DE69007212T2 - Zirconiumoxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen. - Google Patents

Zirconiumoxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen.

Info

Publication number
DE69007212T2
DE69007212T2 DE69007212T DE69007212T DE69007212T2 DE 69007212 T2 DE69007212 T2 DE 69007212T2 DE 69007212 T DE69007212 T DE 69007212T DE 69007212 T DE69007212 T DE 69007212T DE 69007212 T2 DE69007212 T2 DE 69007212T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zirconium dioxide
lining material
fibers
material according
zirconia
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69007212T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69007212D1 (de
Inventor
Hiroyuki Asakura
Hajime Asami
Tsuneoubu Saeki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinagawa Refractories Co Ltd
Original Assignee
Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinagawa Refractories Co Ltd filed Critical Shinagawa Refractories Co Ltd
Publication of DE69007212D1 publication Critical patent/DE69007212D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69007212T2 publication Critical patent/DE69007212T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped 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
    • C04B35/486Fine ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuerfestes Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen, insbesondere betrifft sie ein hohles Zirconiumdioxid-Auskleidungsmaterial und ein hohles Auskleidungsmaterial, das in seinem hohlen Innenraum mit ZrO&sub2;-Fasern, feuerfesten Hohlkugeln und ZrO&sub2;-Faserplatten gefüllt ist.
  • Zirconiumdioxid oder ZrO2 besitzt bestimmte überlegene Eigenschaften, die andere Keramiken nicht haben. So hat es z.B. einen Schmelzpunkt von etwa 2715ºC, eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit, einen niedrigen spezifischen Widerstand bei hohen Temperaturen und einen hohen spezifischen Widerstand bei niedrigen Temperaturen, eine hervorragende chemische Stabilität, so daß es durch basische und saure Schlacke nicht angegriffen wird, und es besitzt eine Mohssche Härte von 7 oder höher.
  • Unter Ausnutzung solcher Eigenschaften ist Zirconiumdioxid nicht nur als Polier-/Schleifmaterial, elektronisches Material, als Pigment für Porzellan und Keramiken, als Zusatzstoff für Glas und als Material für Sensoren, sondern auch als Material für feuerfeste Formkörper verwendet worden.
  • Um Energie zu sparen werden im Augenblick im allgemeinen Faserplatten auf Al&sub2;O&sub3;-Basis in elektrischen Öfen für Hochtemperaturzwecke eingesetzt. Da sie gewöhnlich nur bis etwa 1700ºC hitzebeständig sind, gibt es jedoch zur Verwendung von basischen oder Zirconiumdioxidziegeln keine Alternative, wenn die herrschende Temperatur 1800ºC überschreitet. Solche Ziegel erhöhen die Wärmekapazität des Ofens, erfordern viel Energie zum Aufheizen und sind somit gegenüber einem Zerbröckeln durch Hitze anfällig, so daß es nicht möglich ist, eine rasche Temperaturerhöhung oder -senkung durchzuführen. Ein Problem bei den Zirconiumdioxid-Faserplatten ist, daß man infolge der dem Zirconiumdioxid innewohnenden Wärmekriecheigenschaften auf Schwierigkeiten trifft, wenn man Deckenplatten kontinuierlicher Länge daraus anfertigt.
  • Die US-A-4,151,693 beschreibt die Herstellung von feuerfesten isolierenden Modulen, die als Auskleidungsmaterial für Öfen verwendbar sind, mit dem Ziel, die Beständigkeit der Ofenauskleidungen bei Temperaturen über 800ºC zu verbessern. Sie umfassen einen Block mit einer hohlen Form, der eine Vorderwand und Seitenwände aufweist, wobei die Frontseite der Vorderwand von niedrigerer Dichte ist als die Rückseite der Vorderwand.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein thermisch isolierendes Auskleidungsmaterial bereitzustellen, das bei hohen Temperaturen, die 1800ºC überschreiten, eingesetzt werden kann, das keine erhöhte Wärmekapazität besitzt und das gegenüber einem Zerbröckeln durch Hitze beständig ist.
  • Der Anmelder hat bereits Formteile aus Zirconiumdioxidfasern und feuerfeste Zirconiumdioxid-Verbundstoffe erfunden und Patentanmeldungen dafür eingereicht (JP-OS Nrn. 62(1987)-260780 und 63(1988)-297267). Der Anmelder hat nun gefunden, daß die oben genannte Aufgabe mit Erfolg dadurch gelöst werden kann, indem das hier beschriebene Zirconiumdioxidmaterial verbessert wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird ein Zirconiumdioxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen mit einem hohlen Innenraum und einer Mantelschicht, bereitgestellt, das Zirconiumdioxidfasern und ein Zirconiumdioxidpulver enthält und ein Raumgewicht von 2,5 bis 5,0 besitzt.
  • Gemäß einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird ein Zirconiumdioxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen, mit einem hohlen Innenraum und einer Mantelschicht, bereitgestellt, das Zirconiumdioxidfasern und ein Zirconiumdioxidpulver enthält und ein Raumgewicht von 2,5 bis 5,0 besitzt, wobei der hohle Innenraum ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Füllstoffen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zirconiumdioxidfasern, feuerfesten Hohlkugeln und Zirconiumdioxid-Faserplatten, gepackt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter durch Beispiele nur unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren naher erläutert.
  • Die Figuren 1 bis 6 sind perspektivische Ansichten von Querschnitten von Ausführungsbeispielen für das erfindungsgemäße Auskleidungsmaterial.
  • Die Figur 7 ist eine Ansicht, die einen Hochtemperaturofen zeigt, in dem beispielsweise das erfindungsgemäße Auskleidungsmaterial zusammen mit einem Zirconiumdioxid-Heizelement verwendet wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Auskleidungsmaterial weist eine Mantelschicht auf, die Zirconiumdioxidfasern und Zirconiumdioxidpulver enthält und ein Raumgewicht zwischen 2,5 und 5,0 besitzt.
  • Als Zirconiumdioxidfasern können neben reinen Zirconiumdioxidfasern durch verschiedene Stabilisatoren, wie gebranntem Kalk (Cao), Magnesiumdioxid (MgO) und Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;), stabilisierte Zirconiumdioxidfasern verwendet werden. Besonders bevorzugt sind durch Yttriumoxid stabilisierte Zirconiumdioxidfasern. Die Länge und der Durchmesser der Fasern liegen bevorzugt zwischen 0,1 und 50 mm bzw. 1 und 20 µm.
  • Die Zirconiumdioxidfasern können durch unterschiedliche Verfahren hergestellt werden. Ein aus einer wäßrigen Lösung eines Zirconiumsalzes bestehendes Ausgangsmaterial (eine Spinnlösung) kann beispielsweise zu Faservorläufern gesponnen werden, die ihrerseits bei hohen Temperaturen calciniert werden. In Abhängigkeit von der Verwendung der Form und anderen Faktoren der feuerfesten Zirconiumdioxidmaterialien können geeignete Verfahren ausgewählt werden.
  • Das Zirconiumdioxidpulver ist im wesentlichen aus Zirconiumoxid der chemischen Formel ZrO&sub2; zusammengesetzt und kann in Abhängigkeit von der Verwendung eine Zirconiumverbindung, wie Zirconiumcarbonat und Zirconiumhydroxid, gegebenenfalls zusammen mit Stabilisatoren, wie Y&sub2;O&sub3;, MgO und CaO, enthalten.
  • Obwohl dieser Wert nicht kritisch ist, besitzt das Zirconiumpulver eine konstante Teilchengröße von gewöhnlich 0,1 bis 1000 µm, bevorzugt 0,5 bis 500µm. Alternativ können die Zirconiumdioxidpulver als Gemisch aus fein- und grobkörnigen Teilchen verwendet werden.
  • Das Mischungsverhältnis von Fasern zu Pulvern wird so bemessen, daß 100 Gew.-Teile der Zirconiumdioxidpulver mit 5 bis 200 Gew.-Teilen, bevorzugt 10 bis 100 Gew.-Teilen, der Zirconiumdioxidfasern gemischt werden.
  • Das Pulver/Faser-Gemisch kann zusätzlich zahlreiche Zusätze, wie Bindemittel, Mittel zur Bildung von Poren, grenzflächenaktive Mittel, Dispergierungsmittel und Flokkungsmittel, enthalten. Die verwendeten Bindemittel können beispielsweise ein synthetisches hochmolekulares Material, wie Polyethylenoxid, ein Cellulosederivat, wie Methylcellulose, Stärke oder ihre Derivate, und ein viskoses Material tierischen und pflanzlichen Ursprungs, wie Pectin, sowie Zirconiumdioxidsol und eine wäßrige Lösung eines Zirconiumsalzes sein. Das Zirconiumdioxidsol und die wäßrige Lösung eines Zirconiumsalzes werden bevorzugt in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-Teilen, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.-Teilen an Zirconiumdioxidfasern und -pulvern.
  • Das Mittel zur Porenbildung wird zugesetzt, um bei den Formteilen an Gewicht zu sparen. Zu diesem Zweck können Kugeln aus organischem Material, wie Styrolschaumkugeln, oder zahlreiche Fasern in einer Menge von 5 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf die vorher erwähnte Gesamtmenge von 100 Gew.Teilen, eingesetzt werden.
  • Das Zirconiumdioxidfaser/-pulvergemisch wird zusammen mit verschiedenen Zusätzen, wenn diese erforderlich sind, gut verknetet und anschließend in eine entsprechende Form gebracht, so daß eine Mantelschicht mit einem hohlen Innenraum gebildet wird und abschließend calciniert. Üblicherweise wird eine Dicke zwischen 2 mm und 10 mm gewählt. Zum Formen können verschiedene Verfahren, wie Gießen, einachsiges Verpressen, isotaktisches Verpressen und Extrudieren, wie nachstehend beschrieben, angewendet werden, das Extrudieren mit einem Schnecken-Extruder ist jedoch im Hinblick auf die Effizienz bevorzugt. Die zu bildende Form wird später beschrieben. Die Calcinierungstemperatur liegt bevorzugt zwischen 1800ºC und 2200ºC. Bei einer Temperatur unterhalb von 1800ºC würden die calcinierten Teile bei Verwendung deformiert, während bei einer 2200ºC überschreitenden Temperatur ein Übersintern auftreten würde, so daß die Teile, die gesinter werden, deformationsanfällig sind.
  • Die Mantelschicht muß eine bestimmte Dichte aufweisen, damit sie ihrem eigenen Gewicht und der Last des auf ihr befindlichen Auskleidungsmaterials standhalten kann und daß insbesondere die Deformation durch Warmekriechen auf ein solches Maß beschränkt wird, daß in der Praxis kein Problem auftritt. Als Ergebnis zahlreicher Experimente hat man nun gefunden, daß ein Verbundmaterial mit einem Raumgewicht von 2,5 bis 5,0 g/cm³ als das in der vorliegenden Erfindung geforderte Material geeignet ist. Wenn jedoch dieses Verbundmaterial zu einer festen Stange oder einer flachen Platte bzw. Schicht geformt wird, wird seine Eigenschaft, thermisch zu isolieren, nach der Auskleidung unbefriedigend.
  • Die Fläche des hohlen Teils, bezogen auf die Querschnittsfläche des geformten Materials kann in Abhängigkeit davon, wo die Auskleidung eingesetzt wird, variieren. So scheint es beispielsweise vorteilhaft, daß der Anteil der Fläche, die durch den Hohlraum in Anspruch genommen wird, für Dekkenplatten hinsichtlich einer Gewichtsreduzierung etwa 50 bis 70% beträgt und für Materialien für die niedrigeren Teile der Seitenwände und für die Böden zur Verhinderung ihrer Deformation infolge der Belastung 50% oder niedriger ist.
  • Das so erhaltene erfindungsgemäße Auskleidungsmaterial kann nicht nur für gewöhnliche Auskleidungen, sondern auch für Trennwände für die äußeren und inneren Ofenteile eines Ofens vom Doppelstrukturtyp, der beispielsweise einen Vorheizer, einen elektrischen Hochtemperaturofen einschließlich eines ZrO&sub2;-Heizelements aufweist.
  • Die Trennwände sollen eine geeignete Wärmeleitfähigkeit besitzen, die höher als die für herkömmliche Auskleidungen geforderte ist. Sie sollen so dünn, aber dennoch so stark wie möglich angefertigt sein, wodurch sie den Ofen kompakt machen. Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße Auskleidungsmaterial vorteilhaft bei solchen Trennwänden eingesetzt.
  • Das eine Mantelschicht und einen Hohlraum aufweisende Auskleidungsmaterial kann als solches, wie bereits beschrieben, verwendet werden. Seine Eigenschaft, thermisch zu isolieren, kann jedoch weiter dadurch verbessert werden, daß der Hohlraum mit einem oder mehreren Füllstoffen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zirconiumdioxidfasern, feuerfesten Hohlkugeln und Zirconiumdioxid-Faserplatten, gepackt wird. Die Packungsdichte kann dann durch Regulierung der Art, in der die Fasern gepackt sind, oder der Korngröße der Hohlkugeln eingestellt werden.
  • Die verwendeten Zirconiumdioxidfasern können die gleichen wie die bereits erwähnten sein, sollten jedoch zu einer Dichte von 2,0 oder darunter gepackt sein. Bei einer Dichte von mehr als 2,0 ist es wahrscheinlich, daß sie infolge ihres Eigengewichts deformiert werden.
  • Als Hohlkugeln können solche verwendet werden, die aus Oxiden, wie ZrO&sub2;, MgO, Y&sub2;O&sub3; und CeO&sub2;, die alle einen Schmelzpunkt von 2000ºC oder höher besitzen, gefertigt sind. Sie sollten jedoch wiederum mit einer Dichte von 2,0 oder niedriger gepackt sein. Diese Hohlkugeln werden gewöhnlich mit einer Größe zwischen 1 mm und 10 mm, einer Dicke zwischen 0,01 mm und 0,2 mm und einem Raumgewicht zwischen 0,2 und 1,5 in der folgenden Weise hergestellt.
  • Zum Beispiel wird ein kugelförmiges, brennbares Material, wie eine Styrolschaumkugel mit einem Durchmesser von einigen Millimetern, als Kernmaterial verwendet. Als nächstes wird das Kernmaterial mittels eines Bindemittels, wie einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung auf seiner Oberfläche mit einem Pulver eines feuerfesten Materials, wie Zirconiumdioxid und Magnesiumdioxid, beschichtet. Das beschichtete Material wird anschließend erhitzt und bei einer hohem Temperatur calciniert, um das Kernmaterial thermisch zu zersetzen, wodurch eine feuerfeste Hohlkugel gebildet wird.
  • Die Zirconiumdioxid-Faserplatte wird gewöhnlich durch Suspendieren von solchen, wie oben beschriebenen Zirconiumdioxidfasern und einem Bindemittel, der seinen Kristallstabilisator oder seinen Vorläufer, der durch Erhitzen in diesen Stabilisator umgewandelt werden kann, umfaßt, in Wasser, einem Alkohol oder dergleichen und Herstellen einer Platte aus der resultierenden Suspension hergestellt. Die Platte wird anschließend getrocknet und calciniert.
  • Das Bindemittel mit einer Teilchengröße von gewöhnlich 0,1 µm bis 0,3 mm ist mindestens ein Kristallstabilisator oder ein Vorläufer davon, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden, Carbonaten, basischen Carbonaten, Acetaten, Oxalaten, Nitraten, Chloriden und Sulfaten von Magnesium, Yttrium, Calcium, Samarium, Cadmium, Lanthan und Neodym.
  • Einer oder mehrere Füllstoffe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus solchen Zirconiumdioxidfasern, feuerfesten Hohlkugeln und Zirconiumdioxid-Faserplatten, wird oder werden ganz oder teilweise in die auf die oben beschriebene Weise gebildete Mantelschicht gepackt, wie das in den Figuren 1 bis 6 veranschaulicht wird. Die Figur 1 zeigt ein zylindrisches Material mit einem Füllstoff 2, der zwischen die äußere und innere Mantelschicht 1 und 1a gepackt ist. Das Innere 3 der inneren Mantelschicht 1a bleibt hohl. Von der äußeren Mantelschicht 1 betrachtet, erkennt man, daß das zylindrische Material im Inneren teilweise gepackt ist. Die Figuren 2 bis 5 zeigen säulenförmige Auskleidungsmaterialien von rechteckigen, T-förmigen, doppelt-rechteckigen bzw. trapezförmigen Querschnitten, wobei jede Mantelschicht 1 mit einem Füllstoff 2 gepackt ist. Die Figur 6 zeigt ein halbkreisförmiges Auskleidungsmaterial von rechteckigem Querschnitt, wobei die Mantelschicht mit einem Füllstoff 2 gepackt ist. Die Figur 7 zeigt einen Hochtemperaturofen, der aus dem Auskleidungsmaterial von Figur 1 gebaut ist und in dem ein Zirconiumdioxid-Heizelement verwendet wird. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet das Zirconiumdioxid-Heizelement.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun vollständiger unter Bezugnahme auf die folgenden speziellen Beispiele und Vergleichsbeispiele sowie durch die Ergebnisse der Tests, die im Hinblick darauf durchgeführt worden sind, näher beschrieben.
  • Beispiel 1
  • (a) Fünfzig (50) Gew.-Teile von mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirconiumdioxidpulver (bestehend aus 7% Y&sub2;O&sub3; und 93% ZrO&sub2;) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 0,3 mm, 50 Gew.-Teile von mit Yttriumoxid stabilisiertem 0,3 mm-Zirconiumdioxidpulver, 100 Gew.-Teile von mit Yttriumoxid stabilisierten Zirconiumdioxidfasern (hergestellt von Shinagawa Refractories Co., Ltd.) mit einem mittleren Durchmesser von 5 µm und einer mittleren Länge von 20 bis 30 mm, 5 Gew.-Teile Methylcellulose und 70 Gew.-Teile Wasser wurden miteinander vermischt. Das Gemisch wurde durch einen Extruder zu einer 4 mm dicken hohlen rechteckigen Röhre 1 mit einem Querschnitt von 25 x 50 mm, wie in Figur 2 gezeigt, extrudiert. Diese Röhre 1 wurde 2 Stunden lang bei 100ºC getrocknet und anschließend bei 1800ºG calciniert. Die so erhaltene Röhre besaß ein Raumgewicht von 3,5. Die unter Verwendung dieser Röhre erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • (b) Diese Röhre wurde mit einem Packungsmengenverhältnis von 1,4 mit hohlen Zirconiumdioxidkugeln gepackt, wobei jede einen Mantel von 0,2 mm Dicke und eine Teilchengröße von 1 mm aufwies.
  • (c) Mit Yttriumoxid stabilisierte Zirconiumdioxidfasern (mit demselben Durchmesser und derselben Länge wie oben erwähnt) wurden in die Röhre zu einem Raumgewicht von 1,5 gepreßt und gepackt.
  • In die Röhre wurde eine Zirconiumdioxid-Faserplatte mit einer Raumdichte von 1,5 eingeführt, die auf die folgende, dem Beispiel 1 der vorher erwähnten JP-OS Nr. 62-260780 entsprechenden Weise hergestellt wurde.
  • Einhundert (100) Gew.-Teile von 100%igen Zirconiumdioxidfasern (hergestellt von Shinagawa Refractories Co., Ltd.) mit einem mittleren Durchmesser von 5 µm und einer mittleren Länge von 20 bis 30 mm wurden zu 10 Gew.-Teilen Magnesiumcarbonatpulver, das eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 5 µm aufwies, in einem aus Wasser bestehenden Medium zugesetzt, wodurch eine Suspension zur Herstellung der Platte zubereitet wurde.
  • Durch ein entsprechendes Verfahren wurde aus dieser Suspension eine Platte gebildet. Nach ihrer Bildung wurde die Platte 24 Stunden lang bei 100ºC getrocknet und anschließend bei 1600ºC calciniert, wodurch eine Zirconiumdioxid- Faserplatte erhalten wurde.
  • Die röhrenförmigen Probekörper wurden als Auskleidung auf den Innenwänden eines elektrischen Ofens (mit einem Heizelement: Molybdändisilicid), der bei einer Temperatur von 1800ºC betrieben wurde, und eines elektrischen Ofens (mit einem Heizelement: Zirconiumdioxid-Heizelement, hergestellt von Shinagawa Refractories Co., Ltd.), der bei 2000ºC betrieben wurde, eingesetzt, um ihre Lebensdauer zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Aus der rechteckigen Röhre aus Beispiel 1 wurde ein massiver nicht-hohler Formkörper (quadratische Säule) mit der gleichen Raumdichte von 3,5 gebildet. Es wurde auch ein Material in Form einer quadratischen Säule mit einem Raumgewicht von 2,0 hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Beispiele Vergleichsbeispiele Hohl Mit hohlen ZrO&sub2;-Kugeln gepackt Mit ZrO&sub2;-Fasern gepackt Mit einer Faserplatte versehen Raumgewicht Ergebnisse der Tests des Auskleidungsmaterials in einem elektrischen Ofen von 1800ºC Betriebsdauer-Zyklen Zustand der Deckplatte (nach 5 Zyklen) Normal Die Deckplatte stürzte beim 10. Zyklus ein Biegeverformung trat auf Die Deckplatte stürzte beim 15. Zyklus ein Tabelle 1 (Fortetzung) Beispiele Vergleichsbeispiele Hohl Mit hohlen ZrO&sub2;-Kugeln gepackt Mit ZrO&sub2;-Fasern gepackt Mit einer Faserplatte versehen Raumgewicht Ergebnisse der Tests des Auskleidungsmaterials in einem elektrischen Ofen von 2000ºC Betriebsdauer-Zyklen Zustand der Deckplatte (nach 5 Zyklen) Es trat praktisch kein Problem auf, obwohl sich eine leichte Rißbildung zeigte Normal Biegeverformung trat beim 3. Zyklus auf Aftreten von Rißbildung Biegeverformung trat beim 4. Zyklus auf
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Zirconiumdioxid-Auskleidungsmaterial mit einem hohlen Innenraum und einer Mantelschicht bereit, das Zirconiumdioxidfasern und ein Zirconiumdioxidpulver enthält und ein Raumgewicht von 2,5 bis 5,0 besitzt, wobei der hohle Innenraum nicht oder ganz oder teilweise mit einem Füllstoff oder Füllstoffen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Zirconiumdioxidfasern, feuerfesten Hohlkugeln und einer Zirconiumdioxid-Faserplatte bepackt ist. Dieses Auskleidungsmaterial besitzt eine verbesserte Beständigkeit gegenüber einem Zerbröckeln durch Hitze. Das erfindungsgemäße Auskleidungsmaterial kann einer Langzeitbeanspruchung widerstehen und ist somit bestens als Deckenplatten für Hochtemperaturöfen und zur Auskleidung von Hochtemperaturöfen geeignet.

Claims (12)

1 - Zirconiumdioxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen mit einem hohlen Innenraum und einer Mantelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß es Zirconiumdioxidfasern und ein Zirconiumdioxidpulver enthält und ein Raumgewicht von 2,5 bis 5,0 g/cm³ besitzt.
2. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Zirconiumdioxidfasern und das verwendete Zirconiumdioxidpulver reines Zirconiumdioxid oder mit einem Stabilisator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalk, Magnesiumoxid und Yttriumoxid, stabilisiertes Zirconiumdioxid sind.
3. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirconiumdioxidfasern eine Länge von 0,1 bis 50 mm und einen Durchmesser von 1 bis 20 µm besitzen und das Zirconiumdioxidpulver einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 1000 µm besitzt.
4. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Gewichtsteile des Zirconiumdioxidpulvers 5 bis 200 Gewichtsteile der Zirconiumdioxidfasern eingesetzt werden.
5. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen oder mehrere Zusatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Bindemittel, einem Mittel zur Erzeugung von poren, einem grenzflächenaktiven Mittel, einem Dispergierungsmittel und einem Flockungsmittel, enthält.
6 - Zirconiumdioxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen mit einem hohlen Innenraum und einer Mantelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß es Zirconiumdioxidfasern und ein Zirconiumdioxidpulver enthält und ein Raumgewicht von 2,5 bis 5,0 g/cm³ besitzt, wobei der hohle Innenraum ganz oder teilweise mit einem oder mehreren Füllstoffen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zirconiumdioxidfasern, feuerfesten Hohlkugeln und einer Zirconiumdioxidfaserplatte, gepackt ist.
7. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Zirconiumdioxidfasern und das verwendete Zirconiumdioxidpulver reines Zirconiumdioxid oder mit einem Stabilisator, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalk, Magnesiumoxid und Yttriumoxid, stabilisiertes Zirconiumdioxid sind.
8. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirconiumdioxidfasern eine Länge von 0,1 bis 50 mm und einen Durchmesser von 1 bis 20 µm besitzen und das Zirconiumdioxidpulver einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 1000 µ besitzt.
9. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Gewichtsteile des Zirconiumdioxidpulvers 5 bis 200 Gewichtsteile der Zirconiumdioxidfasern eingesetzt werden.
10. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen oder mehrere Zusatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Bindemittel, einem Mittel zur Erzeugung von Poren, einem grenzflächenaktiven Mittel, einem Dispergierungsmittel und einem Flockungsmittel, enthält.
11. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Hohlkugeln aus einem oder mehreren Oxiden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ZrO&sub2;, MgO, Y&sub2;O&sub3; und CeO&sub2;, gebildet sind.
12. Auskleidungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff oder die Füllstoffe mit einer Packungsdichte von 2,0 oder weniger gepackt ist bzw. sind.
DE69007212T 1989-08-24 1990-08-23 Zirconiumoxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen. Expired - Fee Related DE69007212T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1218166A JPH0383856A (ja) 1989-08-24 1989-08-24 高温炉用ジルコニア質ライニング材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69007212D1 DE69007212D1 (de) 1994-04-14
DE69007212T2 true DE69007212T2 (de) 1994-06-16

Family

ID=16715665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69007212T Expired - Fee Related DE69007212T2 (de) 1989-08-24 1990-08-23 Zirconiumoxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0414558B1 (de)
JP (1) JPH0383856A (de)
DE (1) DE69007212T2 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE171443T1 (de) * 1991-04-09 1998-10-15 Modar Inc Zirkonoxyd-keramiken für oberflächen, die einer oxidierenden umgebung mit hoher temperatur und feuchtigkeit ausgesetzt sind
CN101152744B (zh) * 2006-09-30 2010-11-10 宜兴市中宇窑炉工程材料有限公司 加热炉内衬用纤维浇注料及其制造方法
CN102432319B (zh) * 2011-09-21 2013-06-26 无锡市明江保温材料有限公司 适用于高温冶金容器的纳米超级绝热板及其制造方法
CN107787311A (zh) 2015-04-24 2018-03-09 康宁股份有限公司 结合的氧化锆耐火材料以及制造其的方法
CN105039751B (zh) * 2015-07-30 2017-09-26 何明亮 锆合金用接触材料、采用该材料的过滤介质和浇道的制备方法
CN114133267B (zh) * 2020-09-04 2023-01-20 南京理工大学 以稻壳粉末为粘结剂制备氧化锆中空纤维砖的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4144195A (en) * 1974-09-24 1979-03-13 Volkswagenwerk Aktiengesellschaft High temperature resistant, heat insulating ceramic material
US4151693A (en) * 1975-03-07 1979-05-01 M. H. Detrick Co., Limited Refractory/insulating modules and method of making same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0519502B2 (de) 1993-03-16
JPH0383856A (ja) 1991-04-09
EP0414558B1 (de) 1994-03-09
DE69007212D1 (de) 1994-04-14
EP0414558A1 (de) 1991-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0102590B1 (de) Keramikformkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE4228355C1 (de) Feuerfeste Leichtformkörper
DE3850959T2 (de) Geschichtete, extrudierte, thermoschockbeständige Gegenstände und Verfahren zur Herstellung dieser Gegenstände.
DE3805110A1 (de) Leichtes, hitzebestaendiges material und verfahren zu seiner herstellung
DE2810134A1 (de) Zirkonoxid-keramik mit feinkoernigem und thermisch stabilem gefuege sowie mit hoher thermoschockbestaendigkeit, daraus hergestellte formkoerper, verfahren zur herstellung der formkoerper und ihre verwendung
DE2939428B2 (de) Sauerstoffmeßfühlerkeramik und Verfahren zu deren Herstellung
DE2815713C2 (de)
DE2752752A1 (de) Verfahren zur herstellung von koerpern mit bienenwabenstruktur aus keramikstoffen der bariumtitanatgruppe mit positiven temperatur-widerstands-koeffizienten
DE2751938C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Dispersionskeramiken
DE69007212T2 (de) Zirconiumoxid-Auskleidungsmaterial für Hochtemperaturöfen.
DE102015212290B4 (de) Wärmedämmstoff
DE2851083C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines keramischen Wärmespeichersteins
DE2123045A1 (de) Verfahren zur Herstellung von feinteiligen Metalloxiden und deren Verwendung zur Herstellung von gesinterten hitzebeständigen Formteilen
DE3105534C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Formteiles und seine Verwendung
CH673646A5 (de)
DE2700374A1 (de) Feuerfeste isolierungszusammensetzung und verfahren zu ihrer herstellung
DE69006153T2 (de) Herstellung eines Sinterkörpers aus Zirkoniumoxid.
DE2801250C2 (de) Bei niedriger Temperatur gebranntes Porzellan und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3105595C2 (de) Feuerfestes oder feuerbeständiges Verbundbauteil mit einem Formteil aus beliebigem, feuerfesten oder feuerbeständigen Werkstoff und einer Isolierschicht mit höherer Wärmedämmung bzw. einer Dehnungsausgleichsschicht und Verfahren zur Herstellung dieses Verbundbauteils
EP3192628B1 (de) Herstellung von dickwandigen bauteilen mittels spritzgiessen
DE19607605C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines grobkeramischen Förmkörpers auf der Basis von Magnesia und/oder gebranntem Dolomit und dessen Verwendung
DE3230253C2 (de) Plastisches Fasermaterial für Anwendungen auf dem Feuerfestgebiet und dessen Verwendung
DE3634588A1 (de) Sinterformkoerper
DE4206800C2 (de) Wärmeisolationsmaterial
DE3739900C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee