DE60131846T2

DE60131846T2 - Feuerfeste, poröse formkörper mit hohem aluminiumoxidgehalt und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE60131846T2
Application number: DE60131846T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Takasago-shi ISHINO
Original assignee: AGC Ceramics Co Ltd
Current assignee: AGC Ceramics Co Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: US6812177B2; EP1288177B1; US20020103070A1; CN1247486C; JP4917235B2; ATE380782T1; EP1288177A1; CN1380878A; EP1288177B2; EP1288177A4; WO2001092183A1; DE60131846D1; DE60131846C5; DE60131846T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein feuerfestes Material, das für Glaswannenöfen verwendet wird, insbesondere auf poröses, feuerfestes Schmelzgutmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt, das für obere Strukturen von Glaswannenöfen geeignet ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Feuerfeste Schmelzgußmaterialien werden bereitgestellt durch vollständiges Schmelzen formulierter feuerfester Rohmaterialien in einem Lichtbogenofen, Gießen der resultierenden Schmelze in Gießformen mit einer vorbestimmten Konfiguration (Guß) und Verfestigen der Schmelze durch Abkühlen auf Raumtemperatur in vielen Fällen mit Wärmeisolierung. Es ist weitgehend bekannt, daß feuerfeste Schmelzgußmaterialien dichter und korrosionsbeständiger sind als gebrannte und ungebrannte gebundene feuerfeste Materialien.
Unter diesen feuerfesten Schmelzgußmaterialien wurden feuerfeste Schmelzgußmaterialen mit hohem Al₂O₃-Gehalt geeigneterweise hauptsächlich als feuerfeste Materialien für Glaswannenöfen verwendet. Beispielsweise werden feuerfeste Schmelzgußmaterialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt, die hauptsächlich aus α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen aufgebaut sind, häufig an Teilen von Glaswannenöfen verwendet, die sich mit dem geschmolzenen Glas verbinden, und solche dichten Strukturen aufweisen, daß sie Porositäten von 4% und weniger aufweisen, vorausgesetzt, daß Poren, die Schwindungslunker genannt werden, die zwangsläufig während des Kühlschrittes nach dem Gießen gebildet werden, ignoriert werden.
Deshalb konzentrierten sich die Verbesserungen von feuerfesten Schmelzgußmaterialien mit hohem Al₂O₃-Gehalt auf die Verdichtung zu minimalen Porositäten mit dem Ziel der Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Glas.
US-Patent 2,474,544 beschreibt einen feuerfesten Schmelzgußgegenstand aus Aluminiumoxid, enthaltend ungefähr 5% eines Alkalioxids und ungefähr 1,5% eines kommerziellen Sodakalkglases, wobei der Rest des Gegenstandes im wesentlichen vollständig kristallines Aluminiumoxid ist, wobei der Gegenstand eine dichte, feinkristalline Struktur aufweist. Das kristalline Aluminiumoxid existiert als ein Gemisch aus den alpha- und beta-Kristallformen in ungefähr gleichen Anteilen.
In den letzten Jahren ergab die Anwendung der Technik der Sauerstoffverbrennung für Glaswannenöfen einen neuen Bedarf an feuerfesten Materialien für Glaswannenöfen. Obwohl konventionelle Glaswannenöfen normalerweise nämlich Silikabausteine mit relativen Schüttdichten von etwa 2 für Decken und andere obere Strukturen (wie Kronen) verwenden, besteht das Problem, daß hohe Konzentrationen an Alkalidampf in Glaswannenöfen unter Verwendung der Technik der Sauerstoffverbrennung Silikabausteine erheblich erodieren. Als eine Gegenmaßnahme wird die Verwendung von feuerfesten Schmelzgußmaterialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkalidampf für diese oberen Strukturen in Betracht gezogen. Konventionelle feuerfeste Schmelzgußmaterialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt sind in zwei Klassen gruppiert: die, die hohlraumfrei genannt werden, die dichte Reste von feuerfesten Materialien sind, die durch Abschneiden von Schwindungslunkern erhalten werden, und sogenannte regelmäßige Güsse, die teilweise Schwindungslunker enthalten.
Es ist nicht ratsam, hohlraumfreie, feuerfeste Schmelzgußmaterialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt für obere Strukturen von Glaswannenöfen zu verwenden, da diese feuerfesten Materialien mit geringer Porosität mit höheren relativen Schüttdichten als Silikabausteine schwer sind und Träger für die obere Struktur mit hoher mechanischer Festigkeit erfordern. Ein anderer Nachteil davon ist ihre schlechte Temperaturwechselbeständigkeit aufgrund ihrer dichten Strukturen.
Andererseits besteht, obwohl regelmäßig gegossene feuerfeste Schmelzgußmaterialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt, enthaltend Schwindungslunker, niedrige relative Schüttdichten aufweisen, aber das Problem, daß Risse entlang der Grenze der Schwindungslunker aufgrund des großen Unterschieds in den physikalischen Eigenschaften über der Grenze während des Betriebs des Ofens erzeugt werden.
Konventionelle feuerfeste Schmelzgußmaterialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt sind nämlich im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Glas aufgrund ihrer geringen Porosität und Dichte vorteilhaft, aber ihre hohe relative Schüttdichte ist für ihre Verwendung für Teile, die nicht so viel Korrosionsbeständigkeit erfordern, wie obere Strukturen, im Hinblick auf strukturelle Festigkeit und Kosten von Nachteil.
Inzwischen wird die Erhöhung der Porositäten von feuerfesten Gußmaterialien in Angriff genommen. Beispielsweise schlägt JP-A-59-88360 ein poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt mit einer Porosität von mindestens 20% vor. Da das vorgeschlagene feuerfeste Material einen Alkalimetalloxidgehalt von nur 0,25% oder darunter aufweist, besteht das poröse, feuerfeste Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumgehalt überwiegend aus α-Al₂O₃-Kristallen. Jedoch werden die α-Al₂O₃-Kristalle ohne weiteres β-Al₂O₃-Kristalle durch die Umsetzung mit einem Alkalidampf während der Volumenausdehnung unter Bildung einer brüchigen Struktur. Deshalb weist das vorgeschlagene poröse, feuerfeste Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit auf, daß es für obere Strukturen von Glaswannenöfen verwendet werden kann.
JP-A-3-208869 schlägt die Verwendung eines Schaummittels, wie eines Metalls, Kohlenstoff und eines Carbids, unter Bildung von Poren vor. Die Verwendung eines Schaummittels weist ein Problem in dem Herstellungsverfahren auf, da die stark schäumende Reaktion zwischen einem Schaummittel und einer Schmelze, die die Erzeugung von Kohlendioxid oder dergleichen umfaßt, die Kontrolle des Schmelzens schwierig macht.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ein poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt, das ausreichende Korrosionsbeständigkeit gegenüber einem Alkalidampf oder dergleichen aufweist, leicht ist und aus gezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit aufweist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt bereit, umfassend von 94 bis 98 Masse-% an Al₂O₃, von 1 bis 6 Masse-%, im Gesamten, an Na₂O und/oder K₂O als chemische Komponenten, welches hauptsächlich aus α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen aufgebaut ist, Poren darin dispergiert aufweist und eine Porosität von 5 bis 30% aufweist, wobei das Verhältnis von α-Al₂O₃-Kristallen zu der Summe an α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen von 30 bis 70 Masse-% beträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines porösen, feuerfesten Schmelzgußmaterials mit hohem Aluminiumoxidgehalt bereit, umfassend von 94 bis 98 Masse-% an Al₂O₃, von 1 bis 6 Masse-%, im Gesamten, an Na₂O und/oder K₂O als chemische Komponenten, welches hauptsächlich aus α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen aufgebaut ist, Poren darin dispergiert aufweist und eine Porosität von 5 bis 30% aufweist, wobei das Verhältnis an α-Al₂O₃-Kristallen zu der Summe an α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen von 30 bis 70 Masse-% beträgt, welches das Blasen eines Gases, insbesondere ein Gas, enthaltend Sauerstoff, in ein geschmolzenes feuerfestes Material, das Gießen und das langsame Abkühlen des feuerfesten Materials, um darin dispergiert Poren zu bilden, umfaßt.
Das poröse feuerfeste Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt der vorliegenden Erfindung (hierin nachstehend als das vorliegende feuerfeste Gußmaterial bezeichnet) umfaßt von 94 bis 98 Masse-% (hierin nachstehend einfach als % abgekürzt) an Al₂O₃, von 1 bis 6%, im Gesamten, an Na₂O und/oder K₂O (hierin nachstehend als Alkalimetalloxide bezeichnet) als chemische Komponenten.
Wenn Al₂O₃ 98% überschreitet oder die Alkalimetalloxide weniger als 1% betrugen, wäre das feuerfeste Material hauptsächlich aus α-Al₂O₃-Kristallen (Korundkristalle, hierin nachstehend als α-Kristalle bezeichnet) allein aufgebaut, die sich ohne weiteres in β-Al₂O₃-Kristalle (R₂O·nAl₂O₃, worin R Na oder K ist, und n eine reelle Zahl um 11 ist, hierin nachstehend als β-Kristalle bezeichnet) beim Kontakt mit einem Alkalidampf während der Volumenausdehnung umwandeln können, wenn sie für obere Strukturen eines Glaswannenofens verwendet werden, und die Korrosionsbeständigkeit würde aufgrund der resultierenden strukturellen Versprödung unzureichend werden.
Andererseits wäre, wenn Al₂O₃ 94% oder weniger beträgt oder die Alkalimetalloxide 6% überschreiten, das vorliegende feuerfeste Gußmaterial hauptsächlich allein aus β-Kristallen aufgebaut und würde eine solch geringe Druckfestigkeit von nur 30 MPa oder darunter aufweisen, und die Verwendung des vorliegenden feuerfesten Gußmaterials für obere Strukturen eines Glasofens würde ein Problem im Hinblick auf die mechanische Festigkeit hervorbringen. Es ist bevorzugt, daß Al₂O₃ 94,5 bis 96,5% beträgt und die Alkalimetalloxide 2,5 bis 4,5% betragen.
Das vorliegende feuerfeste Gußmaterial umfaßt bevorzugt SiO₂ als eine andere Komponente, um eine Glasmatrixphase zu bilden. Die Glasmatrixphase unterstützt die Bildung eines rißfreien feuerfesten Materials durch Nachlassen der Dehnungs-Spannung, die während des Temperns auftritt. Der SiO₂-Gehalt beträgt bevorzugt 0,3 bis 1,5%, insbesondere 0,5 bis 1,0%.
Das vorliegende feuerfeste Gußmaterial ist hauptsächlich aus α-Kristallen und β-Kristallen aufgebaut. Zusätzlich zu den α-Kristallen und β-Kristallen umfaßt das vorliegende feuerfeste Gußmaterial eine Glasmatrixphase, umfassend SiO₂, R₂O und CaO als Hauptkomponenten (hierin nachstehend als die vorliegende Glasmatrixphase bezeichnet) und Poren, und weist eine solche Struktur auf, daß die Glasmatrixphase Lücken zwischen den Kristallen füllt, und Poren zwischen den α-Kristallen, den β-Kristallen und der vorliegenden Glasmatrixphase dispergiert sind. Es ist bevorzugt, daß Poren einheitlich dispergiert sind, da sich die Haltbarkeit des feuerfesten Materials mit der Einheitlichkeit der Porendispersion erhöht.
In der vorliegenden Erfindung beträgt in bezug auf das Masseverhältnis von α-Kristallen zu β-Kristallen das Verhältnis von α-Kristallen/(α-Kristallen + β-Kristallen) 30 bis 70%. Es ist ungünstig, daß das Masseverhältnis 70% über schreitet, da sich die α-Kristalle ohne weiteres in β-Kristalle durch Umsetzen mit einem Alkalidampf umwandeln, und die begleitende Volumenausdehnung zu Versprödung führt. Es ist ebenso ungünstig, daß das Masseverhältnis weniger als 30% beträgt, da sich β-Kristalle in α-Kristalle umwandeln, und der begleitende Volumenschwund zu struktureller Versprödung führt. Das Verhältnis von α-Kristallen zu β-Kristallen kann durch Einstellen des R₂O-Gehalts kontrolliert werden.
In dem vorliegenden feuerfesten Gußmaterial werden Poren dispergiert gebildet, und die Porosität beträgt 5 bis 30%. In der vorliegenden Beschreibung wird die Porosität nach der Entfernung von Schwindungslunkern aus dem feuerfesten Material gemessen. Wenn die Porosität weniger als 5% beträgt, kann ein poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt, das leicht ist und ausgezeichnete Wärmewechselbeständigkeit aufweist, nicht erhalten werden, und wenn die Porosität 30% überschreitet, sind die Korrosionsbeständigkeit gegenüber einem Alkalidampf und Schwimmkomponenten und die Festigkeit unzureichend. Die Porosität liegt bevorzugt in dem Bereich von 7 bis 25%. Die Porosität (%) wird als Porosität = (1 – (d₂/d₁)) × 100 aus der wahren relativen Dichte d₁ und der relativen Schüttdichte d₂ berechnet.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90%, der darin dispergiert gebildeten Poren Durchmesser von 1 μm bis 3 mm aufweisen, da die Poren ohne merkliche Verschlechterung der Festigkeit gebildet werden, während ausreichende Korrosionsbeständigkeit sichergestellt wird. Obwohl Poren verschiedene Formen haben können, da die meisten Poren oval sind, bedeutet die Größe einer Pore der Durchschnitt des längeren Durchmessers und des kürzeren Durchmessers in der vorliegenden Beschreibung.
Das vorliegende feuerfeste Gußmaterial ist wie übliche Schmelzgußmaterialien durch Formulieren eines feuerfesten Materials einer vorbestimmten Zusammensetzung, Geben des feuerfesten Materials in einen Elektroofen bei einer hohen Temperatur von mindestens 2000°C, bis das feuerfeste Material vollständig schmilzt, Gießen der resultierenden Schmelze in eine Gußform mit einer vorbestimmten Form durch Gießen und langsames Abkühlen der Schmelze erhältlich, aber ist dadurch gekennzeichnet, daß eine große Menge eines Gases in die Schmelze vor dem Gießen geblasen wird. Das Blasen eines Gases in eine Schmelze ermöglicht die geeignete Bildung von Poren in dem feuerfesten Material und die Herstellung eines feuerfesten Gußmaterials mit einer viel kleineren Menge an Schwindungslunkern.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Gas zwischen dem Schmelzen des feuerfesten Materials und dem Gießen geblasen, bevorzugt während das feuerfeste Material vollständig geschmolzen ist. Ein bevorzugter Weg zum Blasen von Gas ist, eine große Menge eines Gases mit hoher Temperatur durch ein Keramik- oder Metallrohr, das in die Schmelze eingeführt wird, zu blasen. Die entsprechende Kontrolle der Art des Gases, der Blaszeit und der Menge an Blasgas ermöglicht die Bildung einer gegebenen Menge an gewünschten Poren in dem feuerfesten Material.
Obwohl in der vorliegenden Erfindung der Mechanismus der Porenbildung unklar ist, wird aber angenommen, daß das Blasgas mit hoher Temperatur, das in der Schmelze in einem übersättigten Zustand gelöst ist, freigesetzt wird, wenn sich die Löslichkeit beim Abkühlen verringert. Deshalb ist Sauerstoff oder ein Sauerstoff-enthaltendes Gas, enthaltend mindestens 20 Vol.-% Sauerstoff, wie Luft, als das Blasgas bevorzugt, da die Verbesserung der Porosität im Verhältnis zur Menge des Blasgases aufgrund seiner geringen Löslichkeit bei niedriger Temperatur groß ist.
Es ist bevorzugt, daß das Sauerstoff-enthaltende Gas in einer Menge von 0,5 bis 2,0 (l/1 kg Schmelze) für wenige Minuten noch vor dem Gießen eingeblasen wird. Eine längere Blaszeit ist in dem Fall eines Gases mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt bevorzugt.
Nun wird die vorliegende Erfindung in bezug auf die Beispiele (Beispiele 1 bis 8) und Vergleichsbeispiele (Beispiele 9 bis 12) beschrieben.
Bayer's Aluminiumoxid (mit einer Reinheit von 99% oder darüber) als die Al₂O₃-Quelle, Quarzsand (mit einer Reinheit von 99% oder darüber) als die SiO₂-Quelle und andere Materialpulver, wie Na₂CO₃, K₂CO₃ und CaCO₃ wurden zu Materialmischungen mit vorbestimmten Zusammensetzungen gemischt, und sie wurden voll ständig in einem Einzelphasen-AC 500 KVA Lichtbogenofen mit Graphitelektroden bei Temperaturen von 2000 bis 2200°C geschmolzen.
Dann wurden verschiedene Gase (mit jeweils einer Reinheit von 99% oder darüber) in den Mengen (l/1 kg Schmelze), gezeigt in den Tabellen 1 und 2, für Blaszeiten (min), gezeigt in den Tabellen 1 und 2, eingeblasen. Die resultierenden Schmelzen wurden in Graphitformen mit Innendimensionen von 130 mm × 160 mm × 350 mm gegossen, und die resultierenden Güsse wurden aus den Graphitformen abgezogen und konnten auf rund Raumtemperatur in einer Langsamkühlbox abkühlen, während sie mit Bayer's Aluminiumoxidpulver isoliert wurden.
[Die Bewertungsergebnisse]

Die chemischen Zusammensetzungen (%) und das Verhältnis von α-Kristallen (%) (d. h. α-Kristalle/(α-Kristalle + β-Kristalle)) von verschiedenen feuerfesten Schmelzgußmaterialien und die Ergebnisse ihrer Bewertung werden in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.
Relative Schüttdichte: gemessen durch Archimedes-Verfahren.
Druckfestigkeit (MPa): gemessen gemäß JIS R2206.
Wärmewechselbeständigkeit (die Zahl an Zyklen): Ein Prüfkörper von 50 mm × 50 mm × 50 mm wurde aus jedem feuerfesten Schmelzgußmaterial geschnitten und wiederholten Zyklen von 15 Minuten der Inkubation in einem Elektroofen bei einer Innentemperatur von 1500°C und 15 Minuten der Abkühlung in der Atmosphäre unterzogen, und aus der Anzahl an Zyklen, die wiederholt wurden, bis ein Riß auf der Oberfläche mit dem bloßen Auge entdeckt wurde, wurde die Wärmewechselbeständigkeit bewertet.
Korrosionsmenge (mm): Zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit wurde ein Prüfkörper von 50 mm × 50 mm × 50 mm aus jedem feuerfesten Schmelzgußmaterial geschnitten und als Gitterrost eines Tiegels, enthaltend Na₂CO₃, verwendet. Der Tiegel wurde in einen Elektroofen bei 1550°C für 24 Stunden mit dem Gitterrost darauf gestellt und entnommen, und die Korrosionsmenge des Prüfkörpers wurde gemessen. Zum Vergleich wird angemerkt, daß Silikabausteine, die üblicherweise als eine feuerfeste Decke für konventionelle Glaswannenöfen verwendet werden, auf eine Tiefe von 20 mm korrodierten.
Aussehen der korrodierten Oberfläche: Nach der Messung der Korrosionsmenge wurden die Proben hinsichtlich Aufquellungen und dergleichen mit dem bloßen Auge untersucht. Die mit Aufquellungen wurden als gequollen bewertet, und die ohne Aufquellungen wurden als gut bewertet.
Poreninformation: Die feuerfesten Gußmaterialien wurden entlang der vertikalen Achse der Gußform geschnitten und hinsichtlich der Einheitlichkeit der Porenverteilung mit dem bloßen Auge untersucht. In den Beispielen 1 bis 8 waren etwa 95% der Poren 1 μm bis 3 mm groß, und die Porenverteilung war einheitlich. Tabelle 1

	Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6
chemische Zusammensetzung
Al₂O₃	95	95	95	95	95	95
Na₂O	3,5	3,5	3,5	3,5	3,0	3,5
K₂O	0	0	0	0	0,5	0
SiO₂	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
CaO und andere	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
Verhältnis von α-Kristallen	40	40	40	40	50	40
Blasmenge
Sauerstoffgas	0,7	1,3	1,7	0	1,7	7,0
Stickstoffgas	0	0	0	0	0	0
Luft	0	0	0	1,7	0	0
Blaszeit	1	1	2	2	2	4
Porosität	5,2	11,5	18,1	5,5	15,0	28,4
relative Schüttdichte	3,31	3,09	2,86	3,30	2,90	2,50
Druckfestigkeit	167	142	122	170	130	75
Korrosionsmenge	0	0	0	0	0	2
Aussehen der korrodierten Oberfläche	gut	gut	gut	gut	gut	gequollen
Wärmewechselbeständigkeit	8	10	10	6	10	10

Tabelle 2

	Bsp. 7	Bsp. 8	Bsp. 9	Bsp. 10	Bsp. 11	Bsp. 12
chemische Zusammensetzung
Al₂O₃	97	94,2	95	93	98,5	95
Na₂O	2,0	4,5	3,5	6,5	0,3	3,5
K₂O	0	0	0	0	0	0
SiO₂	0,5	0,8	0,8	0,2	0,25	0,8
CaO und andere	0,5	0,5	0,7	0,3	0,25	0,7
Verhältnis von α-Kristallen	70	30	40	0	100	40
Blasmenge
Sauerstoffgas	1,7	1,7	0	0	0	10
Stickstoffgas	0	0	0	0	0	0
Luft	0	0	0	0	0	0
Blaszeit	2	2	0	0	0	2
Porosität	25,0	17,0	3,4	8,0	5,2	34,1
relative Schüttdichte	2,80	2,75	3,37	3,00	3,70	2,30
Druckfestigkeit	90	70	180	30	250	60
Korrosionsmenge	3	0	0	0	5	5
Aussehen der korrodierten Oberfläche	gequollen	gut	gut	gut	gequollen	gequollen
Wärmewechselbeständigkeit	6	10	2	20	1	10

Das vorliegende feuerfeste Gußmaterial weist ausreichende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkalidämpfen und dergleichen und ausgezeichnete Wärmewechselbeständigkeit auf, und ist daher als ein feuerfestes Material für Glaswannenöfen geeignet. Außerdem weist es aufgrund seiner porösen Struktur, in der feine Poren einheitlich dispergiert sind, eine niedrige relative Schüttdichte auf und ist leicht und im Vergleich zu dichten feuerfesten Schmelzgußmaterialien mit hohem Al₂O₃-Gehalt bei geringen Kosten erhältlich.
Folglich ist es ein perfektes feuerfestes Material für strukturelle Teile von Glaswannenöfen, wie obere Strukturen, speziell für obere Strukturen von Sauerstoffverbrennungs-Glaswannenöfen.
Da kein Schaummittel bei seiner Herstellung verwendet wird, ist die Auflösungskontrolle leicht. Deshalb macht es die vorliegende Erfindung möglich, poröse, feuerfeste Schmelzgußmaterialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt mit darin einheitlich dispergierten Poren bei geringen Kosten herzustellen.

Claims

Poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt, umfassend von 94 bis 98 Masse-% an Al₂O₃, von 1 bis 6 Masse-%, im Gesamten, an Na₂O und/oder K₂O als chemische Komponenten, welches hauptsächlich aus α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen aufgebaut ist, Poren darin dispergiert aufweist und eine Porosität von 5 bis 30% aufweist, wobei das Verhältnis von α-Al₂O₃-Kristallen zu der Summe an α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen von 30 bis 70 Masse-% beträgt.
Poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt, welches von 94,5 bis 96,5 Masse-% an Al₂O₃, von 2,5 bis 4,5 Masse-%, im Gesamten, an Na₂O und/oder K₂O und von 0,3 bis 1,5 Masse-% an SiO₂ umfaßt.
Poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt gemäß Anspruch 2, welches α-Al₂O₃-Kristalle, β-Al₂O₃-Kristalle, eine Glasmatrixphase, umfassend SiO₂, R₂O und CaO als Hauptkomponenten, und Poren umfaßt und eine solche Struktur aufweist, daß die Glasmatrixphase Lücken zwischen den Kristallen füllt und die Poren zwischen den α-Al₂O₃-Kristallen, den β-Al₂O₃-Kristallen und der Glasmatrixphase dispergiert sind.
Poröses, feuerfestes Schmelzgußmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt gemäß Anspruch 3, wobei mindestens 80% der Poren, darin dispergiert, Durchmesser von 1 μm bis 3 μm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines porösen, feuerfesten Schmelzgußmaterials mit hohem Aluminiumoxidgehalt, umfassend von 94 bis 98 Masse-% an Al₂O₃, von 1 bis 6 Masse-%, im Gesamten, an Na₂O und/oder K₂O als chemische Komponenten, welches hauptsächlich aus α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen aufgebaut ist, darin dispergiert Poren aufweist und eine Porosität von 5 bis 30% aufweist, wobei das Verhältnis an α-Al₂O₃-Kristallen zu der Summe an α-Al₂O₃-Kristallen und β-Al₂O₃-Kristallen von 30 bis 70 Masse-% beträgt, welches das Blasen eines Gases in ein geschmolzenes feuerfestes Material, das Gießen und das langsame Abkühlen des feuerfesten Materials, um darin dispergiert Poren zu bilden, umfaßt.
Verfahren zur Herstellung eines porösen, feuerfesten Schmelzgußmaterials mit hohem Aluminiumoxidgehalt gemäß Anspruch 5, wobei das Gas ein sauerstoffhaltiges Gas ist.
Verfahren zur Herstellung eines porösen, feuerfesten Schmelzgußmaterials mit hohem Aluminiumoxidgehalt gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das Gas während des Intervalls zwischen dem Schmelzen des feuerfesten Materials und dem Gießen eingeblasen wird, während das feuerfeste Material vollständig geschmolzen ist.
Verfahren zur Herstellung eines porösen, feuerfesten Schmelzgußmaterials mit hohem Aluminiumoxidgehalt gemäß Anspruch 5, 6 oder 7, wobei das Gas durch ein Keramik- oder Metallrohr geblasen wird.