DE742237C

DE742237C - Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidsteinen

Info

Publication number: DE742237C
Application number: DES149042D
Authority: DE
Inventors: Heinz Reich
Original assignee: SILIKA und SCHAMOTTE FABRIKEN; Martin and Pagenstecher AG
Current assignee: SILIKA und SCHAMOTTE FABRIKEN; Martin and Pagenstecher AG
Priority date: 1942-02-22
Filing date: 1942-02-22
Publication date: 1943-11-26
Also published as: NL59534C

Description

Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidsteinen Es ist eine häufig beobachtete Erscheinung, daß Si C-Steine, seien es tongebundene oder solche mit anderen Bindemitteln hergestellte, trotz eines ursprünglich im Anlieferungszustand ausgezeichneten Druckerweichungsverhaltens nach einer entsprechend längeren Ofenreise allmählich unter Belastung, oder, wenn sie frei tragend eingebaut sind, bei Temperaturen von oft mehreren roo° C unter ihren ursprünglichen Erweichungstemperaturen Deformationen erleiden, die zu Betriebsstörungen, wenn nicht gar zur vollständigen Außerbetriebsetzung des betreffenden Ofens und zur Notwendigkeit der Ersetzung der deformierten Steine durch neue führen. Bei dein hohen Preis der Si C-Steine stellt aber das Unbrauchbarwerden derartiger Steine einen beträchtlichen Betriebsverlust dar. Diese Tatsache bot Anlaß, nach den Ursachen dieses Verhaltens einerseits und nach den Möglichkeiten für die Abstellung dieses übelstandes andererseits zu suchen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von SiC-Steinen vorgeschlagen, das Steine ergibt, die die geschilderten Mängel nicht besitzen. Das Verfahren besteht darin, daß das Si C, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme an sich bekannter Verformungsmittel, mit Ausnahme der reinen Oxyde mit solchen Verbindungen oder Gemischen von Verbindungen oder Gemischen von Verbindungen mit Oxyden oder Gemischen von Oxyden eingebunden wird, die eine Vermehrung der flüssigen Phase durch die infolge von Oxydation des Si C gegebenenfalls frei werdende Kieselsäure nicht erfahren, wie beispielsweise Zn0-Si02 Gemische, deren Verhältnis Si O2 : Zn O gleich oder größer als 335 ist, oder BaO-Si 02 Gemische, deren Verhältnis Si O : BaO gleich oder größer als i, r3 ist. Überraschenderweise kommt es nicht auf die absoluten Mengen der Bindemittelkomponenten im Si C-Stein an, sondern nur auf die Einhaltung des Mengenverhältnisses dieser Komponenten zueinander.
Der Grund für das mangelhafte Verhalten der bisher bekannten Si C-Steine wurde darin gesehen, däß infolge eines in industriellen Feuerungen fast nie zu vermeidenden Auftretens - vorübergehend oxydierender Ofenatmosphäre ein Teil des Si C zu Si 02 und C02 oxydiert wird. Die auf diese Weise gebildete Si 02 ist aber sehr aktiv und reagiert mit den zur Bindung des Si C verwendeten Stoffen. Es stellt sich dabei, wenn nicht die erfindungsgemäßen Gesichtspunkte bei der Einstellung des Bindemittels beobachtet werden, eine durch Aufnahme von Si 02 verursachte mengenmäßige Erhöhung der dem Eutektikum entsprechenden flüssigen Phase aus den der Zusammensetzung des Bindemittels entsprechenden Zwei- oder Mehrstoffsystemen ein. Sei es nun, daß das Verhältnis von fester zu flüssiger Phase allein im Sinne einer Erhöhung der Verschiebbarkeit der einzelnen festen Bestandteile gegeneinander die Möglichkeit für das allmähliche Auftreten von Deformationserscheinungen schafft oder daß mit wachsendem Anteil an flüssiger Phase Kristallauflösungen und Wiederausscheidungen von Kristallen aus übersättigten Lösungen im Sinne einer räumlichen Umlagerung der festen Bestandteile begünstigt werden; jedenfalls ist eine Parallelität zwischen der obenerwähnten mengenmäßigen Erhöhung des Anteiles an flüssiger Phase und der Verstärkung der Neigung zur Deformation in den genannten Temperaturgebieten festzustellen.
Entsprechend der Erfindung wird nun die Zusammensetzung des Bindemittels, abgesehen von der generellen Rücktsichtnahme auf die durch die Verwendungstemperatur geforderte Feuerfestigkeit des Materials, unter Berücksichtigung des Zustandsdiagramms des entsprechenden Systems so eingestellt, daß eine Reaktion mit der durch Oxydation des Si C gebildeten Si 02 keine mengenmäßige Erhöhung der flüssigen Phase gegenüber dem Ursprungszustand, möglichst aber sogar ehre Verminderung derselben bedingt.
Es ist beispielsweise an sich bekannt, Ton als Bindemittel für Si C-Steine zu verwenden. j Mit Rücksicht auf die Druckerweichungsverhältnisse des zu erstellenden Steines lautet die allgemein gebräuchliche Regel, mit einem möglichst kleinen Prozentsatz Ton auszukommen. Um aber bei Verwendung des Minimums an Ton noch eine gute Einbindung des Si C-Kornes zu haben, verwendet man in der feuerfesten Industrie allgemein einen sehr hochwertigen feuerfesten Bindeton, etwa vom Typus des Sonnenberger Tones (38/40'% :A h03). Zur Vereinfachung, um die Verhältnisse der Praxis zu veranschaulichen, ist dieses wohl zulässig, sei ein Ton, in diesem Falle der Sonnenberger Ton, als System Si 02A12 03 aufgefaßt. In diesem Ton liegt das Verhältnis Si 0. : A1203 dann etwa bei 62 :38 = 1,63. Es liegt also im Zustandsdiagramm Si 02A12 03 zum eutektischen Punkt tonerdeseitig, d. h. mit Aufnahme weiterer Si 02 erhöht sich der Anteil an flüssiger Phase allmählich bis zur Erreichung des Eutektikums. Ein dem obengenannten Ton entsprechendes Mengenverhältnis hat theoretisch nur etwa 33 bis 35 °/o feste Phase und dementsprechend 65 bis 67 °% flüssige Phase. Da nun der Bindemittelanteil im Stein sehr gering ist, kann die Verschiebung der Verhältnisse zugunsten der flüssigen Phase bei gar nicht einmal allzu hoher prozentualer Oxydation des Si C außerordentlich leicht eintreten. Liegt aber das Verhältnis im Bindemittel kieselsäureseitig des Eutektikums beispielsweise bei etwa 95 °% Si 02 und 5 °,% A12 03, wobei der Anteil an fester und flüssiger Phase etwa dem eben beschriebenen Beispiel entspricht, so erhöht sich der Anteil an- fester Phase bei gegebener Aufnahme von Si 02 außerordentlich schnell. Bei 96% Si 02 und 40/, A12 03 beträgt der Anteil an fester Phase bereits 5o°/0.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Herstellen von Siliciumcarbidsteinen unter Verwendung von Bindemitteln aus Gemischen an sich hierfür gebräuchlicher Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelgesnische, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme an sich bekannter Verformungshilfsmittel, mit Ausnahme der reinen Oxyde aus Verbindungen oder Gemischen von Verbindungen oder Gemischen von Verbindungen mit Oxyden oder Gemischen von Oxyden in solchen Mengenverhältnissen bestehen, daß eine Versnehrung der flüssigen Phase durch die infolge von Oxydation des Siliciumcarbids beim Brennen gegebenenfalls frei werdende Kieselsäure nicht eintritt, wie bei Zinkoxyd-Kieselsäure-Gemischen, deren Verhältnis Si 02 : Zn O gleich oder größer als 3,35 ist, oder Bariumoxyd-Kieselsäure-Gemische, deren Verhältnis Si OZ : Ba O gleich oder größer als 1,13 ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden britische Patentschrift ...... Vr. 259 $o5.