsgemäßen, feuerfesten Massen oder Kitten eingesetzten, langkettigen organischen Fettsäuren weisen im allgemeinen Kohlenstoffzahlen oberhalb von 8, vorzugsweise oberhalb von 12 auf. Dabei kann es sich um einzelne Fettsäuren oder die handelsüblichen Fettsäuregemische handeln. Im allgemeinen besitzen die Fettsäuren keine Kohlenstoffzahlen höher als 30. Besonders bevorzugt werden ungesättigte Fettsäuren verwendet, da diese bei Normaltemperatur flüssig sind; Beispiele hierfür sind Ölsäure, Linolsäure und Linolensäure, d.h. Fettsäuren mit 18 Kohlenstoffatomen. Falls die Fettsäuren nicht flüssig sind, können sie auch in einem Gemisch mit anderen, flüssigen, üblicherweise ungesättigten Fettsäuren vorliegen, oder sie können in einem organischen Lösungsmittel, z.B. Mineralöl, aufgelöst sein. Gegebenenfalls kann hier auch ein anderes organisches, geeignetes Lösungsmittel verwendet werden, z.B. ein Alkohol wie Äthanol oder Benzol oder Chlorkohlenwasserstoffe.
Das in den erfindungsgemäßen, feuerfesten Massen oder Kitten in Verbindung mit den Fettsäuren eingesetzte, reaktionsfähige MgO ist üblicherweise ein relativ feinteiliges Material, d.h. es weist üblicherweise eine Korngröße unterhalb von 0,5 mm und vorteilhafterweise unterhalb von 0,2 mm auf. Es ist jedoch auch die Verwendung von mehlförmigem reaktionsfähigem MgO, d.h. mit einer Korngröße unterhalb von 0,09 mm und vorzugsweise von 0,044 mm möglich.
Es wurde nun gefunden, daß beim Vermischen von z.B. reiner Ölsäure, welche eine dünnflüssige Flüssigkeit darstellt, mit reaktionsfähigem MgO, ein zähes, klebriges Produkt erhalten wird, welches in den erfindungsgemäßen Massen oder Kitten das temporäre Bindemittel darstellt. Es wird daher angenommen, daß zwischen der Fettsäure und dem reaktionsfähigen MgO eine chemische Reaktion erfolgt. Ob bei einer solchen chemischen Reaktion Wasser freigesetzt wird oder das Wasser selbst gebunden bleibt, ist nicht bekannt. Es wurden jedoch keine nachteiligen Eigenschaften festgestellt, z.B. eine allmähliche Zerstörung von mit einem erfindungsgemäßen, temporären Bindemittel gebundenen Stampfkörpern, z.B. Dolomit-Stampfkörpern. Das Reaktionsprodukt aus der Fettsäure und dem reaktionsfähigen MgO, welches eine zähe, klebrige Masse darstellt, bedingt daher wahrscheinlich die vorteilhaften Eigenschaften sowohl bei der Verarbeitung als auch bei der Anwendung der hiermit hergestellten feuerfesten Massen oder Kitte.
Die in den erfindungsgemäßen, feuerfesten Massen oder Kitten enthaltenen Feuerfestmaterialien sind übliche Feuerfestmaterialien, vorzugsweise basische Feuerfestmaterialien. Beispiele hierfür sind gebrannter Dolomit, gebrannnter Magnesit, gebrannter Kalk oder Mischungen hiervon. Es können jedoch auch andere Feuerfestmaterialien wie Chromerz, Aluminiumoxid, Silikate oder Siliziumdioxid (Quarz) als Feuerfestmaterialien oder als Zumischung zu den zuvorgenannten basischen Feuerfestmaterialien verwendet werden.
Der hier verwendete Ausdruck "übliche Feuerfestmaterialien" umfaßt die Feuerfestmaterialien üblicher Klassierung, wobei die maximale Korngröße üblicherweise 12 mm und vorteilhafterweise 6 mm beträgt. Der Ausdruck "übliche Feuerfestmaterialien" umfaßt jedoch auch einen gewissen Anteil an feinstzerteilten Materialien wie mehlförmige Materialien, wobei dieser Anteil bis zu 40% der Feuerfestmaterialien betragen kann.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1
Dieses Beispiel betrifft eine Herdstampfmasse. Es wurden 65 Gew.-Teile eines totgebrannten Magnesits mit einer Korngröße von 0,2 bis 4 mm und 35 Gew.-Teile mehlförmiger, totgebrannter Sintermagnesit mit einer Korngröße bis zu 0,09 mm in einem Mischer zusammen mit 0,3 Gew.-Teilen eines reaktionsfähigen MgO mit einer maximalen Korngröße von 0,1 mm vermischt. Hierzu wurde eine flüssige Mischung von 1,8 Gew.-Teilen Ölsäure, 1,2 Gew.-Teilen Mineralöl und 0,8 Gew.-Teilen Standöl zugegeben und in einem Mischer bei Umgebungstemperatur von etwa 22°C für 15 Minuten vermischt. Es wurde eine bröselige Stampfmasse erhalten, die eine Lagerzeit von mehr als 4 Wochen besaß und zum Ausstampfen eines Herdes leicht verwendet werden konnte. Nach Aufheizen der gestampften Auskleidung konnten hierin keine Risse festgestellt werden.
Beispiel 2
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch als flüssiger Bestandteil eine Mischung von 0,8 Gew.-Teilen Ölsäure und 1,9 Gew.-Teilen Lecithin verwendet wurde. Die hierbei erhaltene Stampfmasse war besonders gut zur Herstellung von Wandteilen geeignet.
Beispiel 3
Es wurde eine Stampfmasse aus 80 Gew.-Teilen gekörntem Dolomitsinter mit einer Korngröße von 0,5 bis 4 mm, 20 Gew.-Teilen mehlförmigem Sinterdolomit mit einer maximalen Korngröße von 0,2 mm und 0,5 Gew.-Teilen reaktionsfähigem MgO mit einer maximalen Korngröße von 0,1 mm sowie einer flüssigen Mischung von 3 Gew.-Teilen Ölsäure, 0,5 Gew.-Teilen Lecithin und 0,8 Gew.-Teilen Standöl entsprechend der Arbeitsweise von Beispiel 1 hergestellt. Diese Masse war eine ausgezeichnete Stampfmasse für Pfannen.
Beispiel 4
100 Gew.-Teile reaktionsfähiges MgO mit einer Korngröße von 0 bis 4 mm wurden mit 9 Gew.-Teilen Bindeteer und 5 Gew.-Teilen Ölsäure in einem Mischer vermischt, was eine bröselige Masse ergab, die zur Herstellung von Briketts auf einer Walzenpresse verwendet wurde. Diese Briketts waren sehr gut geeignet, die Schlacken, die in Gefäßen zur Herstellung von Stahl auftreten, chemisch und physikalisch vorteilhaft zu regulieren.
Beispiel 5
Aus 65 Gew.-Teilen eines totgebrannten Magnesits mit einer Korngröße von 0,2 bis 4 mm und 35 Gew.-Teilen mehlförmigem, totgebranntem Sintermagnesit mit einer Korngröße bis zu 0,09 mm, 0,5 Gew.-Teilen eines reaktionsfähigen MgO mit einer maximalen Korngröße von 0,1 mm, 3,5 Gew.-Teilen Ölsäure, 3,5 Gew.-Teilen Weichwachs, 2,3 Gew.-Teilen Teer und 2 Gew.-Teilen Pech wurde eine Mischung hergestellt, welche zunächst in Form eines Breis vorlag. Diese Mischung war nach etwa 2 Tagen von pastenförmiger Konsistenz. Diese Mischung kann bei heißen Öfen als in der Hitze zu verflüssigende Gießmasse verwendet werden.
Beispiel 6
Die Arbeitsweise von Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei folgende Mischung verwendet wurde:
100 Gew.-Teile der Mischung an totgebranntem Magnesit der unterschiedlichen Korngrößen, 0,3 Gew.-Teile reaktionsfähiges MgO mit einer maximalen Korngröße von 0,1 mm, 2 Gew.-Teile Ölsäure, 3,5 Gew.-Teile des in Beispiel 5 verwendeten Bindeteers, 2 Gew.-Teile des in Beispiel 5 verwendeten Hartpechs und 5 Gew.-Teile Bitumen. Diese Mischung lag zuerst in breiförmiger Konsistenz vor und war nach 2 Tagen zu einem Kitt verfestigt. Dieser Kitt konnte ebenfalls als in der Hitze sich verflüssigende Gießmasse bei der Reparatur von heißen Öfen verwendet werden.
Beispiel 7
100 Gew.-Teile Sinterdolomit in einer Korngröße von 0-7 mm wurden mit 9% Bitumen und 5% Ölsäure sowie 1% reaktionsfähigem MgO in einem Mischer vermengt, wobei eine bröselige Masse erhalten wurde, die zur Herstellung von Briketts auf einer Walzenpresse geeignet war. Diese Briketts wurden für Reparaturen von verschlissenen Teilen eines Konverters, z.B. der Schrottaufschlagstelle, mit Erfolg eingesetzt.
Beispiel 8
100 Gew.-Teile einer Mischung aus totgebranntem Magnesit unterschiedlicher Korngrößen mit 0,4 Gew.-Teilen reaktionsfähigem MgO, 2 Gew.-Teilen Ruß, 1 Gew.-Teil zähflüssigem Mineralöl und 2 Gew.-Teilen Ölsäure wurde in einem Mischer bei 20°C gründlich vermengt. Diese Mischung ließ sich auf einer Presse zu Formsteinen verpressen. Die Formsteine konnten ohne oder mit Nachbehandlung, wie z.B. Tempern, zur Zustellung von metallurgischen Gefäßen verwendet werden.

Claims (10)

1. Feuerfeste Massen oder Kitte, enthaltend übliche Feuerfestmaterialien und freie Fettsäuren umfassende, organische Stoffe als temporäres Bindemittel sowie gegebenenfalls andere übliche Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß sie als temporäres Bindemittel langkettige Fettsäuren in Verbindung mit reaktionsfähigem MgO enthalten.
2. Feuerfeste Massen oder Kitte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reaktionsfähige MgO kaustisch gebranntes MgO und/oder feingemahlenes Magnesia- und/oder Dolomit-Sintermehl ist.
3. Feuerfeste Massen oder Kitte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als temporäre Bindemittel eine flüssige, langkettige Fettsäure enthalten.
4. Feuerfeste Massen oder Kitte nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäure eine ungesättigte Fettsäure, z.B. eine Öl- oder Linolsäure ist.
5. Feuerfeste Massen oder Kitte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Streckmittel enthalten.
6. Feuerfeste Massen oder Kitte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Streckmittel Mineralöle enthalten.
7. Feuerfeste Massen oder Kitte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens 0,5 Gew.-% der Fettsäuren und wenigstens 0,2 Gew.-% des reaktionsfähigen MgO, jeweils bezogen auf die Gesamtmischung, enthalten.
8. Feuerfeste Massen oder Kitte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1,0 bis 8 Gew.-% der Fettsäuren und 0,2 bis 4 Gew.-% des reaktionsfähigen MgO, jeweils bezogen auf die Gesamtmischung, enthalten.
9. Verwendung der Massen oder Kitte nach den vorhergehenden Ansprüchen als Stampfmassen, Slingermassen, Preßmassen zum Herstellen von Briketts, Gießmassen oder Vibriermassen.
10. Verwendung der Massen nach den vorhergehenden Ansprüchen zur Herstellung von feuerfesten Steinen.
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