DE902235C - Gegossenes feuerfestes Erzeugnis auf Zirkonoxydbasis - Google Patents

Description

Die Erfindung 'bezweckt, feuerfeste Erzeugnisse herzustellen, die sowohl hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Abplatzen wie gegen Korrosion durch geschmolzenes Glas besonders vorteilhafte Eigenschaften: aufweisen und. besonders geeignet zur Verwendung in Glasschmelzöfen, vor allem für Speiserteile, sind.

Durch das elektrische Schmelzen und Gießen von feuerfesten Versätzen wenden Erzeugnisse erhaken, die im allgemeinen nicht porös^ sind und die im Falle von Versätzen mit nicht zu hohem Gehalt an Kieselsäure und (anderen glaslbildenden Bestandteilen weitgehend kristallin sind. Diese beiden Faktoren begründen die Überlegenheit solcher feuerfesten Erzeugnisse gegenüber den weniger kristallinen und porösen gebrannten feuerfesten Enzeugnissen, die nach keramischem Verfahren hergestellt sind, vom Gesichtspunkt ihrer Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe durch Flußmittel, wie Glas. Andererseits aber sind diese dichten feuerfesten Erzeugnisse nicht so wärmewechselfest wie die keramisch gebundenen feuerfesten Erzeugnisse von gewissermaßen offener Struktur. Dies ist besonders bei kleinen Gußkörpern festzustellen, welche üblicherweise durch Gießen des geschmolzenen Materials in kalte Formen hergestellt werden. Die verhältnismäßig schnelle Erstarrung von kleinen Gegenständen im

Vergleich zu großen führt selbstverständlich zu höheren Spannungen in dem fertigen Erzeugnis und zu dem Bestreben dieser Spannungen, sich im Falle der Wiedererhitzung bei der Verwendung der Körper durch Springen auszulösen.

Es ist bekannt, daß Gußkörper aus Betatonerde weniger zum Abplatzen neigen als feuerfeste Erzeugnisse aus Korund oder MuIHt. Es wurde jedoch gefunden, daß im Falle von handelsüblichen ίο Gläsern, wie Flaschenglas, der Widerstand von Betatonerdegußikönpern gegen Korrosion etwas geringer ist als der der 'billigeren Korundgußkörper, wodurch die Absatzmöglichkeit dieser Erzeugnisse für Verwendungszwecke, bei denen sie mit solchen is Gläsern in Berührung kommen sollen, stark eingeschränkt wird.

Es wurde nun gefunden, daß Gußkörper auf Zirkonoxydibasis widerstandsfähiger gegenüber Korrosion sind als sowohl solche auf Betatonerdewie auf Korundbasis sowie daß Betatonerde auch in Zirkonoxydgußkörpern erzeugt werden kann, denen sie in etwa ihre charakteristische geringe Neigung zum Abplatzen verleiht. Es hat sich gezeigt, daß die Korrosionsbeständigkeit von solchen Guß'körpern zwischen der von Betatonerde und Zirkonoxyd allein liegt, und zwar je nach der anteiligen Menge jedes dieser Stoffe, solange eine beträchtliche Menge an jeder der beiden Phasen gebildet wird. Infolge der viel größeren Korrosionsbestämdigkeit der kristallinen Zir'konoxydphase ist es also· möglich, einen hinreichenden Anteil an Betatonerde einzuführen, um' eine annehmbare Festigkeit 'gegen Abplatzen und hierbei doch eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber chemischer Korrosion, als sie die zur Zeit auf dem Markt befindlichen handelsüblichen feuerfesten Korund- und Mulliterzeugnisse besitzen, zu erzielen. Betatonerde wird durch Zusatz von Soda oder Pottasche zu Tonerde gebildet, und es ist allgemein bekannt, daß der Zusatz jeder Menge an Kieselsäure eine Erhöhung der anteiligen Menge an Soda oder Pottasche erfordert, die notwendig ist, um die Betatonerdephase zu erhalten. Da das zusätzliche Alkali und die Kieselsäure eine weniger beständige Glasphase bilden, wird durch diesen Zusatz die Korrosionsbeständigkeit offensichtlich verringert, und es ist daher nicht empfehlenswert, über einen Kieselsäureanteil in Höhe von wenigen Prozenten hinauszugehen. Es hat sich gezeigt, daß bei den ersten eingeführten 5 bis 15% Zirkonoxyd die Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion tatsächlich mit steigendem Gehalt an Kieselsäure abnimmt. Jedoch wird im Fall von Zirkonoxyd bald ein gesättigtes Glas gebildet, und es scheidet sich bei höheren Prozentsätzen kristallines Zirkonoxyd ab, wobei die höhere Widerstandsfähigkeit dieser Phase die geringere der Glasphase mehr als ausgleicht. Es hat ,sich gezeigt, daß in Zirkonoxyd-Betatonerde-Gußkörpern der Zirkonoxydgehalt bis auf 20°/o heruntergehen kann und sich immer noch eine Korrosionsbeständigkeit ergibt, die höher ist als die der auf dem Markt befindlichen gegossenen feuerfesten Erzeugnisse auf Tonerdebasis.

Reines Zirkonoxyd selbst ist verhältnismäßig teuer, jedoch wird ein Material, welches 5 oder 6% Kieselsäure enthält, industriell mit wesentlich geringeren Kosten hergestellt. Dieses Material wird bei der ersten Stufe der Herstellung von reinem Zirkonoxyd aus gereinigtem Zirkon erhalten. Das Zirkonimineral ist ein Naturprodukt und verhältnismäßig billig. Die Haupfcmenge der in diesem enthaltenen Kieselsäure wird durch Schmelzen des Minerals in einem elektrischen Ofen unter Zusatz j von Koks reduziert, und es ergibt sich ein Zirkonoxyderzeugnis, das 5 'bis 6% Kieselsäure enthält.

Wenn, dieses Erzeugnis für Zirkonoxyd-Betatonerde-Gußlkörper, wie oben beschrieben, verwendet wird, so werden damit 1 bis 5% Kieselsäure eingeführt, und es wird deshalb eine Erhöhung des Alkalianteils erforderlich.

Der Unterschied 'hinsichtlich der Kosten ist jedoch so groß, daß es von Vorteil ist, etwas mehr dieses Zirkonoxyd-Kieselsäure-PiOduktes zu verwenden, um idie gleiche Widerstandsfähigkeit zu erzielen, als etwas weniger des teueren reinen Zirikonoxyds. Für gewisse Spezialgläser kann die Anwesenheit von Kieselsäure von Nachteil und die Verwendung von reinen Materialien vorzuziehen sein. Im Fall von Flaschengläsern· ist dies jedoch nicht notwendig.

Es wurde gefunden, daß, wenn weniger Soda oder Pottasche verwendet wird, als erforderlich ist, um Betatonerde zu bilden, ebenfalls Korund als Kristallphase erhalten wird. Da Korund auch etwas korrosionsbeständiger als Betatonerde und' billiger ist als reines Zirkonoxyd, ist es vom Standpunkt der Kosten auch von Vorteil, einen Teil der Zirkonoxydphase durch Korund zu ersetzen, wenn es sich um Fälle handelt, in denen nicht der höchsterzlelbare Grad an Korrosionsbeständigkeit erforderlieh ist.

Ein Teil der Zirkonoxydphase in Gußkörpern, die aus dem 915% ZrO₂ und 5% SiO₂ enthaltenden. Rohmaterial hergestellt worden sind, kann aus Gründen der Kostenersparnis mit Vorteil auch durch Korund ersetzt werden.

Für den Versatz können beliebige Rohstoffe, welche die gewünschten chemischen Zusammensetzungen und damit idie gewünschten physikalischen Eigenschaften, nach dam Gießen und Kühlen ergeben, verwendet werden. Mit Rücksicht auf die Kosten wird jedoch das Alkali vorzugsweise in Gestalt ran Na₂Co, und K₂GO, und das Al₂ O, in Form von nach dem Bayer-Verfahren hergestellter Tonerde, welche einen geringen Gehalt an Natriumsalzen besitzt, verwendet. Das Zirkonoxyd Ikamij wie gesagt, in reiner Form durch elektrisches Schmelzen hergestellt oder in Form des reduzierten Zirkonproduktes, das etwa 95% ZrO₂, Rest SiO₂ und geringere Verunreinigungen von Fe₂O₃, TiO₂ iso usw. enthält, verwendet werden. Die beschriebenen oder andere Materialien können selbstverständlich in der verschiedensten Weise miteinander kombiniert werden, um die oben erläuterten physikalischen und chemischen Zusammensetzungen zu ergeben.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Durch Gießen hergestelltes feuerfestes Erzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus kristallinem Ziirkonoxyd and Betatonerde besteht und der Gesamtgehalt an Zirlkonoxyd in Gewichtsprozent mindestens 20%, durch chemische Analyse bestimmt, beträgt.
2. 2. Durch Gießen hergestelltes feuerfestes Erzeugnis nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem Kieselsäure, und zwar in anteiligen Mengen von 'bis zu 6% enthält.
3. 3. Durch Gießen hergestelltes feuerfestes Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, idaß es ein kieselsäiurehaltiges Glas enthält.
4. 4. Durch Gießen hergestelltes feuerfestes Er-.zeugnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Alkaligehalt zwischen 1 und 8 Gewichtsprozent, durch chemische Analyse bestimmt, liegt.
5. 5. Durch Gießen hergestelltes feuerfestes Er- ao Zeugnis nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem Korund enthält.

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