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Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten Steinen und Massen aus.
Titanschlacke Es ist bereits die Verwendung hochfeuerfester Steine und Massen vorgeschlagen
worden; welche aus Titanschlacke bestehen. Diese Steine und Massen haben sich wegen
ihrer ansatzabweisenden Wirkung, insbesondere in der Ringzone von Lepol- und sonstigen
Drehöfen sowie ferner in der Sinterzöne von Schachtöfen, insbesondere der Zement-
und Kalkindustrie sowie bei Generatoren bewährt. Die Ausgangsstoffe werden dabei
in der Regel in folgender Körnung zusammengestellt: 2o bis q.o Teile Grobkorn (über
3 mm, vorzugsweise 6 bis 3 mm), 2o bis 5o Teile Feinkorn (3 bis o mm), 2o bis qo
Teile Mehl (höchstens 5 °/o Rückstand auf gooer Maschensieb). Es wurde nun gefunden,
daB die mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen insbesondere die Druckfeuerbeständigkeit
und ferner die Temperaturwechselbeständigkeit dieser Steine und Massen dann erheblich
verbessert werden kann, wenn der Anteil von Grobkorn und/oder von Feinkorn teilweise
ersetzt wird durch entsprechend gekörnte Schlacken, wie sie bei der elektrometallurgischen
Darstellung der Metalle der q.. bis 7. Nebengruppe des Periodischen Systems, ausgenommen
Titan, oder deren Ferro-Verbindungen anfallen, insbesondere Thermitschlacken, z.
B.Vanadin-, Chrom-, Molybdän-, Wolfram- und Manganschlacken. Die Grob- und Feinkornanteile
können statt durch die angegebenen Schlacken auch teilweise durch entsprechend gekörnte
Materialien mit hohem Al. O3-Gehalt, wie Sinterkorund, Brocken von hochtonerdehaltigen
Steinen od. dgl. ersetzt werden. Das erhaltene
Gemisch wird dann
mit q. bis 7 Gewichtsprozent einer Wasserglaslösung (D = 1,350) und Wasser
bis zur Verfonnbarkeit versetzt und die Masse dann durch Trocknen bei Temperaturen
bis zu 20o° C abgebunden. Die neuen Schlackenmischsteine und -massen enthalten im
Mehlanteil Titanschlacke, wobei der Mehlanteil vorzugsweise vollständig aus Titanschlacke
besteht. Infolge des dadurch bedingten Gehaltes von 2o bis 4o Teilen Titanschlacke
bleibt die ansatzabweisende Wirkung der Massen und Steine voll erhalten. Andererseits
wird durch die angegebenen Beimischungen die mechanische Festigkeit bei mittleren
und höheren Temperaturen, insbesondere die Druckfeuerbeständigkeit und ferner die
Temperaturwechselbeständigkeit erheblich verbessert. Gleichzeitig erhalten die Steine
und Massen bei mittleren Temperaturen eine bessere Gefügebeständigkeit, die insbesondere
ein Abblättern einzelner Teile ausschließt.
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Bei teilweisem Ersatz der Titanschlacken-Körnungen durch die entsprechend
gekörnten, im Vorstehenden genannten Schlacken bzw. Materialien. mit hohem
Al, 03 Gehalt werden 25 bis go 0/0, vorzugsweise etwa 50 % der einzelnen
Körnungsanteile der Titanschlacke durch die angegebenen Bestandteile ersetzt.
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Es empfiehlt sich weiter; den oder die Körnungsanteile des Grundmaterials
nicht durch Schlacken gleicher mineralogischer Struktur und Zusammensetzung, sondern
durch ein Gemisch von Schlacken verschiedener mineralogischer Struktur und Zusammensetzung
zu ersetzen. -Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den grobkörnigen oder
den feinkörnigen Anteil der Titanschlacke ganz oder einen oder beide Anteile teilweise
durch Manganschlacke zu ersetzen. Dabei empfiehlt es sich, als Manganschlacke ein
Gemisch von Manganschlacken verschiedener Zusammensetzung und verschiedenen mineralogischen
Gefüges zu verwenden.
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Das Grob- oder Feinkorn der Titanschlacke kann statt durch die angegebenen
entsprechend gekörnten Schlacken bzw. Materialien mit hohem.A1203 Gehalt ganz oder
Grobkorn und Feinkorn teilweise durch ein Gemisch der angegebenen Schlacken und
der ebenfalls aufgeführten Materialien mit hohem A1203-Gehalt ersetzt werden. i.
Ausführungsbeispiel Zur Herstellung eines mechanisch besonders festen und abriebbeständigen
hochfeuerfesten Steines wird Ferro-Titanschlacke, wie sie beim Thermitverfahren
anfällt und etwa folgende Analyse haben kann,
| Si02 ....................... o,o bis 50/0 |
| A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54,0
- 750/0 |
| Fe203 ............. . ...... 1,5 - 10% |
| T'02 ....................... z5,0 - 33% |
| Ca0 ....................... 2,o - 70/0 |
| M90 ....................... 2,0 - 70I0 |
gemeinsam mit einer Vanadinschlacke mit ungefähr o bis i0/, Si O2, 7o bis go % A1203,
bis 70/0 Ca0, bis ii% Mg0 und einem geringen Gehalt an V206, Fe203 und Mn304 in
'der Grob- und Feinkornkomponente bei Verwendung von Mehl aus der gleichen Titanschlacke
verarbeitet. Dieses geschieht derart, daß die beiden Schlacken. im Verhältnis Vanadinschlacke
: Titanschlacke = x : 2 zerkleinert und in folgender Kornverteilung zusammengestellt
werden:
| 6 bis 3 . . . . . . . . 3o bis 35 0/0 Vanadin-Titan- |
| 3 bis o . . . . . . . . 35 - 4o0/, Schlackengemisch |
| 1:2 |
| Mehl . . . . . . . . . . 25 - 300/, Titanschlacke. |
Das auf diese Weise erhaltene Kömungsgemisch wird mit 4 bis 7 0/0, vorzugsweise
mit 5 bis 6 % Wg (D=1,350), sowie Wasser bis zur Verformbarkeit vermischt, durch
Rütteln, Pressen oder Stampfen zu Steinen verdichtet und einer mehrstündigen Wärmebehandlung
bei Temperaturen bis zu 20o° C unterworfen. Wie schon oben gesagt, zeichnen sich
die erhaltenen, besonders ansatzabweisenden Steine durch hohe mechanische Festigkeit
und Abriebfestigkeit aus. 2. Ausführungsbeispiel Ein besonders druckfeuerbeständiger
und auch bei schwierigen Ofenverhältnissen gefügebeständiger hochfeuerfester Stein
mit ausgezeichneter ansatzabweisender Wirkung wird dadurch erhalten, daß man die
im ersten Ausführungsbeispiel genannte Ferro-Titanschlacke im Grob- und im Feinkorn
(6 bis 3 und 3 bis o) in der an gleicher Stelle aufgeführten Körnungszusammensetzung
zu 5o Q/0 mit einem Gemisch zweier Manganschlacken verwendet.
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Zur Herstellung eines besonders ansatzabweisenden Steines wird dabei
als Mehlkomponente ebenfalls reine Titanschlacke der obengenannten Analyse eingesetzt.
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Die analytische Zusammensetzung der genannten Manganschlacken ist
ungefähr folgende
| Schlacke I |
| Si02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,5 bis 3,5 0/0. |
| A1203 ....... ...-....... 61,o - 63,0% |
| Fe. 03 .................... i,o - 2,3% |
| Mri304 ................... 10,0 - 14,0% |
| Ca O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,0 - 21,00
/o |
| Mg0 . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . 5,0 - io,o % |
| Ba0 ..................... bis i,o% |
| Schlacke II |
| Si02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5 bis z,5
% |
| A1203 .................... 65,0 - 72,0% |
| Fe203 .................... 1,5 - 2,0% |
| Mn304 . . . . . . . . . . . . . . : . . . . 16,o - 22,o 0/0 |
| Ca0 . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,o - 4,5% |
| Mg0 ....... . . . .. .. . . . . 2,0 - - 7,0% |
| Ba0 ........ ........... bis 1;50% |
Die Mischung dieser beiden Schlacken erfolgt vorzugsweise im Verhältnis I :. II
= i : i bzw. I : II = i : 2.
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Das erhaltene Körnungsgemisch wird mit ungefähr 6 % Wg (D = 1,350)
und der zur Verformbarkeit notwendigen Wassermenge vermischt, durch Einrütteln bzw.
Pressen zu Steinen verformt und diese Steine durch ungefähr 24stündige Temperaturbehandlung
bis zü Temperaturen von 20o° C zur Abbindung gebracht.
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3: Ausführungsbeispiel Der im zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene
hochfeuerfeste; ansatzabweisende Spezialstein wird bezüglich
seiner
zähen Eigenschaften bei mittleren und höheren Temperaturen noch weiter verbessert,
indem aus der Grobkorn- und Feinkornkomponente die Titänschlacke gänzlich herausgelassen
wird. Auf diese Weise wird als Grob- und Feinkorn lediglich ein Gemisch der beiden
genannten Manganschlacken verwendet, wobei vorzugsweise das Mischungsverhältnis
x : x bzw. x : 2 eingehalten werden soll.
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Als Mehlkomponente wird dabei wieder nur das Titanschlackenmehl der
im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Schlacke verwendet. Die Herstellung
der Steine erfolgt wie im Ausführungsbeispiel e beschrieben.
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Wenn die nach diesem Ausführungsbeispiel erhaltenen Steine auch hinsichtlich
ihrer Feuerfestigkeit um ein geringes unterhalb der bei Ausführungsbeispiel e beschriebenen
Produkte liegen, sind sie doch auf jeden Fall als hochfeuerfeste Steine zu bezeichnen
und werden vorzugsweise in der Ringzone von Lepolöfen und der Sinterzone von Schachtöfen
mit Erfolg eingebaut. q.. Ausführungsbeispiel Eine wie im ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Vanadinschlacke oder aber auch eine Chromkorundschlacke ähnlicher Zusammensetzung
(wobei der Gehalt an Kieselsäure sogar bis zu 251)/, ansteigen darf, wenn der Kalkgehalt
unter 30/, bleibt) wird zu 3 Teilen mit i Teil eines handelsüblichen Sinterkorunds
von mindestens 8o bis go °/o A12 03 vermischt und dieses Gemisch wiederum zu
709, mit 300/,) Titanschlacke der im ersten Ausführungsbeispiel genannten
Analyse gemeinsam gebrochen und als Grob- und Feinkorn mit reinem Titanmehl in der
Körnungszusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel x vermischt und dieses Gemisch
in der beschriebenen Weise zu Steinen verformt. Die erhaltenen Produkte zeichnen
sich durch besonders hohe Temperaturwechselbeständigkeit aus und haben dabei die
bereits genannten vorteilhaften Eigenschaften bezüglich der Druckfeuerbeständigkeit,
Gefügebeständigkeit und Abriebbeständigkeit. Die ansatzabweisende Wirkung bleibt
dabei ungeschwächt.
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Sämtliche Massen, wie sie in den Ausführungsbeispielen x bis q. zur
Herstellung von Steinen verwendet wurden, können selbstverständlich auch als Stampfmassen
für die verschiedensten Industrieöfen eingesetzt werden.