DE934280C - Verfahren zur Erzeugung kieselsaeurehaltiger feuerfester Massen und Steine - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung kieselsäurehaltiger feuerfester Massen und Steine Die Erfindung betrifft die Erzeugung kieselsäurehaltiger feuerfester Steine und Massen. Sie besteht darin, durch Vermischen von Quarzgut und Zirkonsilikat eine Masse herzustellen, aus der Steine geformt werden, die gebrannt oder ungebrannt zum Aufbau von Industrieöfen dienen oder die unmittelbar als Masse zur Bildung von Teilen von Industrieöfen am Erbauungsort dieser verwendet wird.
• Quarzgut und Zirkonsilikat besitzen nur geringe Mengen von schmelzpunkterniedrigenden Flußmitteln. Insbesondere liegen in diesen Ausgangsstoffen nur geringe Mengen von Tonerde vor, deren Anteil beim Quarzgut etwa o,2 °/o, beim Zirkonsilikat etwa 0,4 °/o nicht übersteigt. Schon durch ihre Reinheit gewähren diese beiden Ausgangsstoffe die Erreichung der höchstmöglichen Feuerfestigkeit der Masse. Zirkonsilikat liegt außerdem bereits als Ausgangsstoff praktisch voll in kristalliner Phase vor, während Quarzgut bei starker Erhitzung voll zu Cristobalit entglast. Die beiden Stoffe ergeben deshalb eine Masse bzw. einen Stein, fast ganz aus kristalliner Phase. Das Wesentliche ist jedoch die Erkenntnis, daß sich Quarzgut und Zirkonsilikat im Gemisch beim Erhitzen fest verkitten. Bei hohen Temperaturen, etwa r6oo° C, tritt eine starke Rekristallisation und eine Sammelkristallisation des Zirkonsilikates ein, wodurch eine feste Einbindung des aus dem Quarzgut gebildeten Cristobalites geschieht. Es entsteht so ein festes Gefüge des Steines bzw. der Masse.
• Die aus der durch Vermischen von Quarzgut und Zirkonsilikat gebildeten Masse hergestellten Steine bleiben beim Herstellungsbrand praktisch raumbeständig, und sie wachsen bei späterer Erhitzung nicht nach. Sie besitzen keine oder nur eine äußerst geringe Glasphase, die praktisch vernachlässigt werden kann. Aber auch nach einem über den Schmelzpunkt des reinen Cristobalites hinausgehenden Erhitzen tritt kein Abschmelzen oder Abtropfen des Steines ein infolge der hohen Viskosität der geschmolzenen Kieselsäure, die in einem Netzwerk des hochfeuerfesten Zirkonsilikates eingebettet ist.
• Die Feuerfestigkeit der Masse liegt daher sehr hoch; sie steht etwa 5o° C über der der besten Silikasteine. Dadurch halten die nach der Erfindung hergestellten Steine der Einwirkung höherer Betriebstemperaturen stand, so daß die mit solchen Steinen erstellten Öfen bzw. Ofenteile erhöhte Leistungen erbringen lassen.
• Die Erfindung ermöglicht demnach Leistungssteigerungen in Öfen mit Zustellung saurer Steine dort, wo höchstwertige basische Steine z. B. wegen Gefahr einer Verschmutzung des verarbeitenden Gutes, z. B. bei Glasschmelzen, nicht verwendet werden können.
• l Die Herstellung der Masse geschieht in der Weise, daß gekörntes Quarzgut mit feinzerkleinertem Zirkonsilikat innig vermischt wird. Hierbei wird Zirkonsilikat in einer Feinmahlung eingebracht, die unter der kleinsten Korngröße des Quarzgutes liegt. Das Quarzgut wird in einer einheitlichen Korngröße oder in mehreren Korngrößen zweckmäßig im Bereich von 0,5 bis q. mm Korndurchmesser zum Versatz gegeben. Man kann auch größere Quarzgutkörner wählen. Das Zirkonsilikat dagegen wird als feingemahlenes Gut in einer Korngröße von o bis o,= mm in einer solchen Menge zugemischt, daß praktisch die Quarzgutkörner von dem Feinmehl des -Zirkonsilikates eingehüllt werden. Das über diese Menge hinaus noch etwa zugegebene Zirkonsilikat kann man ebenfalls in größerer Körnung von etwa o,1 bis q. mm bemischen. Die Gesamtkörnung wird dabei so abgestimmt, daß eine möglichst dichte Körnungspackung eintritt. Ein beispielsweiser Versatz ist folgender: 7o Raumteile 2uarzgut in einer Körnung von 0,5 bis q. mm, 30 Raumteile Zirkonsilikaat in Körnung von o bis o,1 mm.@ Ein anderer Versatz enthält beispielsweise qo Raumteile Quarzgut in Körnung von 0,5 bis q. mm, 30 Raumteile Zirkonsilikat in der Körnung von o,= bis q. mm und 30 Raumteile Zirkonsilikat in Feinstmahlung mit Korngrößen von o bis o,1 mm.
• Die nach dem zweiten Versatzbeispiel hergestellten, bei etwa 160o° C gebrannten Steine hatten nur eine thernnische Ausdehnung bei iooo° C von o,85 gegenüber 1,3 bis 1,4 °/o bei Silikasteinen. Die Steine zeigten keinNachwachsenundbesaßenbeimDruckerweichungsversuch ein Erweichungsintervall zwischen ta- und te-Punkt von 7o° C, und zwar zwischen 168o und 175o° C. Je nach dem zu erfüllenden Zweck der Steine bzw. der Masse kann man das Mischungsverhältnis zwischen Quarzgut undZirkonsilikat in geeigneten Größenhalten. -Man kann einerseits bis go % Quarzgut nehmen oder andererseits go % Zirkonsilikat einbringen, doch ist es bei Versätzen mit weniger als 2o °/o Zirkonsilikat, und hier als Feinstmehl, zweckmäßig, noch ein anderes Bindemittel, z. B. etwas Kalk, zuzusetzen. Nur keine Tonerde soll mit dem Bindemittel eingebracht werden, da diese die Bildung einer niedrig schmelzenden Glasphase verursacht. Bei Kalkzusatz bis zu 3 % der Masse erfolgt noch eine zusätzliche Verfestigung durch Sinterung zwischen Kalk und Kieselsäure bei niederen Temperaturen. Man kann dann die Brenntemperatur, die ohne Kalkzusatz bei etwa 160o° C liegt, erheblich bis auf -ca. 1q.50° C herabsetzen. Die groben Quarzgutkömer besitzen eine träge Entglasungstendenz, so daß sie auch nach einem Brande bei iq.5o° C noch als Quarzgut erhalten bleiben. Solche Steine haben eine sehr geringe thermische Ausdehnung, die bei iooo° C etwa 0,3)/, nicht überschreitet, und sie zeigen bei einer Erhitzung auf Temperaturen zwischen Zoo bis -300° C praktisch keinen Cristobaliteffekt, so daß sie temperaturwechselbeständig sind. Die Steine können deshalb plötzliches Erhitzen überstehen, ohne Abplatzungen oder Gefügerisse zu erleiden. Sie sind daher besonders für Heißreparaturen von Industrieöfen geeignet. Zur besseren Formhaltung der Steine im ungebrannten Zustand kann der Masse noch ein formhaltendes Bindemittel zugesetzt werden, z. B. Sulfitablauge.
• Die Steine nach der Erfindung eignen sich außer für Glasschmelzöfen für Siemens-Martin-Öfen, Elektro-Öfen u._d&l., insbesondere für den Gewöl_beteil solcher Öfen. Da dieStemä#f näcHwächsen und.auch die thermische Ausdehnung gering ist, so können bei der Planung der Öfen die bei Verwendung anderer Baustoffe, z. B; Silikasteine, notwendigen erheblich breiten Dehnfugen auf ein äußerst geringes Maß reduziert, bei kleineren Mauerwerksabmessungen überhaupt weggelassen werden, was einen erheblichen ofenbautechnischen Vorteil bedeutet. Das Nichtauftreten von Spannungen in ihrem Gefüge selbst bei Temperaturgefällen macht die Steine besonders geeignet für Siemens-Martin-Öfen, wo die Steine sowohl in den heißen Köpfen als auch in den weniger heißen Gewölbeteilen spannungsfrei bleiben:

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung kieselsäurehaltiger feuerfester Massen und Steine, dadurch gekennzeicbnet, daß Quarzgut und Zirk_on_sili_kat miteinander vermischt werden und das- Gemisch zu Steinen verformt wird, die bei hohen Temperaturen gebrannt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Zirkonsilikat in einer unter der kleinsten Körnung des Quarzgutes liegenden Feinmahlurig in das Gemisch eingebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzgut in Körnungen über 0,5 bis etwa q. mm mit Zirkonsilikat in Körnungen von o bis o,= mm vermischt wird. q..
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch Quarzgut-Zirkonsilikat mindestens 2o Raumteile Zirkonsilikat mit Körnungen von o bis o,i mm enthält.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des zugemischten Zirkonsilikates aus Körnungen über o,i bis etwa q. mm Korndurchmesser besteht.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Quarzgut oder Zirkonsilikat in Mengen von io bis go Anteilen im Gemisch vorliegen.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß demGemisch Quarzgut-Zirkonsilikat Kalk zweckmäßig in Form als Kalkhydrat zugesetzt wird. B. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Quarzgut-Zirkonsihkat ein beim Brande sich neutral verhaltendes oder ausbrennendes formhaltendes Bindemittel zugefügt wird.