DE69405015T2

DE69405015T2 - Glasur für feuerfeste materialien

Info

Publication number: DE69405015T2
Application number: DE69405015T
Authority: DE
Inventors: Fraser Buchanan
Original assignee: Cookson Matthey Ceramics PLC
Current assignee: Johnson Matthey CM Ltd
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2014-12-17
Also published as: GB9326526D0; US5856015A; EP0737171B1; EP0737171A1; ES2105880T3; WO1995018076A1; AU1247995A; DE69405015D1; ATE156784T1; ZA9410356B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glasur für feuerfeste Materialien und insbesondere eine Glasur für Kohlenstoff enthaltende, feuerfeste Materialien.
Beim kontinuierlichen Gießen von Stahl verwendete feuerfeste Materialien enthalten häufig einen prozentualen Anteil elementaren Kohlenstoff, gewöhnlich in Form von laminarem Graphit. Das Vorhandensein des elementaren Kohlenstoffes dient dazu, das feuerfeste Material vor dem Angriff und der Erosion durch geschmolzene Metalle und den Begleitschlacken zu schützen. Es trägt zudem zur hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischem Schock bei, welche bei bestimmten Anwendungen erforderlich ist. Elementarer Kohlenstoff selbst ist jedoch bei Temperaturen oberhalb von 500ºC durch Luft oxidierbar. Ist eine längere Lebensdauer der Komponente erforderlich, dann muß das feuerfeste Material während des Vorheizens und des Gießens vor der Atmosphäre geschützt werden. Ein Beispiel einer Komponente, welche einen ausgedehnten Schutz vor Oxidation benötigt, ist die submerse Einlaßdüse (SEN). Diese muß gewöhnlich Vorheiz-Zeiten von zwei bis drei Stunden bei Temperaturen von bis zu 1400ºC und Gießzeiten von bis zu fünf Stunden bei Temperaturen, welche nahe dem Schmelzpunkt von Stahl liegen, standhalten.
Die EP-A-0 252 621 offenbart ein Verfahren zum Schützen einer Graphitelektrode eines Elektrolichtbogenofens mit einem teilchenförmigen Material, das 35 - 70 Gew.-% eines feuerfesten Füllmaterials, 20 - 40 Gew.-% eines Graphit benetzenden, schmelzbaren Materials und 10 - 25 Gew.-% eines Metalls oder eines metallähnlichen Materials enthält, das, während sich die Elektrode bei erhöhten Temperaturen befindet, zu einem feuerfesten Oxid oxidierbar ist, so daß das Metall, oder das metallähnliche Material oxidiert und eine auf der Seite der Elektrode anhaftende Schicht bildet. Das zur Verwendung bevorzugte Metall ist Aluminium, während das bevorzugte, feuerfeste Füllmaterial Siliziumcarbid ist und das bevorzugte, Graphit benetzende, schmelzbare Material ist eine Borverbindung oder ein Bor enthaltendes Glas. Die Beschreibung lehrt, daß das teilchenförmige Material auf die heiße Graphitelektrode gesprüht wird, beispielsweise unter Verwendung der in der EP-A-0 070 100 offenbarten Sprühvorrichtung.
Bei Verwendung von Trockenpulver-Sprühverfahren ist es schwierig, eine gleichmäßige Schicht der feuerfesten Zusammensetzung auf den Graphitelektroden zu erhalten und eine kostspielige Sprühvorrichtung ist erforderlich. Darüber hinaus sind Trockenpulver-Sprühverfahren zum Beschichten komplexer geometrischer Formen, wie beispielsweise dem Inneren von Röhren, nicht besonders geeignet. Die in der EP-A-0 252 621 offenbarten feuerfesten Zusammensetzungen sind nicht zur Verwendung als wäßrige Suspensionen gedacht, da Boroxid sehr löslich ist und das Fehlen jeglichen Suspensionsmittels bedeutet, daß sie keine stabile Glasur-Gießmasse bilden würde.
Die US-A-4,260,662 betrifft eine Zusammensetzung zum Glasieren von Metallteilen, wie Wärmetauschern und Abluftsystemen. Die offenbarte Zusammensetzung enthält 30 - 60 Gew.-% eines bestimmten Glassatzes, 5 - 60 Gew.-% Aluminiumpulver, ggf. Silizium, Chromtrioxid, Zirkonsilikat, Kupferoxid und Bentonit und wird als wäßrige Gießmasse aufgebracht. Die Entwicklung von Wasserstoff durch den Kontakt von Aluminium mit Wasser wird durch die besondere Natur des verwendeten Glassatzes verhindert, welcher große Mengen Bortrioxid enthält.
Wir haben nun eine Glasur-Zusammensetzung zur Anwendung aus wäßrigen Suspensionen entwickelt, die Aluminiumpulver und Siliziumpulver enthält, jedoch mit dem Wasser im wesentlichen nicht reagiert, wodurch die Entwicklung von Wasserstoff verhindert wird. Die Zusammensetzung liefert für Kohlenstoff enthaltende Materialien während der Verwendung bei hohen Temperaturen. einen Schutz vor Oxidation.
In einer Ausführungsform liefert die vorliegende Erfmdung daher eine Glasur-Zusammensetzung für feuerfeste Materialien, welche umfaßt:
In einer anderen Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung, die eine wäßrige Suspension einer Glasur-Zusammensetzung umfaßt, welche enthält:
wobei entweder die Glasur-Zusammensetzung, aus der die wäßrige Suspension gebildet wird, oder die wäßrige Phase der Suspension, die bis zu 10 Gewichtsteile, bezogen auf das Gewicht der Glasur-Zusammensetzung eines Inhibitors und 0 - 10 Gewichtsteile von wahlweise Additiven enthält.
Um zu verhindern, daß das in der erfindungsgemäßen Glasur-Zusammensetzung enthaltene Aluminiumpulver oder Aluminiumlegierungs-Pulver mit Wasser reagiert, wenn die Glasur-Zusammensetzung zu einer Glasur-Gießmassenzusammensetzung zur Aufbringung auf die zu beschichtende, feuerfeste Oberfläche hergerichtet wird, ist in der Glasur-Zusammensetzung ein Inhibitor enthalten oder wird zur wäßrigen Glasur-Gießmassenformulierung zugesetzt. Es ist klar, daß der in der Glasur-Zusammensetzung enthaltene Inhibitor in der Zusammensetzung selbst enthalten sein kann oder in Form einer Oberflächenvorbehandlung des Aluminiumpulvers eingeschlossen sein kann.
Geeignete Inhibitoren zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Maleinsäureanhydrid, Bernsteinsäure, Polyacrylsäure, Borsäure, Natriummetasilikat, Natriumdihydrogenphosphat, Natriumtriphosphat oder Zinkchlorid, vorzugsweise Natriumtriphosphat. Der Inhibitor wird in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung verwendet, wobei die jeweilige Menge von dem gewählten Inhibitor und von der Menge an Aluminiumpulver oder Aluminiumlegierungs-Pulver in der Zusammensetzung abhängt. Wird der Inhibitor zu der wäßrigen Glasur-Gießmassenformulierung zugesetzt, dann wird er ebenfalls in einer Menge von bis zu 10 Gewichtsteilen, vorzugsweise bis zu 2 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gewicht der zur Bildung der wäßrigen Glasur-Gießmassenzusammensetzung verwendeten Glasur-Zusammensetzung eingesetzt.
Die Verwendung eines Inhibitors verhindert die Entstehung von Wasserstoff aus den wäßrigen Glasur-Gießmassenzusammensetzungen und macht diese Zusammensetzungen zudem lagerstabil. Darüber hinaus wird bei der Zusammensetzungen die Blasenbildung beim Auftragen auf die feuerfeste Oberfläche vermieden, was die Bildung einer gleichmäßigen Schicht auf dem feuerfesten Material unterstützt. Die erfindungsgemäße Glasur-Zusammensetzung enthält 30 - 80%, vorzugsweise 40 - 70%, mehr bevorzugt 50 - 65 Gew.-% von mindestens einer bleifreien und bariumfreien Borsilikat-, Borphosphat- oder Phosphat-Glasfritte mit einem dilatometrischen Erweichungspunkt von unter 600ºC. Es ist wichtig, daß die in der vorliegenden Erfindung verwendete(n) Glasfritte oder -Fritten kein Bleioxid oder Bariumoxid enthält/enthalten, da die Anwesenheit derartiger toxischer Materialien vermieden werden soll. Weiterhin tritt bei Blei ein zusätzliches Problem auf, da die Anwesenheit von Bleioxid dann Probleme aufwerfen würde, wenn das mit der Glasur-Zusammensetzung beschichtete feuerfeste Material hohen Temperaturen ausgesetzt wird und Blei sich aus der Glasur verflüchtigt. Obwohl die Verwendung eines vorgeformten Glases in Pulverform in der erfindungsgemäßen Glasur-Zusammensetzung bevorzugt ist, ist die Verwendung der das Glassystem ausmachenden Oxide ebenfalls möglich, obwohl die Verwendung derartiger Oxide beim Erhitzen zur Gasbildung führen kann. Es ist klar, daß nach Wunsch ein Gemisch von Glasfritten verwendet werden kann. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Borsilikat-, Borphosphat- oder Phosphat-Glasfritte oder das Borsilikat-, Borphosphat- oder Phosphatglas, das durch die Komponenten-Oxide gebildet wird, weist einen dilatometrischen Erweichungspunkt von unter 600ºC, vorzugsweise einen dilatometrischen Erweichungspunkt von unter 550ºC auf Während des Erhitzens eines mit der Glasur-Zusammensetzung beschichteten feuerfesten Materials erweicht das Glas und schmilzt bei einer niedrigen Temperatur, bevor eine wesentliche Oxidation des feuerfesten Materials abläuft.
Die Glasur-Zusammensetzung enthält 2 - 30%, vorzugsweise 5 - 30 Gew.-% Aluminiumpulver oder ein Aluminiumlegierungs-Pulver, mehr bevorzugt 10 - 20 Gew.-% Aluminiumpulver oder Aluminiumlegierungs-Pulver. Das Aluminiumpulver oder Aluminiumlegierungs-Pulver weist vorzugsweise eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 250 µm, mehr bevorzugt 10 bis 200 µm, noch mehr bevorzugt 10 bis 50 µm auf. Teilchen aus dem oberen Ende des angegebenen Bereichs sind zur Verwendung geeignet, wenn dickere Glasur-Zusammensetzungsschichten erwünscht sind.
Die erfindungsgemäße Glasur-Zusammensetzung enthält Siliziumpulver oder Siliziumlegierungs-Pulver in einer Menge von 2 - 30%, vorzugsweise 5 - 30 Gew.-%, mehr bevorzugt 10 - 20 Gew.-%. Das Siliziumpulver oder Siliziumlegierungs-Pulver weist vorzugsweise eine Teilchengröße im Bereich von 1 - 250 µm, mehr bevorzugt 10 - 200 µm, noch mehr bevorzugt im Bereich von 10 - 50 µm auf. Teilchen aus dem oberen Ende des angegebenen Bereichs sind zur Verwendung geeignet, wenn dickere Glasur-Zusammensetzungs-Schichten gewünscht sind. Ein Anteil von bis zu 5 Gew.-% des Siliziumpulvers oder des Siliziumlegierungs-Pulvers kann durch ein Metall mit einem Schmelzpunkt über 1400ºC ersetzt sein, wobei ein Metall wie Titan oder Zirkon bevorzugt ist.
Es ist klar, daß der Ausdruck "Pulver" wie hier verwendet auch flockiges Material umfaßt.
Die Kombination von Aluminium und Silizium in den erfindungsgemäßen Glasur-Zusammensetzungen verhindert, daß die Schicht wegfließt und das Substrat, auf das es aufgetragen wurde, freisetzt. Der kombinierte Zusatz von Aluminium und Silizium hilft, die Schicht einheitlich zu machen und die Viskosität der Beschichtung zu erhöhen, wenn die Temperatur während der Verwendung erhöht wird. Die kombinierte Verwendung von Aluminium und Silizium liefert bessere Ergebnisse als die Verwendung von Aluminium oder Silizium alleine. Insbesondere wird eine bessere Glasur-Struktur erhalten, die glänzender ist und weniger Poren aufweist als eine vergleichbare Beschichtung, bei der lediglich Aluminium oder Silizium eingesetzt wurde.
Die erfindungsgemäßen Glasur-Zusammensetzungen enthalten gegebenenfalls ein feuerfestes Füllmaterial und/oder einen Lehm. Das feuerfeste Füllmaterial kann beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder ein Carbid oder Nitrid von Silizium, Wolfram, Bor oder Zirkon sein. Der Lehm verbessert bei Vorhandensein die rheologischen Eigenschaften einer aus den erfindungsgemäßen Glasur-Zusammensetzungen hergestellten Glasur-Gießmasse. Bei der Herstellung von Glasuren für die Geschirrwaren-Industrie werden traditionell viele Lehmsorten verwendet und jede derartige Lehmsorte kann in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Der bevorzugte Bereich für das feuerfeste Füllmaterial und den ggf eingesetzten Lehm beträgt 5 - 10 Gew.-% der Zusammensetzung. Die Glasur-Zusammensetzungen können auch andere wahlweise Additive enthalten, wie ein Suspensionsmittel, ein Härtungsmittel, ein Bindemittel und/oder ein oberflächenaktives Mittel in einer Menge von 0 - 10 Gew.-%.
Die vorliegende Erfmdung beinhaltet zudem in ihrem Umfang ein Verfahren zum Schützen eines aus einem feuerfesten Material gebildeten Gegenstandes, welches Beschichten der Oberfläche des Gegenstandes mit einer vorstehend aufgeführten Glasur-Gießmassenzusammensetzung umfaßt. Die Beschichtung kann auf die Zusammensetzung durch Tauchbeschichten, Flutbeschichten, Sprühbeschichten, elektrostatischem Sprühbeschichten oder Streichen aufgebracht werden. Dem Durchschnittsfachmann ist klar, daß die wäßrige Glasur-Gießmassenzusammensetzung gegebenenfalls Additive, wie ein Suspensionsmittel, ein Härtungsmittel, ein Bindemittel und/oder ein oberflächenaktives Mittel enthalten kann.
Während des Erhitzens eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Gegenstandes erweicht das Glas und schmilzt bei einer niedrigen Temperatur, bevor eine wesentliche Oxidation des feuerbeständigen Materials ablief. Die anderen Komponenten der Beschichtungszusammensetzung bewirken die Stabilisierung der Beschichtung und verhindern, daß sie beim Erhöhen der Temperatur zu flüssig wird und daß das Substrat freigesetzt wird. Die Beschichtung liefert zudem eine Grenzschicht, um die Einwanderung von Sauerstoff zu verhindern.
Die erfindungsgemäßen Glasur-Zusammensetzungen sind insbesondere zum Beschichten von Kohlenstoff enthaltenden, feuerfesten Materialien, wie Submers-Einlaßdüsen (SEN), Submers-Einlaßummantelungen, Pfannenummantelungen, Stopperstangen, Graphitelektroden oder anderen in der Stahl- und metallurgischen Industrie verwendeten Komponenten geeignet.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezug auf die folgenden, nicht beschränkenden Beispiele näher erläutert, in denen, wenn nicht anders angegeben, Prozentangaben in Gew.-% sind.
Die in den Beispielen verwendeten Glas-Zusammensetzungen weisen die folgenden Zusammensetzungen auf:
Die in den Beispielen angegebenen Teilchengrößen sind D&sub5;&sub0;-Werte auf einem Malvern Mastersizer.

Beispiel 1

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 60%
Aluminiumpulver (35 µm), vorbehandelt mit 1% Natriumtriphosphat 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Bindeton 10%.
Zu dem Gemisch wurde als Binde-/Suspensionsmittel 0,25% Peptapon 52 (Zschimmer & Schwarz) zugesetzt und das Gemisch wurde durch Zugabe von Wasser zu einer wäßrigen Suspension gemacht. In diese Suspension wurden Proben getaucht, wobei eine Schichtdicke nach dem Trocknen von 0,3 - 0,4 mm erhalten wurde. Die untersuchten Materialien waren Aluminiumoxid-Graphit, Zirkonoxid-Graphit und Magnesiumoxid-Graphit.
Die experimentiellen Untersuchungen wurden durchgeführt, um die typischen Gasbrenner-Vorheizbedingungen zu simulieren, die bei einem SEN beim Einsatz auftreten. Nach Untersuchungen mit zweistündiger Dauer blieben die Beschichtungen auf allen drei Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunter liegenden Graphits haften.
Die Untersuchungen wurden zudem in einem elektrischen Ofen durchgeführt. Die Proben wurden für eine Zeitspanne von einer Stunde mit Heiz- und Kühlgeschwindigkeiten von 10ºC/min von Raumtemperatur auf 1500ºC aufgeheizt. Die Gewichtsverluste wurden aufgezeichnet und mit Messungen mit nicht-glasierten Proben verglichen. Die Ergebnisse waren wie folgt:

Beispiel 2

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 60%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (10 µm) 20%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 3

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 60%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (flockig, 35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne eine wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 4

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 60%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 5%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Titanpulver (100 µm) 5%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 5

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 55%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 8%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Siliziumcarbid (18 µm) 8%
Bindeton 9%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 6

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 50%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Aluminiumoxid (7 µm) 10%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 7

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 59%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 7%
Siliziumpulver (30 µm) 14%
Bindeton 20%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 8

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 50%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Siliziumdioxid (28 µm) 10%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Zu dieser Zusammensetzung wurde Wasser gegeben, um eine spezifische Masse von 1,7 gcm&supmin;³ zu erhalten. Die Glasur-Gießmassenzusammensetzung wurde für einen Monat gelagert. Kein wesentliches Anschwellen der Glasur oder Schäumen wurde verzeichnet.
Die Glasur-Gießmassenzusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, aufaluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simulieren wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.
Die Untersuchungen wurden zudem in einem elektrischen Ofen durchgeführt. Die Proben wurden für drei Stunden in einen auf 700ºC vorgeheizten Ofen überführt und dann entfernt. Weitere Proben wurden für drei Stunden in einen auf 1200ºC vorgeheizten Ofen überführt und dann entfernt. Die Gewichtsverluste wurden aufgezeichnet und mit Messungen für unglasierte Proben verglichen. Die Ergebnisse waren wie folgt:
3 Stunden, 700ºC
3 Stunden, 1200ºC:

Beispiel 9

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 40%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Borcarbid (48 µm) 20%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 10

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 60%
vorbehandeltes Aluminium-Siliziumpulver (35 µm, 12% Si) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 11

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 512ºC, 20 µm) 45%
Glas C (dilatometrischer Erweichungspunkt 550ºC, 20 µm) 15%
vorbehandeltes Aluminium-Siliziumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Bindeton 10%.
Zu dem Gemisch wurden als Bindemittel/Suspensionsmittel 0,25 % Peptapon 52 (Zschimmer & Schwarz) zugesetzt und das Gemisch wurde durch Zugabe von Wasser mit 0,1% Natriumtriphosphat, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung zu einer wäßrigen Suspension gemacht. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30- minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 12

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 50%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Siliziumdioxid (28 µm) 20%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 13

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 45%
Aluminiumpulver (35 µm) 5%
Siliziumpulver (30 µm) 30%
Siliziumdioxid (28 µm) 10%
Bindeton 10%.
Zu dem Gemisch wurden als Bindemittel/Suspensionsmittel 0,25 % Peptapon 52 (Zschimmer & Schwarz) zugesetzt und das Gemisch wurde durch Zugabe von Wasser mit 0,1% Natriumtriphosphat, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung zu einer wäßrigen Suspension gemacht. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30- minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 14

Das folgende Pulvergernisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 50%
Aluminiumpulver (35 µm) 30%
Siliziumpulver (30 µm) 5%
Siliziumdioxid (28 µm) 10%
Bindeton 5%.
Zu dem Gemisch wurden als Bindemittel/Suspensionsmittel 0,25 % Peptapon 52 (Zschimmer & Schwarz) zugesetzt und das Gemisch wurde durch Zugabe von Wasser mit 0,1% Natriumtriphosphat, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung zu einer wäßrigen Suspension gemacht. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30- minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 15

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas D (dilatometrischer Erweichungspunkt 480ºC, 3 µm) 71%
Aluminiumpulver (35 µm) 6,5%
Siliziumpulver (30 µm) 12,9%
Siliziumdioxid (28 µm) 3,2%
Bindeton 6,4%.
Zu dem Gemisch wurden als Bindemittel/Suspensionsmittel 0,25 % Peptapon 52 (Zschimmer & Schwarz) zugesetzt und das Gemisch wurde durch Zugabe von Wasser mit 0,1% Natriumtriphosphat, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung zu einer wäßrigen Suspension gemacht. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30- minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 16

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas D (dilatometrischer Erweichungspunkt 480ºC, 3 µm) 20%
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 41%
Aluminiumpulver (35 µm) 7,5%
Siliziumpulver (30 µm) 21,5%
Bindeton 10%.
Zu dem Gemisch wurden als Bindemittel/Suspensionsmittel 0,25 % Peptapon 52 (Zschimmer & Schwarz) zugesetzt und das Gemisch wurde durch Zugabe von Wasser mit 0,1% Natriumtriphosphat, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung zu einer wäßrigen Suspension gemacht. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit und Zirkonoxid-Graphit aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 17

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas E (dilatometrischer Erweichungspunkt 370ºC, 7,5 µm) 30%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Siliziumdioxid (28 µm) 30%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 18

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 50%
Aluminiumpulver (flockig, 223 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Siliziumdioxid (28 µm) 10%
Bindeton 9,9%
Natriumtriphosphat 0,1%
Eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung wurde gemäß der Lehre von Beispiel 1 hergestellt. Zu der Glasur- Zusammensetzung wurde Wasser zugesetzt, um eine spezifische Masse von 1,7 gcm&supmin;³ zu erhalten und die Glasur wurde für einen Monat gelagert. Kein wesentliches Anschwellen der Glasur oder Schäumen der Zusammensetzung war zu verzeichnen.
Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, aufaluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid- Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten haften. In einigen vereinzelten Bereichen trat eine Oxidation des darunterliegenden Graphits auf.

Beispiel 19

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Borsäure 35,9%
Kaliumfeldspat 10,2%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 16,9%
Siliziumpulver (30 µm) 8,4%
Siliziumdioxid (28 µm) 20,2%
Bindeton 8,4%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.

Beispiel 20

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas A (dilatometrischer Erweichungspunkt 510ºC, 18 µm) 54%
Aluminiumpulver (35 µm) 6%
Sillziumpulver (30 µm) 23%
Siliziumdioxid (28 µm) 8,5%
Bindeton 8,5%.
Zu dem Gemisch wurden als Bindemittel/Suspensionsmittel 0,50% Dispex N100 (Allied Colloids) und 2,0% Paraloid DP 2903 (Rohm & Haas) zugesetzt und das Gemisch wurde durch Zugabe von Wasser mit 0,1% Natriumtriphosphat, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung, zu einer wäßrigen Suspension gemacht. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid- Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten ohne wesentliche Oxidation des darunterliegenden Graphits haften.
Ein Teil der Glasur-Gießmassenzusammensetzung wurde für einen Monat gelagert. Kein wesentliches Anschwellen der Glasur oder Schäumen der Zusammensetzung trat auf.
Tests wurden zudem in einem elektrischen Ofen durchgeflihrt. Die Proben von glasiertem Zirkonoxid-Graphit wurden für eine Zeitspanne von drei Stunden in einen bei 700ºC gehaltenen Ofen überführt. Der gemessene Gewichtsverlust betrug 2,2%.

Beispiel 21

Das folgende Pulvergemisch wurde hergestellt:
Glas F (dilatometrischer Erweichungspunkt 585ºC, 11,5 µm) 60%
vorbehandeltes Aluminiumpulver (35 µm) 10%
Siliziumpulver (30 µm) 20%
Bindeton 10%.
Gemäß der Lehre von Beispiel 1 wurde eine Glasur-Gießmassenzusammensetzung hergestellt. Diese Zusammensetzung wurde durch Tauchen, wie in Beispiel 1, auf Aluminiumoxid-Graphit- und Zirkonoxid-Graphit-Substrate aufgetragen und einem 30-minütigen Gasbrenner-Test, mit dem Vorheiz-Bedingungen simuliert wurden, unterworfen. Die Beschichtungen blieben auf beiden Substraten haften mit einer leichten Oxidation des darunterliegenden Graphits in von der Gasfiamme entfernten Bereichen.

Claims

1. Glasur-Zusammensetzung für feuerbeständige Materialien, welche enthält:

2. Glasur-Zusammensetzung nach Anspruch 1, welche 40 bis 70 Gew.-% von mindestens einer Glasfritte enthält.

3. Glasur-Zusammensetzung nach Anspruch 1, welche 5 bis 30 Gew.-% Aluminiumpulver oder ein Aluminiumlegierungs-Pulver enthält.

4. Glasur-Zusammensetzung nach Anspruch 3, welche 10 bis 20 Gew.-% Aluminiumpulver enthält.

5. Glasur-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Aluminiumpulver eine Teilchengröße im Bereich von 10 bis 200 µm aufweist.

6. Glasur-Zusammensetzung nach Anspruch 5, bei der das Aluminiumpulver eine Teilchengröße im Bereich von 10 bis 50 µm aufweist.

7. Glasur-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche 5 bis 30 Gew.-% Siliziumpulver oder Siliziumlegierungs-Pulver enthält.

8. Glasur-Zusammensetzung nach Anspruch 7, welche 10 bis 20 Gew.-% Siliziumpulver enthält.

9. Glasur-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Siliziumpulver oder das Siliziumlegierungs-Pulver eine Teilchengröße im Bereich von 10 bis 200 µm aufweist.

10. Glasur-Zusammensetzung nach Anspruch 9, bei der das Siliziumpulver oder das Sillziumiegierungs-Pulver eine Teilchengröße im Bereich von 10 bis 50 µm aufweist.

11. Glasur-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Inhibitor Maleinsäureanhydrid, Bernsteinsäure, Polyacrylsäure, Borsäure, Natriummetasilikat, Natriumdihydrogenphosphat, Natriumtriphosphat oder Zinkchlorid ist.

12. Glasur-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Glasfritte in der Zusammensetzung durch ein Gemisch der Oxid-Vorläufer dafür ersetzt ist.

13. Glasur-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Teil des Siliziumpulvers oder Siliziumlegierungs-Pulvers durch ein Metall mit einem Schmelzpunkt von über 1400ºC ersetzt ist.

14. Glasur-Zusammensetzung nach Anspruch 13, bei der das Metall Titan oder Zirkon ist.

15. Glasur-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche als feuerfestes Füllmaterial Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder ein Bond, Carbid oder Nitrid von Silizium, Wolfram oder Zirkon, oder Borcarbid oder Bornitrid enthält.

16. Glasur-Gießmassenzusammensetzung oder Glasur-Gießmassenkonzentrat, welche(s) eine wäßrige Suspension einer Glasur-Zusammensetzung enthält, welche umfaßt:

wobei entweder die Glasur-Zusammensetzung, aus der die wäßrige Suspension gebildet ist, oder die wäßrige Phase der Suspension, die bis zu 10 Gewichtsteile, bezogen auf das Gewicht der Glasur-Zusammensetzung einen Inhibitor und bis 10 Gewichtsteile von wahlweise Additiven enthält.

17. Glasur-Gießmassenzusammensetzung oder Glasur-Gießmassenkonzentrat nach Anspruch 16, wobei die Glasur- Zusammensetzung wie in einem der Ansprüche 2 bis 15 defmiert ist.

18. Glasur-Gießmassenzusammensetzung oder Glasur-Gießmassen-Konzentrat nach Anspruch 16, wobei der in der wäßrigen Phase enthaltene Inhibitor Maleinsäureanhydrid, Bemsteinsäure, Polyacrylsäure, Borsäure, Natriummetasilikat, Natriumdihydrogenphosphat, Natriumtriphosphat oder Zinkchlorid ist.

19. Glasur-Gießmassenzusammensetzung oder Glasur-Gießmassenkonzentrat nach einem der Ansprüche 16 bis 18, welche(s) 25 bis 60% Wasser, bezogen auf das Gewicht der trockenen Glasur-Zusammensetzung, enthält.

20. Ein Verfahren zum Schützen eines aus einem feuerfesten Material gebildeten Gegenstandes, welches Beschichten der Oberfläche des Gegenstandes mit einer Glasur-Gießmassenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 16 bis 19 umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Beschichtung durch Tauchbeschichten, Flutbeschichten, Sprühbeschichten, elektrostatischem Sprühbeschichten oder Anstreichen aufgetragen wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, bei dem der beschichtete Gegenstand erhitzt wird, wobei die Beschichtung erweicht, schmilzt und an der Oberfläche des Gegenstandes haften bleibt und eine Grenzschicht liefert, um die Einwanderung von Sauerstoff zu verhindern.

23. Feuerfester Gegenstand, bei dem auf mindestens einem Teil seiner Oberfläche eine aus einer Glasur-Gießmassenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 16 bis 19 gebildete Schicht ausgebildet ist.

24. Feuerfester Gegenstand nach Anspruch 23, bei dem auf der gesamten Oberfläche davon die Beschichtung ausgebildet ist.

25. Feuerfester Gegenstand nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, der ein Kohlenstoff enthaltendes, feuerfestes Material ist.

26. Feuerfester Gegenstand nach Anspruch 25, der eine Submers-Einlaßdüse, eine Submers-Einlaßummantelung, eine Pfannenummantelung, ein Stopperstab oder eine Graphitelektrode ist.