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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf monolithische feuerfeste
Materialien, die eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Spalling
(Verschleiß durch mechanisches Abplatzen infolge von Wärmespannungen),
ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Widerstandsfähigkeit
gegen Eindringen von Schlacke haben.
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In den letzten Jahren sind die Bedingungen zur Verwendung von
feuerfesten Auskleidungsmaterialien für Gießpfannen wegen der Verschiedenartigkeit
des Stahlherstellungsverfahrens hart geworden, d. h. es erfolgte eine
Erhöhung des Strangguß-Quotienten und ein Anstieg des Entgasungsquotienten;
die Einführung von Feinen in der Pfanne; und eine Anstieg der
Abstichtemperaturen, die eine Beförderung von geschmolzenem Stahl begleiten,
Ausdehnung der Nachwirkzeit bei geschmolzenem Stahl, Bewegung des
geschmolzenen Stahls und dergl.
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In der Vergangenheit basierten feuerfeste Auskleidungsmaterialien auf
feuerfesten Roseki- und oder Zirkonmaterialien; jetzt werden aber nicht nur
wegen der genannten Diversifikation im Stahlherstellungsverfahren, sondern
auch wegen einer starken Nachfrage nach hochqualitativem Stahl feuerfeste
Materialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt als feuerfeste Materialien mit
niedrigem Siliciumdioxidgehalt verwendet. Wenn auch basische Materialien
wie z. B. feuerfeste Magnesia-Materialien und dergl. teilweise untersucht
worden sind, bekamen diese Materialien wegen eines großen Anteils an Rissen
und Abblättern aufgrund thermischen und strukturellen Spallings nie
praktische Bedeutung.
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Verglichen mit feuerfesten Roseki- und Zirkonmaterialien haben die
feuerfesten Materialien mit hohem Aluminiumoxidgehalt folgende Nachteile:
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(a) das Eindringen von Schlacke ist groß;
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(b) die Widerstandsfähigkeit gegen Spalling ist gering.
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In den japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 55-23004, 59-
128271, 60-60985 und 64-87577 wurden Verfahren vorgeschlagen, die das
Eindringen
von Schlacke bei feuerfesten Materialien mit hohem
Aluminiumoxidgehalt, bei feuerfesten gießbaren Materialien des Aluminiumoxid-Spinell-Typs,
des Aluminiumoxid-Spinell-Magnesia-Typs oder des
Aluminiumoxid-Magnesiumoxid-Typs, welche mit einem Spinell des MgO-Al&sub2;O&sub3;-Typs und/oder Magnesia
kombiniert sind, verhindern.
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Genauer gesagt, die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 55-23004
hat ein Material beschrieben, das 10 bis 85 Gew.% eines Spinell-Klinkers
einer theoretischen Zusammensetzung mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis
von 1:1; 5 bis 30 Gew.% Aluminiumoxid und 10 bis 25 Gew.% Zement mit hohem
Aluminiumoxidgehalt enthält; die japanische Offenlegungsschrift Nr. 59-
128271 beschreibt ein Material, das 50 bis 95 Gew.% eines Spinells mit
einer annähernd theoretischen Zusammensetzung bei einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-
Verhältnis im Bereich von 0,8:1,2 bis 1,1:0,9 und einen Rest, der im
wesentlichen Al&sub2;O&sub3; ist, umfaßt; die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr.
60-60985 hat ein Material beschrieben, das mindestens 60 Gew.-Teile eines
Spinell-Klinkers mit einer theoretischen Zusammensetzung, 10 bis 35 Gew.%
Aluminiumoxid-Klinker und 3 bis 10 Gew.-Teile Aluminiumoxid-Zement enthält.
Auch die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 64-87577 hat ein
Material mit einer guten Widerstandsfähigkeit gegen das Eindringen von Schlacke
beschrieben, welches 5 bis 40 Gew.% eines Spinells einer annähernd
theoretischen Zusammensetzung mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von 0,7:1,3
bis 1,3:0,7; 50 bis 90 Gew.% Aluminiumoxid-Klinker und 3 bis 25 Gew.%
Aluminiumoxid-Zement enthält.
PROBLEME, DEREN LÖSUNG DIE ERFINDUNG BEABSICHTIGT
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Obgleich aber festgestellt wurde, daß wenn Magnesia den genannten
Materialien zugesetzt wird, das strukturelle Spalling und die
Korrosionsbeständigkeit in diesen Materialien verbessert werden, indem ein Eindringen
von Schlacke im Vergleich zu herkömmlichen feuerfesten Materialien mit
hohem Aluminiumoxidgehalt verbessert wird, wobei ihre Wirkung hinsichtlich
des Eindringens von Schlacke geringer als der der feuerfesten Roseki- und
Zirkonmaterialien ist.
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Wenn z. B. herkömmlicher Spinell-Klinker mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-
Verhältnis nahe der theoretischen Zusammensetzung allein in einem
feuerfesten monolithischen Material des Aluminiumoxid-Spinell-Typs verwendet wird,
gibt es - wie aus den in Fig. 2 dargestellten Ergebnissen des
Korrosionstests eines feuerfesten monolithischen Materials des Aluminiumoxid-Spinell-
Typs unter Verwendung eines gesinterten Spinell A, der eine fast
theoretische Zusammensetzung mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von 1,02:0,98
hat, gesehen werden kann, ein Problem, wenn die Menge an Spinell-Klinker
über 40 % hinausgeht, das darin besteht, daß er für strukturelles Spalling
anfälliger wird, da das Eindringen von Schlacke stärker wird, selbst wenn
die Korrosionsbeständigkeit erhöht ist.
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Es gab auch verschiedene Berichte, die den Mechanismus der Hemmung
eines Eindringens von Schlacke betreffen; sie beschreiben, daß der Zusatz
von Spinell-Klinker das Eindringen von Schlacke hemmt, indem FeO- und MnO-
Komponenten aus Schlacke im Spinell-Klinker gelöst werden.
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Wenn sich allerdings FeO- und MnO-Komponenten unter Bildung einer
festen Lösung im Spinell auflösen, wächst die Gitterkonstante des Spinells,
da die Ionenradien sowohl der Fe- wie auch der Mn-Ionen größer als die der
Mg-Ionen sind, und es tritt aufgrund der sich ausdehnenden feuerfesten
monolithischen Materialien in der Textur ein Spiel auf. Das Ergebnis war, daß
das Eindringen von Schlacke beschleunigt wurde. Daher sind zur Hemmung des
Eindringens von Spinell-Schlacke feuerfeste monolithische Materialien des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs unter Verwendung von Aluminiumoxid und Spinell
vorgeschlagen worden; bis jetzt sind allerdings noch keine feuerfesten
Materialien mit zufriedenstellenden Eigenschaften entwickelt worden.
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Dementsprechend ist Entwicklung der feuerfesten monolithischen
Materialien, die auch ein geringeres Eindringen von Schlacke haben,
wünschenswert.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES ENTSPRECHENDEN PROBLEMS
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Hinsichtlich des genannten Problems beachteten die Erfinder der
vorliegenden Erfindung das molare MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von Spinell-Klinker und
führten verschiedene Untersuchungen durch. Das Ergebnis war, daß das
Eindringen von Schlacke bei monolithischen feuerfesten Materialien des
Aluminiumoxid-Typs unter Verwendung von Spinell-Klinker mit einem molaren
Verhältnis MgO:Al&sub2;O&sub3; von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4 merklich niedriger liegt als
das von feuerfesten monolithischen Materialien des Standes der Technik, die
Aluminiumoxid-Material und Spinell-Klinker mit einem molaren MgO:
Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von mehr als 0,6:1,4 verwenden. So wurde die vorliegende Erfindung
vollendet.
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Die erste Ausführungsform des monolithischen feuerfesten Materials des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch
charakterisiert, daß das feuerfeste Material 80 bis 92 Gew.% Klinker des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im
Bereich von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4 sowie 8 bis 20 Gew.% Aluminiumoxid-Zement
enthält.
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Die zweite Ausführungsform des monolithisches feuerfestes Materials
des Aluminiumoxid-Spinell-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch
charakterisiert, daß das feuerfeste Material 5 bis 92 Gew.% Klinker des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im
Bereich von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4, nicht mehr als 87 Gew.%
Aluminiumoxid-Material und 8 bis 20 Gew.% Aluminiumoxid-Zement enthält.
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Die dritte Ausführungsform des monolithisches feuerfestes Material des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch
charakterisiert, daß das feuerfeste Material 100 Gew.-Teile des Gemisches,
das 5 bis 92 Gew.% Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren
MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4, nicht mehr als
87 Gew.% Aluminiumoxid-Material und 8 bis 20 Gew.% Aluminiumoxid-Zement
umfaßt, und 10 bis 40 Gew.-Teile Aluminiumoxid-Brechkorn mit einer Korngröße
von 10 bis 50 mm enthält.
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Für monolithische feuerfeste Materialien des Aluminiumoxid-Spinell-
Typs, die nur Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren
MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4 - wie oben
beschrieben - verwenden, wird aus den Resultaten eines Korrosionstest des
Materials, das nur Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren
MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von 0,44:1,56, der in einem Beispiel in Fig. 3
dargestellt ist, verwendet, klar, daß obgleich bei diesen feuerfesten
Materialien hervorragende Beständigkeit gegen ein Eindringen von Schlacke erzielt
wird, ein Problem dieser feuerfesten Materialien darin besteht, daß die
Korrosionsbeständigkeit dieser feuerfesten Materialien leicht unter der von
Materialien liegt, die Spinell-Klinker des MgO:Al&sub2;O&sub3;-Typs mit theoretischer
Zusammensetzung verwenden.
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Wir haben herausgefunden, daß dementsprechend zur Verbesserung der
Haltbarkeit von monolithischen feuerfesten Materialien des Aluminiumoxid-
Spinell-Typs unter schwereren Betriebsbedingungen Klinker des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich von
0,14:1,86 bis 0,6:1,4, wie er oben beschrieben wurde, und herkömmliche
Spinell-Klinker mit einer der theoretischen nahekommenden Zusammensetzung
zusammen verwendet und in geeigneter Korngröße und geeigneter Menge vermischt
werden können; die so erhaltenen feuerfesten Materialien haben
ausgezeichnete Beständigkeit gegen das Eindringen von Schlacke; die
Korrosionsbeständigkeit kann merklich verbessert werden.
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Dementsprechend ist die vierte Ausführungsform des monolithischen
feuerfesten Materials des Aluminiumoxid-Spinell-Typs gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch charakterisiert, daß das feuerfeste Material 10 bis
40 Gew.% Spinell-Klinker mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich
von 0,9:1,1 bis 1,3:0,7 und einer Korngröße von nicht mehr als 1 mm, 30 bis
82 Gew.% Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren
MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4 und 8 bis
20 Gew.% Aluminiumoxid-Zement enthält.
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Die fünfte Ausführungsform des monolithischen feuerfesten Materials
des Aluminiumoxid-Spinell-Typs gemäß der vorliegenden Erfindung ist dann
dadurch charakterisiert, daß das feuerfeste Material 10 bis 40 Gew.%
Spinell-Klinker mit einem molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich von 0,9:1,1
bis 1,3:0,7 und einer Korngröße von nicht mehr als 1 mm, 30 bis 82 Gew.%
Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-Typs mit einem molaren MgO:
Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4, nicht mehr als 45 Gew.%
Aluminiumoxid-Material und 8 bis 20 Gew.% Aluminiumoxid-Zement enthält.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine graphische Darstellung eines Mischungsverhältnisses
von Spinell-Klinkern mit verschiedenen molaren MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnissen und
der Relation zwischen Korrosionsbeständigkeit und der Beständigkeit gegen
Eindringen von Schlacke.
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Fig.2 ist eine graphische Darstellung eines Mischungsverhältnisses
(Gew.%) von gesintertem Spinell A mit einer der theoretischen
Zusammensetzung nahekommenden Zusammensetzung (molares MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von
1,02:0,98) und der Korrosionsbeständigkeit und der Beständigkeit gegen das
Eindringen von Schlacke, wenn der gesinterte Spinell A allein verwendet
wird und ein Gleichgewicht zwischen gesintertem Aluminiumoxid und
Aluminiumoxid-Zement besteht.
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Fig. 3 ist eine graphische Darstellung eines Mischungsverhältnisses
(Gew.%) von gesintertem Aluminiumoxid-Spinell B mit einem molaren
MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von 0,44:1,56 und der Korrosionsbeständigkeit und der
Beständigkeit gegen Eindringen von Schlacke, wenn der gesinterte
Aluminiumoxid-Spinell B allein verwendet wird, d. h. ein Gleichgewicht zwischen
gesintertem Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Zement besteht.
DURCHFÜHRUNG
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Der in dem erfindungsgemäßen monolithischen feuerfesten Material des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs verwendete Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-
Typs kann aus einer oder mehreren elektrisch schmelzenden Spinell-Klinkern
und gesinterten Spinell-Klinkern ausgewählt werden, wobei diese Klinker des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs ein molares MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis im Bereich von
0,14:1,86 bis 0,6:1,4 haben, d. h. Aluminiumoxid mit Spinell unter Bildung
einer festen Lösung aufgelöst enthalten, diese Klinker aber auch eine
kleine Menge Korund enthalten können.
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Dementsprechend ist erwünscht, daß das molare MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von
Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-Typs, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird und ein molares MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis hat, das unter dem der
theoretischen Zusammensetzung liegt (MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von 1:1), im
Bereich von 0,14:1,86 bis 0,6:1,4 ist, wie es oben beschrieben wurde. Wenn
das molare MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis weniger als 0,14:1,86 ist, ist der Effekt
beim Eindringen von Schlacke mangelhaft; und wenn das molare MgO:
Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis über 0,6:1,4 liegt, tritt zum Zeitpunkt des Eindringens der
FeO- und MnO-Komponenten der Schlacke in das monolithische feuerfeste Material
die Ausdehnung des feuerfesten Materials durch Vergrößerung der
Gitter-Konstante der festen Spinell-Lösung im feuerfesten Material ein, wodurch das
Spiel in der Textur und ein Eindringen von Schlacke in das feuerfeste
Material vergrößert wird.
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Da der thermische Ausdehnungskoeffizient des Klinkers des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
niedriger als der von Spinell-Klinker mit einer theoretischen Zusammensetzung
(MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis von 1:1) ist, ist auch die Beständigkeit gegen ein
thermisches Spalling bei den vorliegenden feuerfesten Materialien besser
als die von feuerfesten Materialien, die nur Spinell-Klinker mit
theoretischer Zusammensetzung verwenden.
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In der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung reichen die Mischungsmengen des genannten Klinkers des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs von 5 bis 92 Gew.%. Wenn diese Mischungsmenge
weniger als 5 Gew.% beträgt, ist der Effekt des Klinkers des Aluminiumoxid-
Spinell-Typs zur Hemmung des Eindringens von Schlacke klein, und wenn die
Menge über 92 Gew.% liegt, wird die Mischungsmenge an Aluminiumoxid-Zement,
der Bindemittel ist, verringert, und dann kann ein Rückgang der Festigkeit
des feuerfesten Materials auftreten. Wenn kein Aluminiumoxid-Material
zugesetzt wird, beträgt die Mischungsmenge in Anbetracht der Mischungsmenge an
Aluminiumoxid-Zement, die nachfolgend beschrieben wird, vorzugsweise 80 bis
92 Gew.%.
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Auch in der vierten und fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung liegen die Mischungsmengen an Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-
Typs im Bereich von 30 bis 82 Gew.% Wie aus der graphischen Darstellung der
Beziehung der Mischungsmenge, der Korrosionsbeständigkeit und der
Beständigkeit gegen Eindringen von Schlacke, die in Fig. 1 gezeigt ist, zu
erkennen ist, kann bei einer Mischungsmenge von weniger als 30 Gew.% kein hoher
Grad der Korrosionsbeständigkeit erzielt werden; außerdem ist es nicht
günstig, wenn die Mischungsmenge mehr als 82 Gew.% beträgt, da die
Mischungsmengen
an Spinell-Klinker und Aluminiumoxid-Zement, die gleichzeitig
miteinander gemischt werden, nicht mehr als 10 Gew.% und darüber bzw. nicht
8 Gew.% oder darüber sein können; ein hoher Grad an Korrosionsbeständigkeit
und Festigkeit können sonst nicht erhalten werden.
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In Fig. 1 hat gesinterter Spinell A ein molares MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis
von 1,02:0,98 und gesinterer Aluminiumoxid-Spinell B ein molares MgO:Al&sub2;O&sub3;-
Verhältnis von 0,44:1,56.
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Der in der vierten und der fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung verwendete Spinell-Klinker kann entweder ein elektrisch
schmelzender Spinell oder ein gesinterter Spinell sein, oder diese Spinells
können zusammen verwendet werden. Das molare MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis des
genannten Spinell-Klinkers liegt im Bereich von 0,9:1,1 bis 1,3:0,7; die
Korngröße, die verwendet werden kann, ist nicht mehr als 1 mm. Wenn diese
Korngröße mehr als 1 mm ist, kann die ausgezeichnete Beständigkeit gegen ein
Eindringen von Schlacke nicht erreicht werden, was nicht wünschenswert ist.
Die Mischungsmenge für Spinell-Klinker liegt im Bereich von 10 bis
40 Gew.%. Es ist nicht vorteilhaft, daß die Mischungsmenge entweder weniger
als 10 Gew.% beträgt, da dann ein hoher Grad der Korrosionsbeständigkeit
nicht erreicht werden kann, noch daß sie mehr als 40 Gew.% beträgt, da dann
die Beständigkeit gegen ein Eindringen von Schlacke vermindert ist.
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In der vorliegenden Erfindung können gesintertes Aluminiumoxid,
elektrisch schmelzendes Aluminiumoxid, Bauxit und Aluminiumschiefer als
Aluminiumoxidmaterialien verwendet werden. Da ein Anstieg des
Siliciumdioxid-Gehalts zur Bildung von Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt führen kann,
ist allerdings die Verwendung von gesintertem Aluminiumoxid und/oder
elektrisch schmelzendem Aluminiumoxid erwünscht. Wenn Bauxit und/oder
Aluminiumschiefer, usw. zugesetzt werden, werden sie dies vorzugsweise in Form von
groben Körnern (nicht weniger als 3 mm und nicht mehr als 10 mm).
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Die Mischungsmengen an Aluminiumoxid-Materialien in der zweiten und
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betragen nicht mehr als
87 Gew.%. Wenn diese Menge mehr als 87 Gew.% ist, können Probleme
hinsichtlich des Eindringens von Schlacke und der Festigkeit auftreten, da die
Mischungsmengen an Spinell-Klinker und Aluminiumoxid-Zement vermindert sind.
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Wenn Aluminiumoxid-Material in der vierten und in der fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugesetzt wird, beträgt die
Mischungsmenge dieses Materials nicht mehr als 45 Gew.%. D. h. es ist nicht
vorteilhaft, daß die Mischungsmenge mehr als 45 Gew.% beträgt, da dann kein hoher
Grad der Korrosionsbeständigkeit erzielt werden kann.
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Aluminiumoxid-Zement in herkömmlichen gießbaren feuerfesten
Materialien verwendet worden, und in der vorliegenden Erfindung wird
Aluminiumoxid-Zement als Bindemittel eingesetzt. Vorzugsweise liegt die
Mischungsmenge an Aluminiumoxid-Zement im Bereich von 8 bis 20 Gew.%. Wenn diese
Mischungsmenge weniger als 8 Gew.% beträgt, ist die Festigkeit des
feuerfesten Materials unzureichend; und wenn diese Menge mehr als 20 Gew.%
beträgt, wird eine große Menge an Material mit niedrigem Schmelzpunkt
gebildet und die Korrosionsbeständigkeit vermindert.
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In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zur
Verhinderung der Verbreiterung von Rissen Aluminiumoxid-Brechkorn wie z. B.
elektrisch schmelzendes Aluminiumoxid, Aluminiumschiefer, Aluminiumoxid-
Ziegel, und dergl., die eine Korngröße von 10 bis 50 mm haben, in einer
Mischungsmenge von 10 bis 40 % der Gesamtmenge der obigen Materialien wie
z. B. Klinker des Aluminiumoxid-Spinell-Typs, Aluminiumoxid-Zement und
Spinell-Klinker zugesetzt werden.
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Den monolithischen feuerfesten Materialien des Aluminiumoxid-Spinell-
Typs gemäß der vorliegenden Erfindung können auch anorganische Fasern,
Stahlfasern, Härtezusatz und dergl. zugesetzt sein.
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Als Verfahren zum Auftragen der erfindungsgemäßen monolithischen
feuerfesten Materialien des Aluminiumoxid-Spinell-Typs können Gießverfahren,
Verfahren mit einem Spritzapparat und dergl. verwendet werden.
BEISPIELE
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Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung der monolithischen
feuerfesten Materialien des Aluminiumoxid-Spinell-Typs gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt.
BEISPIEL 1
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In diesem Beispiel werden monolithische feuerfeste Materialien des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs, die sich auf die erste, die zweite und die
dritte Ausführungsform beziehen, beschrieben. In Tabelle 1 sind die
chemischen Zusammensetzungen der in den Arbeitsbeispielen und
Vergleichsbeispielen verwendeten Materialien beschrieben und in Tabelle 2 sind die
Mischungsverhältnisse und Eigenschaften der monolithischen feuerfesten
Materialien der Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele angegeben.
TABELLE 1
Komponente
molares MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis
Material
Gesintertes Aluminiumoxid
Gesinterter Aluminiumoxid-Spinell
Gesinterter Spinell C
Elektrisch schmelzender Aluminiumoxid-Spinell A
Aluminiumschiefer
Elektrisch schmelzendes Aluminumoxid-Brechkorn
Aluminiumoxid-Zement
Spur
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Jede der in der Tabelle 2 angegebenen Verbindungen wurde mit einer
vorgeschriebenen Wassermenge vermischt, dann gegossen und zu einem
Metallrahmen geformt, 24 Stunden bei 20ºC gehärtet und 24 Stunden bei 105ºC
getrocknet; danach wurden die erhaltenen feuerfesten Materialien wie folgt
untersucht:
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(1) Lineare Änderung nach Erhitzen (bei 1500ºC - 3 Stunden): gemäß
JIS R2555.
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(2) Korrosionstest
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Apparatur: Trommel-Korrosionstest-Ausrüstung
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Probengröße: 50 x 200 x 65 mm
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Temperatur und Zeit:
1650ºC - 30 Minuten Einfüllen der Schlacke
Minuten
Durchläufe
1650ºC - 30-minütiges Erhitzen
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Schlacke: LD-Konverter-Schlacke (CaO/SiO&sub2; = 3,65)
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1,2 kg/Durchlauf
TABELLE 2
Arbeitsbeispiel
Vergleichsbeispiel
Mischungsmenge (Gew.%)
Testergebnis
Korrosionsbeständigkeit
Gesintertes Aluminiumoxid (5 1 mm)
Gesintertes Aluminiumoxid (nicht mehr als 1 mm)
Gesinterter Aluminiumoxid-Spinell (5 1 mm)
Gesinterter Aluminiumoxid-Spinell (nicht mehr als 1 mm)
Gesinterter Spinell (nicht mehr als 1 mm)
Elektrisch schmelzender Aluminiumoxid-Spinell (5 1 mm)
Elektrisch schmelzender Aluminiumoxid-Spinell (nicht mehr als 1 mm)
Aluminiumschiefer (5 1 mm)
Aluminiumoxid-Zement
Elektrisch schmelzendes Aluminiumoxid-Brechkorn (20 30 mm)
Zugesetztes Wasser
Lineare Änderung (%) bei 1500ºC - 3 Stunden
Index der Korrosions- und Eindringtiefe
Index der Schlacke-Eindringtiefe
Widerstandsfägkeit gegen Spalling (*)
Spallingtest (*): Testverfahren: Panel-Spallingverfahren; Probengröße = 65 x 114 x 230 mm
Temperature und Zeit: Erhitzen 1500ºC - 30 min; ET Stehen und Kühlen 30 min x 10 Kreisläufe
= eine kleine Anzahl Risse; = eine Anzahl Risse; Δ = eine große Zahl Risse
BEISPIEL 2
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In diesem Beispiel werden monolithische feuerfeste Materialien des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs, die sich auf die vierte und die fünfte
Ausführungsform beziehen, beschrieben. In Tabelle 3 sind die chemischen
Zusammensetzungen der in den Arbeitsbeispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten
Materialien beschrieben, und in Tabelle 4 sind das Mischungsverhältnis und
Eigenschaften der monolithischen feuerfesten Materialien der
Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele angegeben.
TABELLE 3
Komponente
molares MgO:Al&sub2;O&sub3;-Verhältnis
Material
Gesintertes Aluminiumoxid
elektrisch schmelzendes Aluminiumoxid
Gesinterter Spinell D
Gesinterter Aluminiumoxid-Spinell B
Elektrisch schmelzender Aluminiumoxid-Spinell E
Aluminiumoxid-Zement
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Jede der in der Tabelle 4 angegebenen Verbindungen wurde mit einer
vorgeschriebenen Menge an Wasser vermischt, dann gegossen und zu einem
Metallrahmen geformt, 24 Stunden lang bei 20ºC gehärtet und 24 Stunden lang
bei 105ºC getrocknet; danach wurden die erhaltenen feuerfesten Materialien
wie folgt untersucht:
Korrosionstest
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Apparatur: Trommel-Korrosionstest-Apparatur
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Probengröße: 50 x 200 x 65 mm
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Temperatur und Zeit: 1650ºC - 4 Stunden
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Schlacke: LD-Konverter-Schlacke
TABELLE 4
Arbeitsbeispiel
Vergleichsbeispiel
Mischungsmenge (Gew.%)
Eigenschaften
Gesintertes Aluminiumoxid
Elektrisch schmelzendes Aluminiumoxid
Gesinderter Spinell D (nicht mehr als 1 mm)
Gesinterter Spinell D (5 1 mm)
Gesinterter Aluminiumoxid-Spinell B
Elektrisch schmelzender Aluminiumoxid-Spenell E
Aluminiumoxid-Zement (Tonerdezement)
Korrosionstestergebnis:
Korrosions- und Eindringtiefe (mm)
VORTEILHAFTER EFFEKT DER ERFINDUNG
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Die monolithischen feuerfesten Materialien des Aluminiumoxid-Spinell-
Typs gemäß der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung haben eine gute Beständigkeit gegen Spalling, indem im
Vergleich mit herkömmlichen monolithischen feuerfesten Materialien des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs ein Eindringen von Schlacke gehemmt wird, da der
MgO-Gehalt in dem Spinell-Material ausgewählt ist.
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Auch die monolithischen feuerfesten Materialien des
Aluminiumoxid-Spinell-Typs gemäß der vierten und der fünften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung haben sowohl eine gute Beständigkeit gegen das Eindringen von
Schlacke als auch eine gute Korrosionsbeständigkeit, wodurch die
Haltbarkeit bei feuerfesten Auskleidungsmaterialien für Gußformen und dergl., die
unter härteren Betriebsbedingungen verwendet werden, merklich verbessert
wird, und ein ausgezeichneter Effekt bei der Verringerung der Kosten des
feuerfesten Materials erzielt werden kann.
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Wie oben beschrieben wurde, kann mit den monolithischen feuerfesten
Materialien des Aluminiumoxid-Spinell-Typs der vorliegenden Erfindung ein
monolithisches feuerfestes Material bereitgestellt werden, das eine geringe
Rißbildung und geringes Spalling aufweist, wobei dieses Material eine
stabilisierte hohe Haltbarkeit erzielen kann.