DE593498C

DE593498C - Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Massen im Schmelzverfahren

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Publication number: DE593498C
Application number: DEH128269D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-08-23
Filing date: 1931-08-23
Publication date: 1934-03-02

Description

Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Massen im Schmelzverfahren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Massen im Schmelzverfahren, die nach der Erstarrung mindestens 5o Gewichtsprozent Magnesiaspinellkristalle enthalten. Es wurde gefunden, daß bei der Herstellung derartiger Massen die Gegenwart leichter schmelzender Verbindungen, wie Silicate, Titanate oder Aluminate, eine bedeutsame Rolle spielt, da 'durch zielbewußte Bildung von Silicaten, Titanaten oder Aluminaten der Umfang, in welchem einerseits basische spinellbildende Oxyde, wie Mg0, oder andererseits .saure spinellbildende Oxyde, wie ALOg, als Spinellbilder ausgenutzt werden, sich gerade für feuerfeste Zwecke ausschlaggebend beeinflussen läßt.
Das neue Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Massen im Schmelzverfahren, die nach der Erstarrung mindestens 5o Gewichtsprozent Magnesiaspinellkristalle enthalten, besteht darin, daß die Zusammensetzung der Schmelze in bezug auf Magnesia und nicht spinellbildende Oxyde derart geregelt wird, daß die erstarrte Masse neben den Spinellen wenigstens 8 04. leichter als diese schmelzenden Verbindungen, wie Silicate, Calciumaluminate oder mehrbasische Aluminate, aufweist, deren Gehalt an Oxvden des Magnesiums und- Calciums nur einen geringen Betrag oder mehr als 45 % ausmacht.
Es ist also wichtig und wesentlich, daß der Schmelze ein gewisser Gehalt an Kieselsäure oder auch Aluminat bildenden Bestandteilen gegeben wird, und daß gleichzeitig für die Absättigung der Kieselsäure Oxyde zur Verfügung stehen. Wichtig und wesentlich ist aber auch, daß bezüglich der Oxyde für die Absättigung bzw. Bildung der leichter schmelzenden Verbindungen der Gehalt an Magnesia und Calciumoxyd in bestimmter Weise reguliert wird. Er soll nur eine geringe Menge, o bis 20, vorzugsweise o bis 15 %, ausmachen oder mehr als 45 11, betragen. Stets sind die im Ausgangsstoff enthaltenen Oxyde bei der Möllereinstellung derart in Rechnung zu stellen, daß einerseits die Bildung von Spinell, Mg O . Ah 03, möglich ist und außerdem für die Bildung leichter schmelzender Verbindungen des angegebenen Typus Rechnung getragen wird.
Der Gehalt an Oxyden des Magnesiums und Calciums in den leichter schmelzenden Verbindungen ist vorzugsweise auf 45 bis 8o 01, der Gehalt an Magnesia im besonderen auf 5o bis 70 olo oder unterhalb der ro °/o einzustellen. Wird der Gehalt an Oxyden des Magnesiums und Calciums in den leichtter schmelzenden Verbindungen gering gewählt, also beispielsweise unterhalb 2o o@o, dann ist zweckmäßig für hohen Tonerdegebalt der leichter schmelzenden Verbindungen Sorge zu tragen.
Die Menge der leichter zu schmelzenden Verbindungen in der Masse kann innerhalb weiterer Grenzen schwanken. Sie richtet sich rin wesentlichen nach den Eigenschaften der leichter schmelzenden Verbindungen. Je höher der Schmelzpunkt dieser ist, desto größer kann auch die Menge dieser _ leichter schmelzenden Verbindungen gewählt werden. Vorteilhaft hält man aber den Gesamtgehalt an leichter schmelzenden Verbindungen auf unter 40 °10 und stellt den Kieselsäuregehalt der Masse auf .maximal I I 0l0 ein.
Die Silikatmenge der Masse soll innerhalb gewisser Grenzen bleiben, weshalb die angegebene Begrenzung des Keselsäureäehaltes zweckmäßig ist.
Wichtig ist, daß bei Verwendung sehr geringer Kieselsäuremengen ein allzu starkes Herabsinken der Silicatmenge in der Masse vermieden wird, was auch Nachteile mit sich bringt. Enthält nämlich die Masse zu wenig leichter schmelzende Verbindungen, so kann es vorkommen, daß Körper, die aus derartigen Spinellmassen gegossen werden, sehr stark zum Platzen neigen, da silicatarme Spinellmassen infolge ihrer sehr hohen Feuerfestigkeit schnell erstarren und die so hergestellten Körper eine hohe innere Spannung behalten. Die untere Grenze des Gehaltes an leichter schmelzenden Verbindungen ist daher auf mindestens 8 0l0 einzustellen. Der Gehalt der Masse an Kieselsäure, gegebenenfalls einschließlich Titans.äure, wird vorteilhaft auf mehr als 2,75 010 eingestellt.
Die Silicate bzw. Aluminate, deren Bildung erfindungsgemäß erstrebt wird, besitzen, bedingt durch die besondere Abstimmung bezüglich ihres Gehaltes an Mg0 und Ca0, durchweg einen relativ hohen Schmelzpunkt. Innerhalb dieses Gebietes sind aber auch noch bestimmte Variationen möglich. Kieselsäureverbindungen besonders hohen Schmelzpunktes ergeben sich bei der Abstimmung der Massen derart, daß das die Kieselsäure absättigende Oxyd gegenüber Kieselsäure in einem mehrfachen Molverhältnis vorliegt oder wenigstens in starkem Überschuß vorhanden ist. Andere Kieselsäureverbindungen besitzen geringere Feuerfestigkeit.
Der Gesamtgehalt der Tonerde der Masse ist vorteilhaft derart einzustellen, daß der Betrag, der sich aus der theoretischen Spinellbildung - ioo 11, angenommen - errechnet, nicht überschritten wird.
Eine beispielsweise Zusammensetzung ist folgende; M90 .......... 33010 Al. 03 . . . . . . . . . . 6111, S i 0.. . . . . . . . . . . 60.10. In der Masse sind 83.50l0 Spinell und 10,5 0l0 Silicat.
Die Tonerde kann auch teilweise durch andere spineilbildende Sesduioxyde ersetzt werden, beispielsweise durch Ühronioxvd, gegebenenfalls auch Vanadinoxyd u. däl. Ebenso kann in beschränktem Umfange Magnesia durch andere Oxyde ersetzt werden, z. B. durch Fe 0, Mn 0, Be 0 u. dgl. Ein Ersatz der Tonerde chirch. Chronioxvd ist besonders dann zu wählen, wenn die Masse einen mehr neutralen Charakter haben soll, während für die Erzielung einer Masse mehr basischen Charakters Tonerde bevorzugt wird und hierbei insbesondere illagnesiaüberschuß anzuwenden ist. Der Cr=03 Gehalt soll gewöhnlich io 0l0 nicht übersteigen.
Man kann unschwer für die Masse der leichter schmelzenden Verbindungen den durchschnittlichen Schmelzpunkt auf eine Temperatur von i8oo° C bis zu 2ooo° C einstellen. Durch Regelung der Menge und des Schmelzpunktes der leichter schmelzenden Verbindungen hat man auch die Möglichkeit, die Kristallisation der hochschmelzenden Spiiielle bzw. Oxyde in bestimmter Richtung zu beeinflussen.
Vorteilhaft verwendet man Mengen leichter schmelzender Verbindungen nur in solchem Umfange, daß sich keine Anhäufungen an leichter schmelzenden Verbindungen bilden. In der Regel wird dies durch Andendung eines Kieselsäuregehaltes von etwa 3 bis 7 0(0 erreicht.
Bei Anwendung von Kalk oder Titan oder Mangan oder Lisen bzw. Gemischen zweier oder aller dieser Stoffe soll der Gesamtgehalt dieser Verunreinigungen höchstens 7 bis 8 °l0 der 'fasse ausmachen.
Erfindungsgemäß soll in erster Linie durch Vergießen der Schmelze Formsteine erzeugt werden. Die leichter schmelzenden Bestandteile ermöglichen dabei, auf dem Wege des Temperns die Beseitigung der sonst bei gegossenen hochfeuerfesten Massen auftretenden Nachteile, die besonders auf das Vorhandensein innerer Spannungen beim Forinkörper zurückzuführen sind. Es empfiehlt sich, die Teinperbehandlung so zu führen, daß die gegossenen Formkörper wenigstens Stunden auf einer Temperatur von iooo bis 150o° C gehalten werden. Durch diese Temperbehandlung erhalten die Körper im wesentlichen Umfange eine ineinandergreifende Kristallstruktur und sind praktisch spannungsfrei.
Weiter ist es vorteilhaft; möglichst große Formsteine zu gießen, solche von mindestens 25 kg Gewicht. Beispielsweise kann das Gewicht der gegossenen Körper 5o bis ioo kg betragen.
Neben der Herstellung feuerfester Baukörper auf dein Wege des Vergießens der Schmelze - die vorteilhafteste Gestaltungsweise - ist auch die Herstellung von Baukörpern auf dein Wege der Zerkleinertnig der erkalteten Schmelzmasse möglich. Die Schmelze wird beispielsweise gekörnt und unter Zuhilfenahme von Bindestoffen aus tief gekörnten Masse, etwa durch Pressen, Form-1:örper hergestellt und, wie für feuerfeste Zwecke üblich, gebrannt. Hierzu wählt man als Bindestoff vorzugsweise Chroinit oder Magnesit. Ton ist möglichst auszuschließen, es sei denn, daß die Masse nur magnesiaarine Silicate aufweist.
Von der . Verwendung besonderer Bindestoffe kann auch vollkommen abgesehen werden. Als bindend wirkender Stoff wirkt bei den Massen gemäß der Erfindung bei den beim Brennen anzuwendenden Temperaturen die Masse der leichter schmelzenden Verbindungen, und es kommt gegebenenfalls in Frage; nur unter Verwendung-von klebend wirkenden, sich beim Bremsen verflüchtigenden Stoffen aus der gekörnten Masse, die auch feinst gemahlenes Schmelzgut enthält, Formkörper herzustellen, die anschließend gebrannt werden. Gegebenenfalls setzt man geringe Mengen solcher Stoffe zu, welche den Erweichungspunkt der Silicate bzw. leichter schmelzender Verbindungen herabsetzen.
Während bei allen bisherigen Verfahren zur Herstellung von Spinellen im Schmelzverfahren die Verwendung möglichst reiner Stoffe Voraussetzung war, bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, die in der Natur zur Verfügung stehenden Rohstoffe, die stets mehr oder weniger durch Fremdstoffe verunreinigt sind, ohne jede weitere Aufbereitung bzw. Reinigung verwenden zu können. Bei zu großem Eisengehalt kann beispielsweise durch Reduktion im Schmelzprozeß Eisen und ähnliche Verunreinigungen entfernt werden, indem, wie üblich, getrennt das entstandene flüssige Metall und die erstrebte Schmelze der Oxyde bzw. Oxydv erbindungen abgestochen werden. Trotzdem nach der Erfindung von unreinen bzw. ungereinigten Rohstoffen ausgegangen werden kann, liefert das Verfahren feuerfeste Massen, die in ihren Eigenschaften den bekannten besten hochfeuerfesten Erzeugnissen gleichkommen, sie sogar übertreffen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Massen im Schmelzverfahren, die nach der Erstarrung mindestens 50 Gewichtsprozent Magnesiaspinellkristalle enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Schmelze in bezug auf Magnesia und nicht spinellbildende Oxyde derart geregelt wird, daß die erstarrte Masse neben den Spinellen wenigstens 8 °/o leichter als diese schmelzenden Verbindungen., wie Silicate, Titanate, Calciuinaluminate oder mehrbasische Aluminate aufweist, deren Gehalt an Oxyden des Magnesiums und Calciums, im Durchschnitt gerechnet, nur eine geringe Menge bis etwa 2o °/o ausmacht oder mehr als- 45 °/o beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Oxyden des Magnesiums und Calciums in leichter schmelzenden Verbindungen auf 45 bis 8o °/o, der Gehalt an Magnesia' vorzugsweise auf 5o bis 70 oder unterhalb io % eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leichter schmelzenden Verbindungen bei geringem Gehalt an Oxyden des Magnesiums und Calciums auf hohen Tonerdegehalt eingestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an leichter schmelzenden Verbindungen auf unter 40 °/, gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kieselsäuregehalt auf maximal i i °/o eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mg 0 und,/ oder A1203 teilweise durch andere spinellebildende Oxyde ersetzt werden wobei vorzugsweise bei Ersatz von M203 durch Cr2O3 der Gehalt der Masse an letztgenanntem auf unter io °l, gehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Absättigung der Kieselsäure ein spinellbildendes Oxyd in bezug auf das Verhältnis im Überschuß angewandt wird. B. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Schmelzmasse gegossene Formkörper ; zwecks Temperung wenigstens 5 Stunden auf einer Temperatur von iooo bis i5oo° C gehalten werden. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Formkörper i von wenigstens 25 kg Gewicht gegossen werden. io. Baukörper, die keinen oder nur geringen Gehalt an Chromoxyd besitzen, hergestellt gemäß Anspruch i bis 9 durch Vergießen und im wesentlichen Spinelle, vermischt mit wenigstens 8 °/a Silicaten, Calciumaluminaten oder mehrbasischen Aluminaten, enthaltend. ii. Baukörper gemäß Anspruch io mit einem unter 4004 liegenden Gehalt an Silicaten, Calciumaluminaten oder mehrbasischen Aluminaten oder beiden.