DE3842680A1 - Behandlung von geschmolzenem, gegossenen, feuerfesten material - Google Patents
Behandlung von geschmolzenem, gegossenen, feuerfesten materialInfo
- Publication number
- DE3842680A1 DE3842680A1 DE3842680A DE3842680A DE3842680A1 DE 3842680 A1 DE3842680 A1 DE 3842680A1 DE 3842680 A DE3842680 A DE 3842680A DE 3842680 A DE3842680 A DE 3842680A DE 3842680 A1 DE3842680 A1 DE 3842680A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- refractory material
- glassy phase
- refractory
- ceramic
- vacuum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/484—Refractories by fusion casting
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
Die Erfindung richtet sich auf geschmolzene, gegossene, keramische,
feuerfeste Materialien und insbesondere auf Behandlungen, um die
Erosion solcher Stoffe und ihre Tendenz zum Einschließen von Ausscheidungen
("stone" defects) in das Material zu verringern, wenn sie als
Konstruktionsteile in Berührung mit geschmolzenen Materialien verwendet
werden. Geschmolzene, gegossene, keramische Stoffe sind gekennzeichnet
durch ihre Herstellungsverfahren, die das Schmelzen einer
Mischung von Oxiden einschließen, wobei die Materialien als geschmolzene
amorphe Stoffe in eine Form gegossen werden und das Material beim
Abkühlen innerhalb einer glasigen Matrix Kristalle ausbildet. Die
kristalline keramische Phase ist hoch feuerfest und die Glasphase
unterstützt die Anpassung an thermische Ausdehnung. Deshalb werden
geschmolzene, gegossene, feuerfeste Stoffe bei hohen Temperaturen
verwendet, insbesondere wenn Kontakt mit geschmolzenem Material, wie
geschmolzenem Glas, erforderlich ist.
Die glasige Matrix kennzeichnet den Typ des keramischen Materials, auf
das sich die vorliegende Erfindung richtet und durch das vorteilhafte
Eigenschaften erreicht werden, sie ist jedoch auch ursächlich für
Fehlverhalten. Weil die glasige Phase weniger viskos als die kristalline
Phase oder Phasen ist, treten Ausscheidungen aus der glasigen
Phase an der Oberfläche des feuerfesten Materials beim späteren
Betrieb auf und bewirken Erosion an der Oberfläche des feuerfesten
Teils. Die kristallinen Phasen können so ausgewählt werden, daß sie
geringe Lösungsgeschwindigkeiten im geschmolzenen Material, das in
Berührung mit dem feuerfesten Material steht, aufweisen, jedoch
verursachen Verluste von Oberflächenteilen der glasigen Phase einen
wesentlichen Anstieg der Oberfläche der kristallinen Phase, die dem
erosiven Angriff ausgesetzt ist. Außerdem erhöhen Ausscheidungen aus
der glasigen Phase die Häufigkeit, mit der Teilchen der kristallinen
Phase aus der Oberfläche frei werden und in die Schmelze eintreten.
Weil diese Teilchen in höchstem Maße unlöslich sind, lösen sie sich
nur langsam auf und erscheinen deshalb häufig im Endprodukt des
Schmelzverfahrens. Bei der Glasherstellung sind derartige ungelöste
Teilchen bekannt als Einschlüsse (stones), die die Qualität des Glases
erheblich verschlechtern. Die Produktivität der Glasherstellung kann
erheblich verringert werden durch das Erfordernis, die Teile des
Glases mit Einschlüssen zu verwerfen.
Beim Sintern von keramischen Materialien wurden bestimmte Verfahren
verwendet. Beim Sintern treten jedoch Probleme und Aufgaben auf, die
sich grundsätzlich von denen beim Herstellen geschmolzener, gegossener,
keramischer Stoffe unterscheiden. Beim Sintern wird eine Mischung
keramischer Teilchen in die gewünschte Form gebracht und der geformte
Gegenstand anschließend erwärmt, bis die Oberflächen der Teilchen
ausreichend erweicht sind, um sich zu verbinden. Geschmolzener Zustand
und Phasentrennung treten beim Sintern nicht auf. Weil beim Sintern
das Verbinden diskreter Teilchen erfolgt, ist das Einschließen von
Luft oder anderen Gasen in die Zwischenräume der Teilchen ein bekanntes
Problem. Deshalb wird in einigen Fällen das Sintern mit Maßnahmen
verbunden, die Gase entfernen. Zusätzlich werden die geformten Gegenstände
vor dem Sintern hergestellt durch Mischen der Teilchen mit
Wasser oder anderen Trägerflüssigkeiten oder organischen Bindemitteln.
Die Entfernung dieser Flüssigkeiten oder Bindemittel oder ihrer
Zersetzungsprodukte ist ein anderer Grund, beim Sintern Maßnahmen zur
Entgasung vorzusehen. Bei bestimmten Sintertechniken wird eine spezielle
Atmosphäre geschaffen, um Oxidation oder andere unerwünschte
chemische Umsetzungen zu vermeiden. Alle diese Punkte stehen in keinem
Zusammenhang mit der Herstellung geschmolzener, gegossener, feuerfester
Materialien, weil das Überführen der Rohmaterialien in den
geschmolzenen Zustand eigentlich das Einschließen von Gasen ausschließt.
Außerdem weisen geschmolzene, gegossene Stoffe nicht die
hohe Porosität und Durchlässigkeit auf, die für gesinterte Stoffe
kennzeichnend ist, so daß der Anwesenheit von Gasen in geschmolzenen,
gegossenen, feuerfesten Produkten eine geringe Bedeutung zukam.
US-A-6 70 299 beschreibt das Anlegen von Vakuum während Zementierungsreaktionen,
um Luft vom Eingriff in die Umsetzungen auszuschließen.
In US-A-16 15 022 ist das Einbrennen keramischen Materials auf Metallteile
im Vakuum beschrieben, um die Oxidation zu vermeiden und die
Porosität der keramischen Stoffe zu reduzieren.
US-A 18 03 355 betrifft ein Verfahren zum Sintern von Aluminiumoxid im
Vakuum, um die Bildung von Aluminiumcarbid zu vermeiden.
US-A-21 28 289 offenbart das Sintern keramischer Mischungen im Vakuum,
um die Reduktion von Titandioxid zu vermeiden.
US-A-15 12 801 offenbart das Behandeln einer Aufschlemmung von feuerfesten
Materialien im Vakuum, um Luftblasen vor dem Gießen und Brennen
zu Entfernen.
US-A-38 59 405 betrifft ein Verfahren zum Sintern keramischer Gegenstände,
bei dem ein Binder unter Vakuum während leichter Erwärmung vor
dem Sintern entfernt wird.
US-A-33 43 915 offenbart die Entfernung von Lösungsmittel aus Metalloxidpulver
mittels Vakuum vor dem Sintern.
US-Reissue-Patent 20 460 betrifft den Schlickerguß von feuerfesten
Materialien, bei dem Hohlräume durch Pressen vor dem Gießen und
Brennen entfernt werden.
US-A-39 54 930 offenbart das Heißpressen von keramischen Stoffen unter
Vakuum, um eingeschlossene Gase zu entfernen.
US-A-42 42 294 lehrt das Sintern einer Glas- oder keramischen Beschichtung
unter Vakuum.
In US-A-42 94 788 ist das Formen von Siliziumcarbid unter Vakuum zum
Vermeiden der Oxidation beschrieben.
In US-A-43 96 572 ist das Entgasen einer keramischen Paste im Vakuum
beschrieben und in einem separaten Schritt wird Vakuum verwendet, um
Lufteinschluß beim Laminieren von zwei Schichten extrudierter keramischer
Pasten zu vermeiden.
US-A-45 56 526 betrifft das Sintern eines semi-anorganischen Materials
unter inerten Bedingungen, die Vakuum einschließen können.
US-A-46 32 686 betrifft das Formen und Schmelzen von Quarzglas, bei
dem Vakuum verwendet wird, um Luft aus dem Quarzpulver zu entfernen,
wenn es zu schmelzen beginnt, um Blasen aus dem Glas zu entfernen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, geschmolzene, gegossene,
keramische, feuerfeste Materialien zu schaffen, die gegenüber Ausscheidungen
aus der glasigen Phase besser beständig sind, so daß deren
Erosion vermindert und die Lebendauer von feuerfesten Bauteilen
verlängert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Behandeln geschmolzenen,
gegossenen, keramischen, feuerfesten Materials aus einer im
wesentlichen kontinuierlichen glasigen Phase, das gekennzeichnet ist
durch Aussetzen des feuerfesten Materials einem unter Atmosphärendruck
liegenden Druck bei zum Austreten von Gas aus der glasigen Phase
ausreichender, erhöhter Temperatur, so daß spätere Ausscheidungen aus
der glasigen Phase des gegossenen feuerfesten Materials vermindert
sind.
Diese Behandlung verringert das Auftreten von sogenannten Steinen in
dem feuerfesten Material, so daß derartige feuerfeste Materialien
besonders bevorzugt in der Glasindustrie bei der Herstellung von Glas
verwendet werden können. Die Vorteile der verringerten Erosion können
jedoch auch in zahlreichen anderen Fällen genutzt werden.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Herstellen einer feuerfest
ausgekleideten Unterdruckkammer verwendet werden, durch Auskleiden der
Kammer mit einem keramischen feuerfesten Material, das eine im wesentlichen
kontinuierliche glasige Phase aufweist, Erwärmen des Kammerinneren
auf eine der Verformungstemperatur der glasigen Phase angenäherten
erhöhten Temperatur, Aussetzen der glasigen Phase bei erhöhter
Temperatur einem unter Atmosphärendruck liegenden Druck und
anschließendes Einbringen geschmolzenen Glases in die Kammer in
Berührung mit mindestens einem Teil der feuerfesten Auskleidung.
Es wurde gefunden, daß die glasige Phase von geschmolzenen, gegossenen,
keramischen Materialien gelöste Gase oder anderweitig eingeschlossene
Gase aufweist, die als Ursache für Ausscheidungen aus der
glasigen Phase anzusehen sind. Diese Ausscheidungen haben ihrerseits
wieder Erosion des feuerfesten Materials zur Folge, so daß sich Teile,
sogenannte Steine, von der Oberfläche ablösen. Völlig überraschend
wurde nun gefunden, daß eine Vakuumbehandlung die Beständigkeit
geschmolzener, gegossener, keramischer, feuerfester Materialien
verbessert. Die Vakuumbehandlung erfolgt bei einem ausreichend niedrigen
Druck und ausreichend hoher Temperatur, um einen wesentlichen Teil
der gelösten Gase in einer angemessenen Zeit zu entfernen. Vorzugsweise
wird die Vakuumbehandlung ausgeführt während das Material geschmolzen
ist, vor und/oder nach dem Gießen, um eine möglichst schnelle
Entfernung der Gase aus dem gesamten Körper des keramischen Produktes
zu erreichen. Es wird mindestens eine teilweise Verbesserung erreicht,
wenn Gase aus den Oberflächenteilen eines geschmolzenen, gegossenen,
keramischen Körpers entfernt wird, nachdem dieser gegossen wurde durch
Aussetzen einem Vakuum bei ausreichend hohen Temperaturen, um die
Viskosität der glasigen Phase an der Oberfläche zu verringern, jedoch
nicht so hoch, daß das keramische Material wieder aufgeschmolzen wird.
Die Geschwindigkeit, mit der Gase aus der glasigen Phase herausdiffundieren,
hängt von der Viskosität der glasigen Phase und dem angelegten
Unterdruck ab. Deshalb hängen die Dauer der Vakuumbehandlung, der
Umfang der Gasentfernung, die Temperatur und der Druck voneinander ab
und die einzelnen Parameter können entsprechend den speziellen Anforderungen
schwanken. Wenn geschmolzene, gegossene, keramische, feuerfeste
Materialien der Behandlung ausgesetzt werden, wird angenommen,
daß die Gase aus der Lösung der glasigen Phase bei erhöhten Temperaturen
ausgetrieben werden, wenn Bedingungen angewandt werden, die sich
von denen bei der Herstellung des feuerfesten Materials unterscheiden
einschließlich abweichender Oxidations/Reduktionsbedingungen, höherere
Temperaturen oder niedrigerer Drucke. Wenn feuerfeste Materialien bei
Temperaturen verwendet werden in der Nähe der Gebrauchsobergrenze,
kann die glasige Phase ausreichend erweichen, so daß Gase durch die
glasige Phase migrieren, zu Blasen koaleszieren und aus dem feuerfesten
Material austreten. Diese Gasaustrittsaktivität der glasigen
Phase wird als unerwünschte Ausscheidung aus der glasigen Phase
angesehen. Derartige Phänomene treten insbesondere unter Vakuum bei
Glasschmelztemperaturen auf. Die vorliegende Erfindung verbessert die
Beständigkeit feuerfesten Materials unter diesen Bedingungen wesentlich.
Die Verwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Zweck
begrenzt, weil die Verbesserung auch unter weniger belastenden Bedingungen
in anderen Umgebungen wirksam ist.
Geschmolzene, gegossene, keramische, feuerfeste Stoffe können eine
Vielzahl von Zusammensetzungen haben und das Verhältnis der glasigen
und der kristallinen Phase kann in Bereichen schwanken. Die vorliegende
Erfindung ist nicht begrenzt auf spezielle Zusammensetzungen, weil
das erfindungsgemäße Prinzip für alle keramischen Materialien mit
einem wesentlichen Anteil glasiger Phase anwendbar ist. Ein Beispiel
einer üblichen Zusammensetzung geschmolzenen, gegossenen, keramischen,
feuerfesten Materials, die für die vorliegende Erfindung geeignet ist,
sind die AZS-Typen, bestehend hauptsächlich aus Aluminiumoxid, Circonoxid
und Siliziumdioxid mit kleinen Anteilen von Alkali- und anderen
Metalloxiden. Derartige handelsübliche feuerfeste Materialien dieser
Zusammensetzung haben im allgemeinen in Gew.-%, bezogen auf Gesamtgewicht,
die folgende Mengenverteilung:
40-60 Gew.-% Al2O3, 25-45 Gew.-% ZrO2, 10-0 Gew.-% SiO2, 1-5 Gew.-% Alkalioxide oder andere Oxide. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung betreffen die glasige Phase von geschmolzenen, gegossenen, keramischen Stoffen. Dementsprechend sind die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders ausgeprägt bei keramischen Stoffen, die einen hohen Anteil an glasiger Phase aufweisen. Produkte, bei denen die Glasfaser etwa 6 Vol.-% des Materials aufweisen, lassen nur geringe Verbesserung der erfindungsgemäßen Unterdruckbehandlung erkennen. Es wird angenommen, daß für eine wesentliche Verbesserung der Anteil an der glasigen Phase ausreichend sein soll, um im wesentlichen eine kontinuierliche Phase im Material auszubilden. Im allgemeinen bildet sich eine kontinuierliche glasige Phase aus, wenn die Glasphase mindestens 8 Vol.-% des Materials ausmacht. Theoretisch gibt es keine obere Grenze für den Anteil der glasigen Phase, jedoch bedingt die Aufrechterhaltung der feuerfesten Eigenschaften im allgemeinen, daß die glasige Phase nicht wesentlich mehr als 25 Vol.-% betragen soll. Kommerziell erhältliche geschmolzene, gegossene, feuerfeste Materialien aus Al2O3-ZrO2-SiO2 weisen üblicherweise etwa 13-18 Vol.-% glasige Phase auf. Ein solcher Gehalt ist beispielsweise für die erfindungsgemäße Vakuumbehandlung geeignet.
40-60 Gew.-% Al2O3, 25-45 Gew.-% ZrO2, 10-0 Gew.-% SiO2, 1-5 Gew.-% Alkalioxide oder andere Oxide. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung betreffen die glasige Phase von geschmolzenen, gegossenen, keramischen Stoffen. Dementsprechend sind die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders ausgeprägt bei keramischen Stoffen, die einen hohen Anteil an glasiger Phase aufweisen. Produkte, bei denen die Glasfaser etwa 6 Vol.-% des Materials aufweisen, lassen nur geringe Verbesserung der erfindungsgemäßen Unterdruckbehandlung erkennen. Es wird angenommen, daß für eine wesentliche Verbesserung der Anteil an der glasigen Phase ausreichend sein soll, um im wesentlichen eine kontinuierliche Phase im Material auszubilden. Im allgemeinen bildet sich eine kontinuierliche glasige Phase aus, wenn die Glasphase mindestens 8 Vol.-% des Materials ausmacht. Theoretisch gibt es keine obere Grenze für den Anteil der glasigen Phase, jedoch bedingt die Aufrechterhaltung der feuerfesten Eigenschaften im allgemeinen, daß die glasige Phase nicht wesentlich mehr als 25 Vol.-% betragen soll. Kommerziell erhältliche geschmolzene, gegossene, feuerfeste Materialien aus Al2O3-ZrO2-SiO2 weisen üblicherweise etwa 13-18 Vol.-% glasige Phase auf. Ein solcher Gehalt ist beispielsweise für die erfindungsgemäße Vakuumbehandlung geeignet.
Die maximal mögliche Temperatur, bei der das keramische Material der
Entgasungsbehandlung im Vakuum ausgesetzt wird, bedingt die maximale
Ausgasungsgeschwindigkeit und die Vollständigkeit der Gasentfernung.
Deshalb ist es besonders bevorzugt, die Gasentfernung dann auszuführen,
wenn sich das keramische Material in geschmolzenem Zustand
befindet. Die Temperatur, bei der keramisches Material schmilzt, hängt
von der Zusammensetzung ab. Beispielsweise ist ein AZS feuerfestes
Material der Type Monofrax S-4, das von der Sohio Engineered Materials
Co., Cleveland, Ohio, erhältlich ist, bei einer Temperatur von etwa
1875°C (3400°F) geschmolzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird das anfängliche Schmelzen des keramischen Materials
unter Vakuum ausgeführt und die behandelte Schmelze dann in die Form
gegossen bei Atmosphärendruck oder ebenfalls unter Vakuum, um zusätzliche
Zeit für die Gasentfernung zu schaffen. Andererseits kann auch
das keramische Material unter normalen Bedingungen geschmolzen werden
und dann dem Unterdruck vor dem Gießen, während des Gießens oder
unmittelbar nach dem Gießen ausgesetzt werden. Der geschmolzene
Zustand ist für die Gasentfernung besonders vorteilhaft, weil die
Viskosität ausreichend niedrig ist, um die Ausbildung von Gasblasen zu
ermöglichen, die sich dann frei zur Oberfläche bewegen und austreten.
Bei höheren Viskositäten ist der Mechanismus der Gasentfernung auf die
Diffusion begrenzt. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, gemäß
einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die Vakuumbehandlung dann
auszuführen, wenn sich das keramische Material bei erhöhten Temperaturen
befindet, die jedoch niedriger sind als die Temperatur des geschmolzenen
Zustandes. Der Vorteil einer solchen Arbeitsweise liegt
darin, daß die Schwierigkeit des Schmelzens und Gießens unter Vakuum
vermieden wird und eine Vielzahl von gegossener Gegenstände gemeinsam
behandelt werden können. Die Temperatur wird dabei so erhöht, daß die
Diffusionsgeschwindigkeit ansteigt, jedoch nicht so hoch ist, daß sie
die feuerfesten Teile zerstört oder sich diese verformen. Die besonders
geeigneten Temperatur ist diejenige, die den erwarteten späteren
Einsatztemperaturen der feuerfesten Materialien entsprechen oder etwas
darüber liegen. Beispielsweise werden feuerfeste Stoffe, die in
Kontakt mit geschmolzenem Glas verwendet werden sollen, bei Temperaturen
von etwa 1425°C (2600°F) behandelt und bis zu den höheren
Temperaturgrenzen des speziellen feuerfesten Materials, jedoch unterhalb
der Temperatur, bei der die glasige Phase des feuerfesten Materials
so flüssig ist, daß sie zusammen mit den Gasen entfernt würde.
Die optimale Temperatur kann durch Versuche bestimmt werden ebenso wie
das Versagen eines bestimmten feuerfesten Materials bei einem bestimmten
Behandlungsdruck. Wenn das feuerfeste Material für die Verwendung
in einer Vakuumkammer vorgesehen ist, kann das Ausgasen in situ
erfolgen, nachdem die Kammer installiert ist, jedoch bevor geschmolzenes
Material in die Kammer eingebracht wird.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, den Druck bei der Behandlung so
niedrig als möglich einzustellen, um die Behandlungszeit abzukürzen.
Deshalb ist jede Verringerung des Druckes unter Atmosphärendruck, die
zu einer Entfernung von Gasen aus Lösung in der glasigen Phase führt,
vorteilhaft. Drucke unterhalb dem halben Atmosphärendruck sind besonders
geeignet und Drucke von einem Drittel der Atmosphärendruckes oder
weniger sind bevorzugt. Es wurden noch geringere Drucke verwendet,
jedoch ergaben sich keine weiteren Vorteile bei Drücken unterhalb
einem Zwanzigstel des Atmosphärendruckes. Sehr niedrige Drücke können
nachteilhaft sein, weil aus den feuerfesten Materialien leicht flüchtige
Bestandteile verlorengehen können, wie beispielsweise Natriumverbindungen.
Wenn das feuerfeste Material später unter Vakuum verwendet
werden soll, ist es besonders wünschenswert, das feuerfeste Material
unter Bedingungen auszugasen, die denen der späteren Verwendung
entsprechen, d. h. bei einem Druck, der dem späteren Anwendungsdruck
vergleichbar ist oder niedriger ist als der niedrigste zu erwartende
Druck während des späteren Gebrauchs.
Die Dauer der erforderlichen Entgasungsbehandlung liegt in der Größenordnung
einiger Minuten, wenn das feuerfeste Material in geschmolzenem
Zustand ist. Zeiten von 20-30 Min. sind beispielsweise ausreichend.
Bei bereits vorgeformten Teilen und Stücken ist die Behandlungszeit
länger und hängt von den Temperaturen und den verwendeten Unterdrücken
ab.
Alle nachfolgenden Beispiele verwenden ein geschmolzenes, gegossenes,
feuerfestes Material der Firma Sohio Engineered Materials Co., Cleveland,
Ohio, mit der Typbezeichnung Monofrax S-4, das folgende Zusammensetzung
in Gew.-%, bezogen auf Gesamtgewicht, aufweist: 47,8 Gew.-%
Al2O3, 36,4 Gew.-% ZrO2, 14,0 Gew.-% SiO2 und 1,8 Gew.-% Alkali-
und verschiedene andere Oxide. Bei allen beschriebenen Versuchen wurde
das Material wieder aufgeschmolzen aus Bruchstücken feuerfesten
Materials, bei der Erfindung werden jedoch üblicherweise Rohmaterialien
für die Herstellung der Keramiken eingesetzt und das erfindungsgemäße
Verfahren beim Erstschmelzen angewandt. In den Beispielen 1-4
wurde verkleinertes feuerfestes Material in Mengen von etwa 200 g
in einem Wolframschmelztiegel geschmolzen, der von einer Induktionsheizspule
umgeben war, innerhalb einer Vakuumkammer. Die Kammer wurde
mit Argon während des Heizens gespült. Die Proben wurden mit Hilfe der
Induktionsspule auf eine Temperatur erwärmt, bei der das feuerfeste
Material geschmolzen war und für eine Zeit bei der angegebenen Temperatur
gehalten, während Vakuum an die Kammer angelegt war. In Tabelle I
sind die Spitzentemperaturen und die Zeit und der Temperaturablauf
für jedes Beispiel wiedergegeben, wobei in allen Fällen der größte
Teil der Entgasung stattgefunden hat. Die Schmelzen wurden dann in dem
Tiegel schnell auf etwa 1260°C abgekühlt und anschließend langsam
auf etwa 925°C. Das erste Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel, bei
dem das feuerfeste Material aufgeschmolzen wurde, jedoch ohne die
erfindungsgemäße Vakuumbehandlung (der Druck lag etwas oberhalb
Atmosphärendruck infolge der Verwendung von Argon als Spülgas).
Beispiel 6 wurde in der induktionsbeheizten Vakuumkammer geschmolzen,
wobei jedoch die Schmelze aus einem größeren schwenkbaren Tiegel in
eine in der Vakuumkammer angeordnete Sandform gegossen wurde. Der
Tiegel wies eine Molybdäninnenseite und eine keramische Isolierung
auf. Es wurde ein Stück von etwa 450 g Gewicht gegossen. Temperaturmessungen
wurden während des Erschmelzens von Beispiel 6 nicht ausgeführt,
jedoch wurde so lange geheizt, bis das Schmelzen visuell
feststellbar war. Zusätzlich wurde ungeschmolzenes, zerkleinertes,
keramisches Material schrittweise in den Tiegel bei der Ausführung von
Beispiel 6 eingebracht, wie es in Tabelle I wiedergegeben ist.
Die Beständigkeit der behandelten Proben gegenüber Steinbildung wurde
geprüft durch Eintauchen kleiner Stücke jedes Beispiels (etwa 0,05 g)
in geschmolzenes Sodakalksilicatglas in einem elektrisch beheizten
Platintiegel, in dem sich etwa 0,3 g Glas befanden. Gleichzeitig wurde
ein Druck von 9,33 × 102 bis 13,33 × 102 Pa (7-10 Torr) absolut um
den Platinriegel aufrechterhalten und es wurde das Oberflächenverhalten
des behandelten keramischen Teiles mikroskopisch beobachtet. Die
Gesamtzahl der beobachteten Ausscheidungen in dem Platintiegel wurden
nach 20 Min. bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I wiedergegeben.
Ein Stück unbehandelten keramischen Materials wurde dem gleichen
Ausscheidungstest unterworfen und zeigte die Ausbildung von fünf
Auscheidungsstellen (Steinen). Der Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 1,
bei dem das feuerfeste Material wieder aufgeschmolzen, jedoch
nicht Vakuum ausgesetzt wurde, zeigt, daß das Wiederaufschmelzen die
Beständigkeit der feuerfesten Materialien wesentlich verringert. Dies
ist dadurch zu erklären, daß die Versuche in kleinem Maßstab nicht die
Optimierung der Faktoren Porosität, kristallines Phasenwachstum und
Tempern ermöglichen, die die Beständigkeit und den Zusammenhalt des
Materials beeinflussen. Um die Wirkung der entgasenden Vorbehandlung
bei den Beispielen deutlich zu machen, ist ein Vergleich der Beispiele
in Tabelle I mit dem Vergleichsbeispiel 1 erforderlich. Dabei zeigt
sich die Verbesserung bei allen vakuumbehandelten Proben. Beispiele 2
und 5 zeigen sogar eine Verbesserung gegenüber dem nicht wieder
aufgeschmolzenen Material.
Die Erfindung wurde anhand spezieller Beispiele erläutert, dem Fachmann
ist es jedoch möglich, diese ohne weiteres zu modifizieren, ohne
den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.
Claims (9)
1. Verfahren zum Behandeln geschmolzenen, gegossenen, keramischen,
feuerfesten Materials aus einer im wesentlichen kontinuierlichen,
glasigen Phase,
gekennzeichnet durch
Aussetzen des feuerfesten Materials einem unter Atmosphärendruck
liegenden Druck bei einer zum Austreten von Gas aus der glasigen Phase
ausreichenden erhöhten Temperatur, so daß spätere Ausscheidungen aus
der glasigen Phase des gegossenen feuerfesten Materials vermindert
sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man einen Druck unterhalb des halben Atmosphärendruckes anwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Temperatur von mindestens 1425°C (2600°F) anwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das feuerfeste Material während der Unterdruckbehandlung geschmolzen
ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das feuerfeste Material während der Unterdruckbehandlung geschmolzen
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das feuerfeste Material während der Unterdruckbehandlung gegossen
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das feuerfeste Material aus Aluminiumoxid-Zirconoxid-
Siliziumdioxid ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das feuerfeste Material 40-60 Gew.-% Aluminiumoxid, 25-45 Gew.-%
Zirconoxid und 10-20 Gew.-% Siliziumdioxid, jeweils bezogen auf Gesamtgewicht,
enthält.
9. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8 zum Herstellen
einer feuerfest ausgekleideten Unterdruckkammer durch Auskleiden
der Kammer mit einem keramischen feuerfesten Material, das eine im
wesentlichen kontinuierliche glasige Phase aufweist, Erwärmen des
Kammerinneren auf eine der Verformungstemperatur der glasigen Phase
angenäherte erhöhte Temperatur, Aussetzen der glasigen Phase bei
erhöhter Temperatur einem unter Atmosphärendruck liegenden Druck und
Einbringen geschmolzenen Glases in die Kammer in Berührung mit mindestens
einem Teil der feuerfesten Auskleidung.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/138,748 US4838919A (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Pretreatment of fused cast refractories |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3842680A1 true DE3842680A1 (de) | 1989-07-06 |
DE3842680C2 DE3842680C2 (de) | 1991-04-11 |
Family
ID=22483454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3842680A Granted DE3842680A1 (de) | 1987-12-28 | 1988-12-19 | Behandlung von geschmolzenem, gegossenen, feuerfesten material |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4838919A (de) |
JP (1) | JPH01215764A (de) |
DE (1) | DE3842680A1 (de) |
FR (1) | FR2625495A1 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6121998A (en) * | 1992-02-19 | 2000-09-19 | 8×8, Inc. | Apparatus and method for videocommunicating having programmable architecture permitting data revisions |
US6405564B1 (en) * | 1997-10-06 | 2002-06-18 | Asahi Glass Company Ltd. | Vacuum degassing apparatus for molten glass |
US6119484A (en) * | 1997-10-06 | 2000-09-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Vacuum degassing apparatus for molten glass |
US6854290B2 (en) * | 2001-07-18 | 2005-02-15 | Corning Incorporated | Method for controlling foam production in reduced pressure fining |
WO2007013228A1 (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-01 | Asahi Glass Company, Limited | 白金または白金合金製の中空管のバックアップ構造 |
JP4682095B2 (ja) * | 2006-06-26 | 2011-05-11 | 日本炉機工業株式会社 | 遺骨灰焼成体の製造方法 |
JP5022200B2 (ja) * | 2007-12-05 | 2012-09-12 | 日本炉機工業株式会社 | 石化遺骨灰の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4632686A (en) * | 1986-02-24 | 1986-12-30 | Gte Products Corporation | Method of manufacturing quartz glass crucibles with low bubble content |
US4764198A (en) * | 1984-11-30 | 1988-08-16 | Pilkington Brothers Plc | Glass melting tanks and refractory material therefor |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2675323A (en) * | 1951-01-10 | 1954-04-13 | Gen Electric Co Ltd | Refractory materials |
US2875556A (en) * | 1953-07-31 | 1959-03-03 | Vig Corp | Apparatus for molding refractory materials |
US3237254A (en) * | 1962-06-26 | 1966-03-01 | Stauffer Chemical Co | Vacuum casting |
DE1301009B (de) * | 1965-08-05 | 1969-08-14 | Wasagchemie Ag | Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumglas bzw. -keramik |
US3437499A (en) * | 1966-03-04 | 1969-04-08 | Emhart Corp | Glass contact refractory and method of making the same |
NL7109435A (de) * | 1970-07-13 | 1972-01-17 | ||
FR2466269A1 (fr) * | 1971-02-24 | 1981-04-10 | Commissariat Energie Atomique | Support de barriere poreuse ceramique |
DE2263589C2 (de) * | 1972-12-27 | 1974-05-30 | Heraeus Schott Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau | Verfahren zum Herstellen von Hohlzylindern, insbesondere von Rohren, aus Quarzglas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US4119472A (en) * | 1976-09-01 | 1978-10-10 | Corning Glass Works | Rebonded fusion-cast AZS refractory grain |
FR2459212A1 (fr) * | 1979-06-18 | 1981-01-09 | Clerc De Bussy Le | Procede et dispositif de moulage de pieces en matiere ceramique fondue |
US4556526A (en) * | 1980-03-25 | 1985-12-03 | Ube Industries, Ltd. | Process for production of sintered ceramic body |
DE3017392C2 (de) * | 1980-05-07 | 1982-09-23 | Heraeus Quarzschmelze Gmbh, 6450 Hanau | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flachen, transparenten, blasenarmen Körpern aus Quarzglas |
JPS61209960A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | 東芝モノフラツクス株式会社 | 電鋳耐火物の製造方法 |
-
1987
- 1987-12-28 US US07/138,748 patent/US4838919A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-12-19 DE DE3842680A patent/DE3842680A1/de active Granted
- 1988-12-20 FR FR8816801A patent/FR2625495A1/fr active Pending
- 1988-12-26 JP JP63328778A patent/JPH01215764A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4764198A (en) * | 1984-11-30 | 1988-08-16 | Pilkington Brothers Plc | Glass melting tanks and refractory material therefor |
US4632686A (en) * | 1986-02-24 | 1986-12-30 | Gte Products Corporation | Method of manufacturing quartz glass crucibles with low bubble content |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2625495A1 (fr) | 1989-07-07 |
DE3842680C2 (de) | 1991-04-11 |
JPH01215764A (ja) | 1989-08-29 |
US4838919A (en) | 1989-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1072569B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von keramischen hochtemperaturbeständigen Werkstoffen mit einem einstellbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und deren Verwendung | |
DE1959995C3 (de) | Schmelzgegossenes feuerfestes Erzeugnis auf Basis Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid | |
EP0193751B1 (de) | Verwendung von zementfreien Vibriermassen auf Basis von Aluminiumoxid und/oder Zirkoniumdioxid zur Herstellung von Verschleissteilen | |
DE102007004242B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers aus Quarzglas durch Sintern, Formkörper und Verwendung des Formkörpers | |
DE60311399T2 (de) | Feuerfestes System für Glassschmelzöfen | |
DE602004007811T2 (de) | Hohlteil zur herstellung eines feuerfesten sinterprodukts mit verbessertem blasenverhalten | |
DE2820684C2 (de) | ||
DE1491042B2 (de) | Dentalmaterial | |
DE10257049B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Borosilicatgläsern, Boratgläsern und kristallisierenden borhaltigen Werkstoffen | |
DE3842680C2 (de) | ||
DE102017217283B3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Glaskeramikartikeln mittels Schlickerguss sowie deren Verwendung | |
CH676433A5 (de) | ||
DE3616858C2 (de) | ||
DE1496496B2 (de) | Verfahren zur herstellung eines oberflaechenentglasten glases mit einer gegenueber dem nicht entglasten glas scharf begrenzten mikrokristallinen oberflaechenschicht | |
DE3628055A1 (de) | Verfahren zur herstellung von feuerfesten platten auf der basis von aluminiumoxid/kohlenstoff | |
DE3439954A1 (de) | Feuerfestes verschleissteil zum vergiessen fluessiger schmelzen | |
DE2459177A1 (de) | Keramische stoffzusammensetzung mit hohem tonerdegehalt zur herstellung von gesinterten, keramischen gegenstaenden | |
DE2221996C2 (de) | Hochschmelzender glasgerkamischer Werkstoff auf der Basis ZRO↓2↓-Al↓2↓O↓3↓- (SiO↓2↓-CaO-Na↓2↓O) und Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkstoffes in Form eines feuerfesten Zementes | |
DE10244040C1 (de) | Material zum Bilden von Flächen, die von Glasschmelzen berührt werden und Verwendung | |
EP0587998A2 (de) | Verfahren zur Ausbildung eines entfernbaren Oberflächenbereiches auf einem Substrat, insbesondere auf einer Glaskeramik | |
DE2422497A1 (de) | Verfahren zum herstellen von feuerfesten gussteilen | |
DE3506085A1 (de) | Aufbau einer auskleidung fuer die innenoberflaeche einer giesswanne, insbesondere fuer stahlguss | |
DE809337C (de) | Glasschmelzbehaelter | |
EP0774447B1 (de) | Grossformatiger Schamottestein, insbesondere Zinnbadbodenstein | |
DE2011827C3 (de) | Verfahren zur Entfernung von Alkalimetalloxiden aus einem Metallschmelzbad bei der Herstellung von Tafelglas nach dem Schwimm verfahren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |