EP4638390A1 - Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben - Google Patents

Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben

Info

Publication number
EP4638390A1
EP4638390A1 EP23821300.3A EP23821300A EP4638390A1 EP 4638390 A1 EP4638390 A1 EP 4638390A1 EP 23821300 A EP23821300 A EP 23821300A EP 4638390 A1 EP4638390 A1 EP 4638390A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
refractory material
phase
range
batch
material according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23821300.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Milos Blajs
Bernhard Pribil
Christoph Bauer
Norbert Freiberger
Bernd Trummer
Johann Eder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Original Assignee
Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG filed Critical Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Publication of EP4638390A1 publication Critical patent/EP4638390A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/101—Refractories from grain sized mixtures
    • C04B35/103—Refractories from grain sized mixtures containing non-oxide refractory materials, e.g. carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/013—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics containing carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/101—Refractories from grain sized mixtures
    • C04B35/106—Refractories from grain sized mixtures containing zirconium oxide or zircon (ZrSiO4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/185—Mullite 3Al2O3-2SiO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C04B35/443—Magnesium aluminate spinel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/482—Refractories from grain sized mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/5603—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides with a well-defined oxygen content, e.g. oxycarbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6316—Binders based on silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/007—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore distribution, e.g. inhomogeneous distribution of pores
    • C04B38/0074—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore distribution, e.g. inhomogeneous distribution of pores expressed as porosity percentage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00431—Refractory materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3865—Aluminium nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3865—Aluminium nitrides
    • C04B2235/3869—Aluminium oxynitrides, e.g. AlON, sialon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/424—Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5276—Whiskers, spindles, needles or pins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5463—Particle size distributions
    • C04B2235/5472—Bimodal, multi-modal or multi-fraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/788—Aspect ratio of the grains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness

Definitions

  • the present invention relates to a refractory material, a batch for producing a refractory material, a green body made from a batch, a method for producing a refractory material and the use of such.
  • Refractory materials are used, for example, in industrial high-temperature processes and must therefore remain stable even under adverse conditions and at very high temperatures. They are used, for example, in the steel industry, where they are used, among other things, to manufacture products such as functional products (e.g. perforated bricks or impact pots) and/or products for the lining and/or maintenance of steel ladles, distributors and other metallurgical units.
  • Such metallurgical units lined with products made of refractory materials are in turn used to receive and process molten steel and other liquid metal products.
  • Refractory materials therefore keep other materials and mixtures safe during their combustion, transformation, melting, blasting, firing, melting and shaping and must therefore withstand thermal, mechanical and chemical stress. It is therefore desirable to provide a refractory material with good physical properties, such as high strength and high resistance to thermal shock, with which a wide variety of different refractory products can be manufactured.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a refractory material that has very good physical properties, such as in particular very good hot strength or hot abrasion resistance, good temperature change resistance and low thermal conductivity.
  • the refractory material for a variety of different refractory products, in particular more complex, cast products. It is therefore also the object of the present invention that the refractory material with its advantageous properties can be obtained starting from a batch that has advantageous processing properties, such as in particular good flow properties.
  • the invention solves this problem by a refractory material which is thermally treated at a temperature of at least 1300°C, preferably from 1300° to 1750°C, such that it has a needle-like structure and comprises a combination of a first phase, a second phase and a third phase, wherein the first phase comprises 2-10 wt.% C, ⁇ 5 wt.% N, 30-40 wt.% O, 50-70 wt.% Al and ⁇ 5 wt.% Si, based on the total proportion of the first phase, the second phase comprises >1 wt.% C, 3-8 wt.% N, 25-35 wt.% O, 55-65 wt.% Al and ⁇ 5 wt.% Si, based on the total proportion of the second phase, the third phase comprises ⁇ 7 wt.% C, 14-28 wt.% N, 10-15 wt.% O, 52-63 wt.% Al and ⁇ 20 wt.% Si,
  • refractory material is used in the present application in the way that is familiar to the person skilled in the art. It is therefore a material that is fire and high temperature resistant.
  • the refractory material is preferably made from inorganic raw materials. In particular, the material can withstand high temperatures of at least 1500°C or higher without softening.
  • a "batch” is a shapeless or unshaped mass that is used to produce the refractory material.
  • the term “green body” is used in the present application in the way that is familiar to the person skilled in the art. It is therefore a shaped or cast but unfired mass that is still easy to work with.
  • a "phase” is a spatial region in a solid that differs from its surroundings both chemically and morphologically (i.e. in terms of shape, form and structure).
  • the first phase preferably comprises 2-10 wt.% C, 0.001-5 wt.% N, 30-40 wt.% O, 50-70 wt.% Al and 0.001-5 wt.% Si, based on the total proportion of the first phase.
  • the second phase preferably comprises 1-7 wt.% C, 3-8 wt.% N, 25-35 wt.% O, 55-65 wt.% Al and 0.001-5 wt.% Si, based on the total proportion of the second phase.
  • the third phase preferably comprises 0.001-7 wt.% C, 14-28 wt.% N, 10-15 wt.% O, 52-63 wt.% Al and 0.001-20 wt.% Si, based on the total proportion of the third phase.
  • the refractory material comprises a combination of the first phase, the second phase and the third phase.
  • the first phase comprises Al 4 O 4 C or consists of Al 4 O 4 C.
  • the second phase comprises Al 28 C 6 N 6 O 21 or consists of Al 28 C 6 N 6 O 21 .
  • the third phase comprises SiAl 6 O 2 N 6 .
  • the third phase comprises a compound selected from SiAl 6 O 2 N 6 , SiAl 5 O 2 N 5 , SiAl 4 O 2 N 4 , Si 3 Al 7 O 3 N 9 and mixtures thereof.
  • the third phase preferably comprises SiAl 6 O 2 N 6 .
  • the third phase consists of a compound selected from SiAl 6 O 2 N 6 , SiAl 5 O 2 N 5 , SiAl 4 O 2 N 4 , Si 3 Al 7 O 3 N 9 and mixtures thereof.
  • the refractory material may comprise a fourth phase, wherein the fourth phase comprises ⁇ 5 wt.% C, 26-36 wt.% N, ⁇ 8 wt.% O, 56-66 wt.% Al and ⁇ 5 wt.% Si, based on the total content of the fourth phase, and the fourth phase preferably comprises AlN or consists of AlN. Furthermore, the fourth phase can comprise 0.001-5 wt.% C, 26-36 wt.% N, 0.001-8 wt.% O, 56-66 wt.% Al and 0.001-5 wt.% Si, based on the total proportion of the fourth phase.
  • the presence of the needle-like structure or phases with a needle-like structure can preferably be determined by means of scanning electron microscopy.
  • the composition of the phases is preferably determined by means of scanning electron microscopy (SEM), with an excitation voltage of 10 kV and a sample current of 1 nA using an energy-dispersive detector.
  • the needle-like structure preferably has needles with a length in a range of 0.1-50 ⁇ m, preferably 0.1-30 ⁇ m, more preferably 2-30 ⁇ m and/or a thickness in a range of 0.01-8 ⁇ m, preferably 0.2-5 ⁇ m, measured by means of scanning electron microscopy, at an excitation voltage of 10 kV and a sample current of 1 nA.
  • a minimum ratio of lengths to thicknesses (at least for some) of the needles is at least 4:1.
  • at least 20%, more preferably at least 40% of the needles of the needle-like structure have a minimum ratio of lengths to thicknesses of at least 4:1.
  • at least 20%, more preferably at least 40% of the needles of the needle-like structure in an area of at least 1000 ⁇ m x 1000 ⁇ m have a minimum ratio of the lengths to thicknesses of the needles of at least 4:1. This can be determined by means of scanning electron microscopy, with an excitation voltage of 10 kV and a sample current of 1 nA.
  • the refractory material preferably has hole-like structures (or structures that appear circular on polished sections).
  • the hole-like or circular-looking structures have a (predominant) portion of the needle-like structures.
  • a (predominant) portion of the needles is formed on the surfaces of the hole-like or circular-looking structures.
  • a proportion of the phases with a needle-like structure is at least 0.01% by weight, preferably 0.1% by weight, based on the total proportion of the refractory material.
  • the refractory material preferably has an open porosity in a range of 10.0-25.0 vol.%, measured according to DIN EN ISO 1927-6, and/or a bulk density in a range of 2.95-3.70 g/cm 3 , measured according to DIN EN ISO 1927-6.
  • the refractory material is preferably a refractory functional product, more preferably refractory cast and/or pressed products, even more preferably refractory products in the flow control area, even more preferably slide plates, interchangeable spouts, shadow pipes, plugs, dip pipes, inner sleeves, weirs, dams, impact pots and nozzles.
  • the term "functional product" in the context of the present invention is to be understood as a product which is made in part or completely from the refractory material and has been subjected to shaping by casting and/or molding.
  • the invention has the advantage that the refractory material according to the invention has very good physical properties.
  • the refractory material shows, for example, very good hot strength/hot abrasion resistance and at the same time very good thermal shock resistance.
  • the refractory material according to the invention is high temperature resistant. and can withstand temperatures of at least 1700°C without softening. It has a needle-like structure with very stable phases that form in situ. The fine needles that form in many areas of the material are most likely responsible for the good resistance to thermal shock.
  • the refractory material according to the invention has a low thermal conductivity. This not only has the advantage that the refractory material has good insulation properties, but also leads to an improvement in the casting performance of the products obtained from the refractory material.
  • the invention further relates to a batch for producing a refractory material according to the invention, preferably according to one of claims 1 to 8, wherein the batch comprises the following components: a) granular component in the coarse fraction with a particle size in a range of 0.5-10 mm, selected from MA spinel, sintered alumina, noble corundum, brown corundum, gray corundum, mullite, bauxite, andalusite, SiC, chamotte, zirconium-containing components and mixtures thereof; b) granular component in the fine fraction with a particle size in a range of ⁇ 0.5 mm, selected from sintered alumina, noble corundum, zirconium-containing components and mixtures thereof; c) Finely divided Al 2 O 3 , preferably calcined alumina in the fine fraction with a particle size in a
  • the batch according to the invention is preferably produced from a dry mass (preferably comprising components a) to e)) by mixing with silica sol (silica in aqueous colloidal suspension; comprising component f)).
  • silica sol sica in aqueous colloidal suspension; comprising component f
  • the components are chemically unchanged. Only by adding the silica sol (silica in aqueous colloidal suspension) does the mass bind, which is based on a so-called sol-gel reaction.
  • the batch therefore already contains all the components that must be present for the production of the refractory material.
  • the batch comprises the granular component in the coarse fraction with a particle size in a range of 0.5-10 mm, selected from MA spinel, sintered alumina, fine corundum, brown corundum, grey corundum, mullite, bauxite, andalusite, SiC, chamotte, zirconium-containing components and mixtures thereof.
  • the granular component in the coarse fraction selected from a group of non-basic components.
  • the use of non-basic components results in better processability and a more advantageous curing time after mixing with the silica sol (silica in aqueous colloidal suspension). This is because the binding process (so-called sol-gel process) is usually accelerated by basic components.
  • the batch also includes the granular component in the fine fraction with a particle size in the range of ⁇ 0.5 mm. This is used in particular for matrix filling. It was also found that the granular component in the fine fraction has a positive effect on the flow properties of the batch, especially during casting.
  • the batch also contains carbon. Carbon is indispensable as a source for the formation of the phases formed in situ.
  • the batch also comprises metal powder containing aluminum.
  • metal powder containing aluminum For example, an Al-Si alloy (with approx. 12% Si) in powder form can be used as a metal alloy.
  • the batch can comprise a mixture of powdered Al-met and Si-met.
  • the batch comprises metallic aluminum powder.
  • the aluminum has in particular the advantageous function of preventing the degradation (or oxidation) of carbon.
  • the powder preferably has a particle size of ⁇ 0.1 mm, more preferably ⁇ 0.075 mm, even more preferably ⁇ 0.065 mm.
  • the batch also comprises silica sol (silica in an aqueous colloidal suspension), preferably silica containing SiO 2 nanoparticles in an aqueous colloidal suspension.
  • silica sol silica in an aqueous colloidal suspension
  • This is a suspension of fine, amorphous, non-porous and typically spherical silica particles in an aqueous phase.
  • Colloidal silica is not the same as conventional (dried) silica (e.g. (dried) fumed silica).
  • the silica sol (the silica in an aqueous colloidal suspension) serves in particular as a mixing liquid and binding agent for the refractory material.
  • the solids content (proportion of SiO 2 particles) in the silica sol (in the aqueous colloidal silica suspension) is in a range of 20 to 50 wt. %, more preferably 30 to 50 wt. %, based on the total weight of the silica sol.
  • Replacing a conventional silica with water with a silica sol, i.e. a silica in an aqueous colloidal suspension is of considerable advantage. This is because if conventional silica is used, the metal (aluminium) would react with water in certain pH ranges after the components have been mixed. This reaction is highly exothermic and hydrogen gas (H 2 ) would also be produced.
  • the batch can comprise one or more of the following components in the following amounts, based on the total proportion of the composition of the batch: a) 50-80% by weight, preferably 53-70% by weight, more preferably 55-67% by weight, even more preferably about 59% by weight, granular component in the coarse fraction with a particle size in a range of 0.5-10 mm; b) 5-35% by weight, preferably 7-30% by weight, more preferably 10-30% by weight, even more preferably about 23% by weight, granular component in the fine fraction with a particle size in a range of ⁇ 0.5 mm; c) 0.05-4 wt.%, preferably 0.1-3 wt.%, more preferably 1-2.5 wt.%, even more preferably about 2 wt.%, finely divided Al 2 O 3 ; d) 2-10 wt.%, preferably 3-8 wt.%, more preferably 3.5-6 wt.%, even more preferably about 4.5 wt.%, carbon; e)
  • the invention also relates to a green body produced from a batch according to the invention, preferably a batch according to claim 9 or 10, the green body preferably having an open porosity of about 10-25% by volume, measured according to DIN EN ISO 1927-6, and/or a bulk density in a range from 2.90-3.70 g/cm 3 , preferably about 2.96 g/cm 3 , measured according to DIN EN ISO 1927-6.
  • the invention further relates to a method for producing a refractory material according to the invention, preferably a refractory material according to one of claims 1 to 8, the method comprising the following steps: i. providing a batch according to the invention, preferably according to one of claims 9 or 10; ii.
  • step i. starting from a dry mass (preferably comprising components a) to e)), which is produced by mixing with silica sol (silica in aqueous colloidal suspension; comprising component f)).
  • silica sol sica in aqueous colloidal suspension; comprising component f)
  • the production of the green body from the offset in step ii. involves casting and/or molding.
  • the invention furthermore also relates to a refractory material which has a needle-like structure and comprises a combination of a first phase, a second phase and a third phase, wherein the first phase comprises 2-10 wt.% C, ⁇ 5 wt.% N, 30-40 wt.% O, 50-70 wt.% Al and ⁇ 5 wt.% Si, based on the total proportion of the first phase, the second phase comprises >1 wt.% C, 3-8 wt.% N, 25-35 wt.% O, 55-65 wt.% Al and ⁇ 5 wt.% Si, based on the total proportion of the second phase, the third phase comprises ⁇ 7 wt.% C, 14-28 wt.% N, 10-15 wt.% O, 52-63 wt.% Al and ⁇ 20 wt.% Si, based on the total proportion of the third phase, produced by a method according to the invention, preferably a method according to claim 12.
  • the subject of the invention also relates to the use of a refractory material according to the invention, preferably according to one of claims 1 to 8, of a green body produced from a batch according to one of claims 9 to 10 for the production of refractory products for steel applications, in particular steel ladles, distributors, perforated bricks, CAS-OB bells, refractory products for the pig iron sector, in particular cast products, and/or refractory products for the flow control sector, in particular slide plates, interchangeable spouts, shadow pipes, plugs, spouts, immersion pipes, inner sleeves, weirs, dams, impact pots and nozzles.
  • a refractory material according to the invention preferably according to one of claims 1 to 8, of a green body produced from a batch according to one of claims 9 to 10 for the production of refractory products for steel applications, in particular steel ladles, distributors, perforated bricks, CAS-OB bells, refractory products for the pig iron sector
  • products in the flow control area are understood to mean refractory products that make it possible, for example, to contain liquid metal or steel products or to direct or prevent their flow.
  • Products in the flow control area require not only good physical properties, such as high strength, but also good processing properties of the mass to be processed in order to be able to produce the components, some of which have complex shapes.
  • a significant advantage of flow control products, preferably based on cast products, compared to ISO-pressed products, is seen in a significant reduction in costs.
  • a further advantage of the invention is therefore that with the batch according to the invention and/or the method according to the invention, not only refractory materials with very good physical properties, such as high hot strength, etc., can be obtained, but also good processing properties of the mass to be processed for the production of more complex components, in particular by casting.
  • Fig. 1 a photo of the fireproof material according to the invention taken by means of light microscopy.
  • Fig. 2 shows a photo of a partial area shown in Fig. 1 produced by means of scanning electron microscopy.
  • Fig. 3 a scanning electron microscopy image of another partial area of the refractory material shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 a photo of the fireproof material according to the invention taken by means of light microscopy.
  • Fig. 2 shows a photo of a partial area shown in Fig. 1 produced by means of scanning electron microscopy.
  • Fig. 3 a scanning electron microscopy image of another partial area of the refractory material shown in Fig. 1.
  • Fig. 4 a further image of the refractory material according to the invention using light microscopy.
  • Fig. 5 a scanning electron microscopy image of an area of the refractory material according to the invention.
  • Fig. 6 a scanning electron microscopy image of the other area marked in Fig. 4.
  • Fig. 7 a further image of the refractory material according to the invention using light microscopy.
  • Fig. 8 a scanning electron microscopy image of the refractory material from Fig. 7.
  • Fig. 9 the thermal shock resistance of the refractory material using a plug cold start test.
  • Fig. 10 the thermal shock resistance of the refractory material using a further test for reusability.
  • Fig. 10 the thermal shock resistance of the refractory material using a further test for reusability.
  • a refractory material according to the invention (left) compared to that of a known refractory material (right).
  • Fig. 12 the results of a test with the refractory material according to the invention on the softening behavior under pressure (pressure softening).
  • Production of a refractory material The present invention explains how a refractory material according to the invention can be produced starting from a batch according to the invention.
  • a batch was produced comprising the following components: 58.6 wt.% granular component consisting of sintered alumina in the coarse fraction with a particle size in the range 0.5-10 mm 9.2 wt.% sintered alumina ( ⁇ 0.5 mm) 14.0 wt.% corundum ( ⁇ 0.2 mm) 1.9 wt.% calcined alumina 1A 2.3 wt.% graphite Hunan 80/200 GBK 2.3 wt.% carbon black Thermal pearled 4.7 wt.% metallic aluminum powder (Al met) ( ⁇ 0.063 mm) 7.0 wt.% silica sol (silica in aqueous colloidal suspension), with 40 wt.% solids content (proportion of SiO 2 particles), based on the total weight of the silica sol (the aqueous colloidal silica suspension).
  • the batch was obtained by mixing a silica sol (silica in aqueous colloidal suspension) containing SiO 2 nanoparticles with a dry mass that included the other components of the batch.
  • a green body was then produced from this batch by casting.
  • the green body was then heated to a temperature of 1500°C to obtain the finished refractory material.
  • Physical properties The physical properties of a green body according to the invention and of a refractory material according to the invention are shown below. For comparison, the physical data of a known material not according to the invention (DELTEK A115 from RHI Magnesita) are also given. Table 1: physical properties of a green body according to the invention, a refractory material according to the invention and a comparison material.
  • Material according to the invention Comparative material (DELTEK A115) Green body after drying at 110°C, according to standard DIN EN ISO 1927-5 Bulk density (DIN EN ISO 1927-6) 2.96 2.53 [g/cm 3 ] Open porosity (DIN EN ISO 14.0 17.3 1927-6) [Vol.%] Cold compressive strength (DIN EN ISO 35.0 - 1927-6) [MPa] Cold bending strength (DIN EN ISO 5.0 8.4 1927-6) [MPa] Hot bending strength at 1500°C in a reducing atmosphere (with samples cast according to DIN EN ISO 1927-5, in the format 130x20x20mm, measuring principle according to ISO 5013) [MPa] after heating to 1000°C in reducing atmosphere, according to DIN EN ISO 1927-5 Bulk density (DIN EN ISO 1927-6) 3.0 - [g/cm 3 ] Open porosity (DIN EN ISO 13.0 - 1927-6) [Vol.%] Cold compressive strength (DIN EN ISO 170.0 - 1927-6) [
  • the considerably lower level of thermal conductivity of the refractory material according to the invention ensures better insulation properties and thus has a positive effect on the flow properties of the material, as undesirable clogging can be prevented.
  • Clogging is the accumulation of solid components or Particles in a component or pouring system that can lead to a disruption in the casting process and thus to a reduced casting performance of the refractory material.
  • Measurement methods The geometry D specified in this standard was used for the measurements in accordance with DIN EN ISO 1927-6. The refractory material was examined using light and scanning electron microscopy. Light microscopic examinations were carried out using a NIKON Eclipse LV150.
  • Fig. 1 shows a photo of a refractory material according to the invention using light microscopy, from which the needle-like structure of the material can be seen. In particular, areas with hole-like or circular-looking structures can also be seen, in which the needle-like structures of the material are preferably formed.
  • the needles preferably have a small thickness in a range of 0.01-8 ⁇ m, more preferably 0.2-5 ⁇ m. It is assumed that the fine needles that form in many areas are most likely responsible for the very good thermal shock resistance of the refractory material. In addition, it is assumed that the circular structures in the refractory material can prevent crack propagation.
  • Fig. 2 shows a scanning electron microscopy image of the refractory material from Fig. 1, with Fig. 2 showing the right-hand area marked in Fig. 1. The needle-like structure of the material is even more clearly visible in Fig. 2.
  • Fig. 2 shows areas 1 and 2, which correspond to the first phase, in particular the Al 4 O 4 C phase.
  • FIG. 3 also shows a scanning electron microscopy image of the refractory material from Fig. 1.
  • the section shown in Fig. 3 corresponds to the left-hand area marked in Fig. 1.
  • the section shows a structure that appears circular, on the surface or in the middle of which a needle-like structure has formed in situ.
  • phases are present which correspond to the second phase, in particular the Al 28 C 6 N 6 O 21 phase.
  • Fig. 4 shows a further image of the refractory material according to the invention taken by light microscopy, from which further areas with a hole-like structure can be seen in which the needle-like structures of the material have formed in situ.
  • Fig. 5 shows an image of the upper area marked in Fig. 4 taken by scanning electron microscopy.
  • the refractory material also has a needle-like structure in this area.
  • a phase is present which corresponds to the second phase, in particular the Al 28 C 6 N 6 O 21 phase.
  • Fig. 5 also shows the region 2 in which a phase is present which corresponds to the third phase, in particular the SiAl 6 O 2 N 6 phase.
  • Fig. 6 also shows a scanning electron microscopy image of the refractory material from Fig. 4.
  • the section shown in Fig. 6 corresponds to the lower of the areas marked in Fig. 4.
  • the refractory material also has a needle-like structure.
  • the section shows a circular-looking structure, on the surface or in the middle of which a large number of fine needles have formed.
  • a phase is present which corresponds to the second phase, in particular the Al 28 C 6 N 6 O 21 phase.
  • Fig. 6 shows area 2, in which a phase is present which corresponds to the third phase, in particular the SiAl 6 O 2 N 6 phase.
  • Fig. 6 also shows area 3, in which a phase is present which corresponds to the fourth phase, in particular the AlN phase.
  • Fig. 7 shows another image of the refractory material according to the invention taken using light microscopy, from which a circular area can be seen in which the needle-like structure of the refractory material is again present.
  • Fig. 8 again shows an image of the refractory material with a needle-like structure shown in Fig.
  • Fig. 8 shows areas 1 and 3, which correspond to the first phase, in particular the Al 4 O 4 C phase. Furthermore, Fig. 8 also shows areas 2 and 4, which correspond to the third phase, in particular the SiAl 6 O 2 N 6 phase.
  • Tests on thermal shock resistance In the following tests, the thermal shock resistance of the refractory material according to the invention was tested. a. Plug cold start test: In a first test, the refractory material, in the form of a plug, was immersed directly in liquid steel at a temperature of 1650°C without preheating. The refractory material was then removed from the liquid steel and cooled to room temperature. This process was repeated in three cycles.
  • the refractory material according to the invention shows very good thermal shock resistance (see Fig. 9).
  • b. Test for reusability In a further test, the refractory material, in the form of a steel ladle, this time with preheating, was immersed in liquid steel at a temperature of 1650°C. The refractory material was then removed from the liquid steel and cooled to room temperature. This process was repeated in three cycles. The refractory material according to the invention also showed very good thermal shock resistance in this test (see Fig. 10).
  • Test for slag resistance Slag resistance is the ability of the refractory material to withstand the damaging effects of molten slag.
  • the slag resistance is determined by the volume or weight loss of a refractory material when exposed to slag.
  • a known refractory material for steel pans (COMPRIT 185HMV from RHI Magnesita) (Fig. 11, right) was also tested as a comparison material.
  • the refractory material according to the invention showed very good slag resistance, particularly in comparison to the known refractory material for steel pans (comparison material COMPRIT 185HMV from RHI Magnesita) (cf. Fig. 11).
  • Pressure softening test (softening behavior under pressure):
  • a test was carried out on the refractory material to determine its softening behavior under pressure (pressure softening).
  • the refractory material according to the invention and a known refractory material (ANKO 85MR5A from RHI Magnesita) were used as comparison materials. The test was carried out with a sample cast in accordance with DIN EN ISO 1927-5.
  • the sample was dried at a temperature of 110°C in accordance with DIN EN ISO 1927-5.
  • Test specimen cylinder (height (h): 50 mm, diameter (d): 40 mm, inner bore: 16 mm, measuring method in accordance with ISO 5013)
  • the measurements on the softening behavior under pressure (pressure softening) were carried out in accordance with DIN EN ISO 1893.
  • a load of 0.2 Mpa and a heating rate of 5°C/min in a reducing atmosphere were selected.
  • the result was a T0.5 value of >1700°C. This is the temperature at which the maximum thermal expansion of the test specimen has decreased by 0.5%.
  • the maximum temperature of the measurement is limited to 1700°C.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein feuerfestes Material, das bei einer Temperatur von mindestens 1300°C, vorzugsweise von 1300°C bis 1750°C, thermisch behandelt ist, dass es eine nadelige Struktur aufweist und eine Kombination aus einer ersten Phase, einer zweiten Phase und einer dritten Phase umfasst, wobei: einer ersten Phase, die 2-10 Gew.-% C, <5 Gew.-% N, 30-40 Gew.-% 0, 50-70 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der ersten Phase, umfasst, einer zweiten Phase, die 1-7 Gew.-% C, 3-8 Gew.-% N, 25-35 Gew.-% 0, 55-65 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der zweiten Phase, umfasst, einer dritten Phase, die <7 Gew.-% C, 14-28 Gew.-% N, 10-15 Gew.-% 0, 52-63 Gew.-% Al und <20 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der dritten Phase, umfasst, einen Versatz zum Herstellen des feuerfesten Materials, einen Grünkörper hergestellt aus einem Versatz, ein Verfahren zum Herstellen eines feuerfesten Materials sowie die Verwendung solcher.

Description

07.12.2023/NL Feuerfestes Material, Verfahren zur dessen Herstel- lung und Verwendung desselben Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuerfestes Material, einen Versatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials, ei- nen Grünkörper hergestellt aus einem Versatz, ein Verfahren zum Herstellen eines feuerfesten Materials sowie die Verwen- dung von solchen. Feuerfeste Materialien finden zum Beispiel in industriellen Hochtemperaturverfahren Anwendung und müssen daher auch unter widrigen Umständen und bei sehr hohen Temperaturen stabil bleiben. Sie werden zum Beispiel in der Stahlindustrie verwendet, wo sie unter anderem zur Herstellung von Erzeugnissen wie Funkti- onalprodukten (z.B. Lochsteine oder Pralltöpfe) und/oder von Erzeugnissen für die Zustellung und/oder Instandhaltung von Stahlpfannen, Verteilern und anderen metallurgischen Aggrega- ten dienen. Solche mit Erzeugnissen aus feuerfesten Materia- lien zugestellte metallurgische Aggregate werden wiederum zur Aufnahme und Verarbeitung von geschmolzenem Stahl und anderen flüssigen Metallprodukten verwendet. Feuerfeste Materialien halten somit andere Stoffe und Gemenge während ihrer Verbren- nung, Umwandlung, Schmelze, Sprengung, Verfeuerung, Einschmel- zung und Formung sicher und müssen daher thermischer, mechani- scher und chemischer Belastung standhalten. Es ist daher erstrebenswert, ein feuerfestes Material mit gu- ten physikalischen Eigenschaften, wie zum Beispiel hoher Fes- tigkeit und hoher Temperaturwechselbeständigkeit, bereitzu- stellen, mit dem eine Vielzahl unterschiedlicher feuerfester Erzeugnisse hergestellt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein feuerfestes Material bereitzustellen, das sehr gute physi- kalische Eigenschaften, wie insbesondere eine sehr gute Heiß- festigkeit bzw. Heißabrasionsbeständigkeit, eine gute Tempera- turwechselbeständigkeit und eine niedrige thermische Leitfä- higkeit, aufweist. Des Weiteren soll es auch möglich sein, das feuerfeste Material für eine Vielzahl von unterschiedlichen feuerfesten Erzeugnissen, insbesondere auch komplexeren, ver- gossenen Erzeugnissen, nutzen zu können. Daher ist es auch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das feuerfeste Mate- rial mit seinen vorteilhaften Eigenschaften ausgehend von ei- nem Versatz erhalten werden kann, der vorteilhafte Verarbei- tungseigenschaften, wie insbesondere gute Fließeigenschaften, aufweist. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein feuerfestes Mate- rial, das bei einer Temperatur von mindestens 1300°C, vorzugs- weise von 1300° bis 1750°C, thermisch behandelt ist, dass es eine nadelige Struktur aufweist und eine Kombination aus aus einer ersten Phase, einer zweiten Phase und einer dritten Phase umfasst, wobeidie erste Phase, die 2-10 Gew.-% C, <5 Gew.-% N, 30-40 Gew.-% O, 50-70 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der ersten Phase, umfasst, die zweite Phase, die >1 Gew.-% C, 3-8 Gew.-% N, 25-35 Gew.-% O, 55-65 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtan- teil der zweiten Phase, umfasst, die dritte Phase, die <7 Gew.-% C, 14-28 Gew.-% N, 10-15 Gew.-% O, 52-63 Gew.-% Al und <20 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamt- anteil der dritten Phase, umfasst. Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Be- griffe erläutert. Der Begriff „feuerfestes Material“ wird in der vorliegenden Anmeldung so verwendet, wie er dem Fachmann aus dem Stand der Technik geläufig ist. Es handelt sich also um ein Material, das feuer- und hochtemperaturbeständig ist. Das feuerfeste Ma- terial wird vorzugsweise aus anorganischen Rohstoffmaterialien hergestellt. Insbesondre kann das Material hohen Temperaturen von mindestens 1500°C oder höher, standhalten, ohne zu erwei- chen. Das Material weist vorzugsweise einen Kegelfallpunkt größer SK 17 (= ISO 150) auf, welches in etwa einer Temperatur von 1500°C entspricht (vgl. DIN 51060). Der Kegelfallpunkt kann nach ISO 528 und DIN EN 993-12 bestimmt werden. Das Mate- rial ist somit geeignet, eine gewisse Zeitdauer mit flüssigen Metall- und Stahlprodukten in Kontakt stehen zu können, ohne dabei selbst seine äußere Form zu verlieren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei einem „Versatz“ um eine formlose bzw. ungeformte Masse, die zur Her- stellung des feuerfesten Materials verwendet wird. Der Begriff „Grünkörper“ wird in der vorliegenden Anmeldung so verwendet, wie es dem Fachmann aus dem Stand der Technik ge- läufig ist. Es handelt sich somit um eine geformte oder in Form vergossene, aber ungebrannte Masse, die sich noch einfach bearbeiten lässt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei einer „Phase“ um einen räumlichen Bereich in einem Festkörper, wel- cher sich sowohl chemisch als auch morphologisch (d.h. durch Form, Gestalt und Struktur) von seiner Umgebung unterscheidet. Vorzugsweise umfasst die erste Phase 2-10 Gew.-% C, 0,001-5 Gew.-% N, 30-40 Gew.-% O, 50-70 Gew.-% Al und 0,001-5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der ersten Phase. Vorzugsweise umfasst die zweite Phase, die 1-7 Gew.-% C, 3-8 Gew.-% N, 25-35 Gew. % O, 55-65 Gew.-% Al und 0,001-5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der zweiten Phase. Vorzugsweise umfasst die dritte Phase 0,001-7 Gew.-% C, 14-28 Gew.-% N, 10-15 Gew.-% O, 52-63 Gew.-% Al und 0,001-20 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der dritten Phase. Erfindungsgemäß ist, dass das feuerfeste Material eine Kombi- nation der ersten Phase, der zweiten Phase und der dritten Phase umfasst. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die erste Phase Al4O4C umfasst oder aus Al4O4C besteht. Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die zweite Phase Al28C6N6O21 umfasst oder aus Al28C6N6O21 besteht. Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die dritte Phase SiAl6O2N6 umfasst. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die dritte Phase eine Verbindung ausgewählt aus SiAl6O2N6, SiAl5O2N5, SiAl4O2N4, Si3Al7O3N9 und Gemischen hiervon umfasst. Bevorzugt umfasst die dritte Phase SiAl6O2N6. Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die dritte Phase aus einer Verbindung ausgewählt aus SiAl6O2N6, SiAl5O2N5, SiAl4O2N4, Si3Al7O3N9 und Gemischen hiervon besteht. Das feuerfeste Material kann eine vierte Phase umfassen, wobei die vierte Phase <5 Gew.-% C, 26-36 Gew.-% N, <8 Gew.-% O, 56- 66 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der vierten Phase, umfasst und die vierte Phase vorzugsweise AlN umfasst oder aus AlN besteht. Ferner kann die vierte Phase 0,001-5 Gew.-% C, 26-36 Gew.-% N, 0,001-8 Gew.-% O, 56-66 Gew.-% Al und 0,001-5 Gew.-% Si, bezo- gen auf den Gesamtanteil der vierten Phase, umfassen. Das Vorhandensein der nadeligen Struktur bzw. Phasen mit nade- liger Struktur ist vorzugsweise mittels Rasterelektronenmikro- skopie bestimmbar. Bevorzugt ist die Zusammensetzung der Phasen mittels Raster- elektronenmikroskopie (REM), bei einer Anregungsspannung von 10 kV und einen Probenstrom von 1 nA mit einem energiedisper- siven Detektor, bestimmt. Die nadelige Struktur weist bevorzugt Nadeln einer Länge in einem Bereich von 0,1-50 µm, vorzugsweise 0,1-30 µm, weiter vorzugsweise 2-30 µm und/oder einer Dicke in einem Bereich von 0,01-8 µm, vorzugsweise 0,2-5 µm, gemessen mittels Raster- elektronenmikroskopie, bei einer Anregungsspannung von 10 kV und einen Probenstrom von 1 nA, auf. Bevorzugt ist ein minimales Verhältnis von Längen zu Dicken (zumindest für einen Teil) der Nadeln mindestens 4:1. Bevor- zugt weisen mindestens 20%, bevorzugter mindestens 40% der Na- deln der nadeligen Struktur ein minimales Verhältnis der Län- gen zu Dicken von mindestens 4:1 auf. Bevorzugt weisen mindes- tens 20%, bevorzugter mindestens 40% der Nadeln der nadeligen Struktur in einem Bereich von wenigstens 1000 μm x 1000 μm ein minimales Verhältnis der Längen zu Dicken der Nadeln von min- destens 4:1 auf. Dieses kann mittels Rasterelektronenmikrosko- pie, bei einer Anregungsspannung von 10 kV und einen Proben- strom von 1 nA bestimmt werden. Ferner weist das feuerfeste Material vorzugsweise lochartige (bzw. an Anschliffen kreisförmig erscheinende) Strukturen auf. Bevorzugt weisen die lochartigen oder kreisförmig erscheinen- den Strukturen einen (überwiegenden) Teil der nadeligen Struk- turen auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein (über- wiegender) Teil der Nadeln an den Oberflächen der lochartigen bzw. kreisförmig erscheinenden Strukturen ausgebildet. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass ein Anteil der Phasen mit nadeliger Struktur mindestens 0,01 Gew.-% vorzugsweise 0,1 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtanteil des feuerfesten Mate- rials, beträgt. Das feuerfeste Material weist bevorzugt eine offene Porosität in einem Bereich von 10,0-25,0 Vol.%, gemessen nach DIN EN ISO 1927-6, und/oder eine Rohdichte in einem Bereich von 2,95- 3,70 g/cm3, gemessen nach DIN EN ISO 1927-6, auf. Bevorzugt handelt es sich bei dem feuerfesten Material um feu- erfeste Funktionalprodukte, bevorzugter feuerfeste Guss- und/oder Presserzeugnisse, noch bevorzugter feuerfeste Erzeug- nisse im Flow-Control-Bereich, noch weiter bevorzugter Schie- berplatten, Wechselausgüsse, Schattenrohre, Stopfen, Tauch- rohre, Innenhülsen, Wehre, Dämme, Pralltöpfe und Düsen. Dabei soll der Begriff „Funktionalprodukt“ im Rahmen der vorliegen- den Erfindung derart verstanden werden, dass es sich dabei um ein Erzeugnis handelt, welches in Teilen oder vollständig aus dem feuerfesten Material hergestellt wird und einer Formge- bung, durch Vergießen und/oder Formen, unterworfen wurde. Die Erfindung hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße feu- erfeste Material sehr gute physikalische Eigenschaften auf- weist. Insbesondere zeigt das feuerfeste Material zum Beispiel eine sehr gute Heißfestigkeit / Heißabrasionsbeständigkeit und zugleich auch eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit. Das erfindungsgemäße feuerfeste Material ist hochtemperaturbe- ständig und kann Temperaturen von mindesten 1700°C standhal- ten, ohne zu erweichen. Es weist eine nadelige Struktur mit sehr stabilen Phasen auf, die sich in-situ bilden. Die feinen Nadeln, die sich in vielen Bereichen des Materials bilden, sind höchstwahrscheinlich für die gute Temperaturwechselbe- ständigkeit verantwortlich. Des Weiteren zeigt das erfindungsgemäße feuerfeste Material eine geringe thermische Wärmeleitfähigkeit. Dieses hat nicht nur den Vorteil, dass das feuerfeste Material gute Isolations- eigenschaften aufweist, sondern führt auch dazu, dass die Gießleistung der aus dem feuerfesten Material erhaltenen Er- zeugnisse verbessert wird. Denn eine geringe thermische Wärme- leitfähigkeit des Materials führt dazu, dass eine Anlagerung fester Bestandteile oder Teilchen an das feuerfeste Material, d.h. unerwünschtes „Clogging“, vermieden wird. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Versatz zum Herstellen eines erfindungsgemäßen feuerfesten Materials, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Versatz die fol- genden Bestandteile umfasst: a) Körnige Komponente im Grobanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von 0,5-10 mm, ausgewählt aus MA-Spinell, Sintertonerde, Edelkorund, Braunkorund, Graukorund, Mullit, Bauxit, Andalusit, SiC, Schamotte, zirkoniumhaltige Kompo- nenten und Gemischen hiervon; b) Körnige Komponente im Feinanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von <0,5 mm, ausgewählt aus Sintertonerde, Edelkorund, zirkoniumhaltige Komponenten und Gemischen hiervon; c) Feinteiliges Al2O3, vorzugsweise kalzinierter Tonerde im Feinanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von <0,5 mm; d) Kohlenstoff, vorzugsweise Graphit und/oder Ruß, weiter vor- zugsweise ein Gemisch aus Graphit und Ruß, noch weiter vor- zugsweise ein Gemisch aus Graphit und Ruß mit einem Misch- verhältnis in einem Bereich von 1:2 bis 2:1, noch weiter vorzugsweise ein Gemisch aus Graphit und Ruß mit einem Mischverhältnis von 1:1; e) metallisches Aluminiumpulver (Al-Pulver); und f) Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspen- sion), vorzugsweise Kieselsäure enthaltend SiO2-Nanoparti- kel in wässriger kolloidaler Suspension. Der erfindungsgemäße Versatz wird vorzugsweise aus einer Tro- ckenmasse (vorzugsweise umfassend Bestandteile a) bis e)) durch das Mischen mit Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kol- loidaler Suspension; umfassend Bestandteil f)) hergestellt. In der Trockenmasse liegen die Bestandteile chemisch unverändert vor. Erst durch Zugabe des Kieselsols (der Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspension) kommt es zu einer Bindung der Masse, die auf einer sog. Sol-Gel-Reaktion basiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Versatz somit bereits sämtliche Bestandteile, die für die Herstellung des feuerfesten Materials vorhanden sein müssen. Der Versatz umfasst die körnige Komponente im Grobanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von 0,5-10 mm, ausgewählt aus MA-Spinell, Sintertonerde, Edelkorund, Braunkorund, Grau- korund, Mullit, Bauxit, Andalusit, SiC, Schamotte, zirkonium- haltige Komponenten und Gemischen hiervon. Bevorzugt wird die körnige Komponente im Grobanteil aus einer Gruppe von nicht- basischen Komponenten ausgewählt. Mit der Verwendung von nicht-basischen Komponenten gehen eine bessere Verarbeitbar- keit sowie eine vorteilhaftere Härtungszeit nach Mischen mit dem Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspen- sion) einher. Denn in der Regel wird der Bindungsprozess (sog. Sol-Gel-Prozess) durch basische Komponenten beschleunigt. Der Versatz umfasst zudem die körnige Komponente im Feinanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von <0,5 mm. Diese dient insbesondere zur Matrixfüllung. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass die körnige Komponente im Feinanteil die Fließeigenschaften des Versatzes, insbesondere beim Gie- ßen, positiv beeinflusst. Ferner umfasst der Versatz Kohlenstoff. Kohlenstoff ist als Quelle für die Ausbildung der in-situ gebildeten Phasen unver- zichtbar. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt ein Ge- misch aus Graphit und Ruß mit einem Mischverhältnis in einem Bereich von 1:2 bis 2:1, bevorzugter ein Gemisch aus Graphit und Ruß mit einem Mischverhältnis von 1:1 vor. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr guter Kompromiss zwischen den erzielten physikalischen Eigenschaften des feuerfesten Materials und den Verarbeitungseigenschaften des Versatzes. Dabei konnte festge- stellt werden, dass Graphit eher einen positiven Einfluss auf die Benetzungseigenschaften (und somit die Infiltrations- und Verschlackungsbeständigkeit) hat, während der reaktivere Ruß die Bildung der in-situ gebildeten Phasen positiv beeinflusst. Des Weiteren umfasst der Versatz Metallpulver enthaltend Alu- minium. Als Metalllegierung kann beispielsweise eine Al-Si-Le- gierung (mit ca. 12% Si) in Pulverform eingesetzt werden. Der Versatz kann jedoch anstelle der Legierung eine Mischung aus pulverförmigen Al-met und Si-met umfassen. Der Versatz umfasst metallisches Aluminium-Pulver. Das Aluminium hat insbesondere die vorteilhafte Funktion, den Abbau (bzw. die Oxidation) von Kohlenstoff zu verhindern. Vorzugsweise weist das Pulver eine Partikelgröße <0,1 mm, weiter vorzugsweise <0,075 mm, noch weiter vorzugsweise <0,065 mm auf. Des Weiteren umfasst der Versatz Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspension), vorzugsweise Kieselsäure enthaltend SiO2-Nanopartikel in wässriger kolloidaler Suspen- sion. Hierbei handelt es sich um eine Suspension von feinen amorphen, nicht porösen und typischerweise kugelförmigen Kie- selsäurepartikeln in einer wässrigen Phase. Kolloidale Kiesel- säure ist nicht dasselbe wie übliche (getrocknete) Kieselsäure (z.B. (dried) fumed silica). Das Kieselsol (die Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspension) dient insbesondere als An- mischflüssigkeit und Bindemittel für das feuerfeste Material. Bevorzugt ist ein Feststoffanteil (Anteil an SiO2-Partikel) im Kieselsol (in der wässrigen kolloidalen Kieselsäuresuspension) in einem Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, bevorzugter 30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kieselsols. Der Ersatz einer üblichen Kieselsäure mit Wasser gegen ein Kieselsol, also eine Kieselsäure in wässriger kolloidaler Sus- pension, ist von erheblichem Vorteil. Denn bei der Verwendung von üblicher Kieselsäure würde das Metall (Aluminium) nach dem Mischen der Bestandteile in bestimmten pH-Bereichen mit Wasser reagieren. Diese Reaktion ist stark exotherm, und es würde da- bei zudem Wasserstoffgas (H2) entstehen. Des Weiteren würde sich beim Einsatz von Aluminium im Randbereich eine Alumini- umoxidschicht (Al2O3) bilden. Diese Reaktionen gilt es zu ver- meiden. Denn zum einen ist die Bildung von H2 aus Sicherheits- gründen nachteilhaft, zum anderen würde weniger Aluminium für die in-situ gebildeten Phasen zur Verfügung stehen. Des Weite- ren würde es aber auch aufgrund der exothermen Reaktion und Gasbildung zur Bildung von Rissen und Lagen im Grünkörper kom- men. Dieses wird durch den Einsatz eines Kieselsols, also ei- ner kolloidalen Kieselsäure bzw. einer kolloidalen Kieselsäu- resuspension verhindert. Der Versatz kann ein oder mehrere der folgenden Bestandteile in den folgenden Mengen, bezogen auf den Gesamtanteil der Zu- sammensetzung des Versatzes, umfassen: a) 50-80 Gew.-%, vorzugsweise 53-70 Gew.-%, weiter vorzugs- weise 55-67 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 59 Gew.-%, körnige Komponente im Grobanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von 0,5-10 mm; b) 5-35 Gew.-%, vorzugsweise 7-30 Gew.-%, weiter vorzugs- weise 10-30 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 23 Gew.-%, körnige Komponente im Feinanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von <0,5 mm; c) 0,05-4 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-3 Gew.-%, weiter vorzugs- weise 1-2,5 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 2 Gew.-%, feinteiliges Al2O3; d) 2-10 Gew.-%, vorzugsweise 3-8 Gew.-%, weiter vorzugsweise 3,5-6 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 4,5 Gew.-%, Kohlenstoff; e) 2-8 Gew.-%, vorzugsweise 3-7 Gew.-%, weiter vorzugsweise 4-6 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 5 Gew.-%, ein metallisches Aluminiumpulver (Al-Pulver); f) 4-15 Gew.-%, vorzugsweise 5-12 Gew.-%, weiter vorzugs- weise 6-8 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 7 Gew.-%, Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspen- sion), bevorzugt Kieselsäure enthaltend SiO2-Nanopartikel in wässriger kolloidaler Suspension, wobei der Feststoff- anteil (Anteil der SiO2-Partikel) vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, weiter vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kieselsols (der wässrigen kolloidalen Kieselsäuresuspension), liegt. Gegenstand der Erfindung ist zudem auch ein Grünkörper, herge- stellt aus einem erfindungsgemäßen Versatz, vorzugsweise einem Versatz nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Grünkörper vorzugs- weise eine offene Porosität von etwa 10-25 Vol.%, gemessen nach DIN EN ISO 1927-6, und/oder eine Rohdichte in einem Be- reich von 2,90-3,70 g/cm3, vorzugsweise etwa 2,96 g/cm3, gemes- sen nach DIN EN ISO 1927-6, aufweist. Gegenstand der Erfindung ist ferner auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen feuerfesten Materials, vor- zugsweise eine feuerfesten Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: i. Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Versatzes, vorzugs- weise nach einem der Ansprüche 9 oder 10; ii. Herstellen eines Grünkörpers aus dem Versatz, und iii. Erhitzen des Grünkörpers auf eine Temperatur von mindes- tens 1300°C, vorzugsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von 1300°C bis 1750°C. Dabei erfolgt das Bereitstellen des erfindungsgemäßen Versat- zes in Schritt i. vorzugsweise ausgehend von einer Trocken- masse (vorzugsweise umfassend Bestandteile a) bis e)), welche durch das Mischen mit Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kol- loidaler Suspension; umfassend Bestandteil f)) hergestellt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Herstellen des Grünkör- pers aus dem Versatz in Schritt ii. um ein Vergießen und/oder Formen. Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren auch ein feuerfestes Material, das eine nadelige Struktur aufweist und eine Kombi- nation aus einer ersten Phase, einer zweiten Phase und einer dritten Phase umfasst, wobei die erste Phase, die 2-10 Gew.-% C, <5 Gew.-% N, 30-40 Gew.-% O, 50-70 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtan- teil der ersten Phase, umfasst, die zweite Phase, die >1 Gew.-% C, 3-8 Gew.-% N, 25-35 Gew.-% O, 55-65 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtan- teil der zweiten Phase, umfasst, die dritte Phase, die <7 Gew.-% C, 14-28 Gew.-% N, 10-15 Gew.-% O, 52-63 Gew.-% Al und <20 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamt- anteil der dritten Phase, umfasst, hergestellt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugs- weise ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Verwendung eines erfindungsgemäßen feuerfesten Materials, vorzugsweise nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 8, eines Grünkörpers hergestellt aus einem Versatz nach einem der Ansprüche 9 bis 10 zur Herstel- lung von feuerfesten Erzeugnissen für Stahlanwendungen, insbe- sondere Stahlpfanne, Verteiler, Lochsteine, CAS-OB-Glocken, feuerfeste Erzeugnisse für den Roheisenbereich, insbesondere Gusserzeugnissen, und/oder feuerfeste Erzeugnissen für den Flow-Control-Bereich, insbesondere Schieberplatten, Wech- selausgüssen, Schattenrohre, Stopfen, Ausgüsse Tauchrohre, In- nenhülsen, Wehre, Dämme, Pralltöpfe und Düsen. Im Rahmen der Erfindung werden unter Produkten im Flow-Con- trol-Bereich, feuerfeste Erzeugnisse verstanden, die es ermög- lichen zum Beispiel flüssige Metall- oder Stahlprodukte zu enthalten oder den Fluss dieser zu lenken oder zu verhindern. Produkte im Flow Control-Bereich benötigen neben guten physi- kalischen Eigenschaften, wie einer hohen Festigkeit, auch gute Verarbeitungseigenschaften der zu verarbeitenden Masse, um die zum Teil komplex geformten Bauteile herstellen zu können. Ein wesentlicher Vorteil der Flow-Control-Produkte, vorzugsweise basierend auf gegossenen Produkten, im Vergleich zu ISO-ge- pressten Produkten, wird in einer erheblichen Kostenreduzie- rung gesehen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht somit darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Versatz und/oder dem erfindungsgemä- ßen Verfahren nicht nur feuerfeste Materialien mit sehr guten physikalischen Eigenschaften, wie einer hohen Heißfestigkeit usw., erhalten werden können, sondern auch gute Verarbeitungs- eigenschaften der zu verarbeitenden Masse für die Herstellung komplexerer Bauteile, insbesondere auch durch Vergießen, er- zielt werden können. Die Erfindung wird nun anhand einiger vorteilhafter Ausfüh- rungsformen unter Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigt: Fig. 1: eine Aufnahme des erfindungsgemäßen feuerfesten Mate- rials mittels Lichtmikroskopie. Fig. 2: zeigt eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Aufnahme eines in Fig. 1 gezeigten Teilbereichs. Fig. 3: eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Auf- nahme eines weiteren Teilbereichs des in Fig. 1 gezeig- ten feuerfesten Materials. Fig. 4: eine weitere Aufnahme des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials mittels Lichtmikroskopie. Fig. 5: eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Auf- nahme eines Bereiches des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials. Fig. 6: eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Auf- nahme des anderen in Fig. 4 markierten Bereiches. Fig. 7: eine weitere Aufnahme des erfindungsgemäßen feuerfesten Materials mittels Lichtmikroskopie. Fig. 8: eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Auf- nahme des feuerfesten Materials aus Fig. 7. Fig. 9: die Temperaturwechselbeständigkeit des feuerfesten Ma- terials mittels Stopfen-Kaltstart-Versuch. Fig. 10: die Temperaturwechselbeständigkeit des feuerfesten Ma- terials mittels eines weiteren Versuches zur Wiederver- wendbarkeit. Fig. 11: die Schlackebeständigkeit des erfindungsgemäßen feuer- festes Materials (links) im Vergleich zu der eines be- kannten feuerfesten Materials (rechts). Fig. 12: die Ergebnisse eines Versuches mit dem erfindungsge- mäßen feuerfesten Material zum Erweichungsverhalten unter Druck (Druckerweichen). Herstellung eines feuerfesten Materials: Vorliegend wird erläutert, wie ein erfindungsgemäßes feuerfes- tes Material ausgehend von einem erfindungsgemäßen Versatz hergestellt werden kann. Zunächst wurde ein Versatz, umfassend die folgenden Bestand- teile hergestellt: 58,6 Gew.-% Körnige Komponente bestehend aus Sintertonerde im Grobanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von 0,5-10 mm 9,2 Gew.-% Sintertonerde (<0,5 mm) 14,0 Gew.-% Edelkorund (<0,2 mm) 1,9 Gew.-% kalzinierte Tonerde 1A 2,3 Gew.-% Graphit Hunan 80/200 GBK 2,3 Gew.-% Russ Thermal geperlt 4,7 Gew.-% metallisches Aluminiumpulver (Al met) (<0,063 mm) 7,0 Gew.-% Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspension), mit 40 Gew.-% Feststoffanteil (Anteil der SiO2-Partikel), bezogen auf das Gesamtgewicht des Kieselsols (der wässrigen kolloidalen Kiesel- säuresuspension). Der Versatz wurde erhalten, indem ein Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kolloidaler Suspension), enthaltend SiO2-Nanopar- tikel, mit einer Trockenmasse, welche die übrigen Bestandteile des Versatzes umfasste, gemischt wurde. Aus diesem Versatz wurde dann durch Vergießen ein Grünkörper hergestellt. Im An- schluss wurde der Grünkörper auf eine Temperatur von 1500°C erhitzt, um das fertige feuerfeste Material zu erhalten. Physikalische Eigenschaften: Im Folgenden werden die physikalischen Eigenschaften eines er- findungsgemäßen Grünkörpers und eines erfindungsgemäßen feuer- festen Materials wiedergegeben. Als Vergleich werden zusätz- lich die physikalischen Daten eines bekannten, nicht erfin- dungsgemäßen Materials (DELTEK A115 von RHI Magnesita) angege- ben. Tabelle 1: physikalische Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Grünkörpers, eines erfindungsgemäßen feuerfesten Materials und eines Vergleichsmaterials. Erfindungs- Vergleichs- gemäßes Ma- Material terial (DELTEK A115) Grünkörper nach Trocknen bei 110°C, gemäß Norm DIN EN ISO 1927-5 Rohdichte (DIN EN ISO 1927-6) 2,96 2,53 [g/cm3] offene Porosität (DIN EN ISO 14,0 17,3 1927-6) [Vol.%] Kaltdruckfestigkeit (DIN EN ISO 35,0 - 1927-6) [MPa] Kaltbiegefestigkeit (DIN EN ISO 5,0 8,4 1927-6) [MPa] Heißbiegefestigkeit bei 1500°C in 17,0 8,0 reduzierender Atmosphäre (mit gem. DIN EN ISO 1927-5 gegossenen Proben, im Format 130x20x20mm, Messprinzip gemäß ISO 5013) [MPa] nach Erhitzen auf 1000°C in reduzierender Atmosphäre, gemäß DIN EN ISO 1927-5 Rohdichte (DIN EN ISO 1927-6) 3,0 - [g/cm3] offene Porosität (DIN EN ISO 13,0 - 1927-6) [Vol.%] Kaltdruckfestigkeit (DIN EN ISO 170,0 - 1927-6) [MPa] Kaltbiegefestigkeit (DIN EN ISO 24,0 - 1927-6) [MPa] nach Erhitzen auf 1500°C in reduzierender Atmosphäre, gemäß DIN EN ISO 1927-5 Rohdichte (DIN EN ISO 1927-6) 3,0 - [g/cm3] offene Porosität (DIN EN ISO 13,0 - 1927-6) [Vol.%] Kaltdruckfestigkeit (DIN EN ISO 140 - 1927-6) [MPa] Kaltbiegefestigkeit (DIN EN ISO 24,0 - 1927-6) [MPa] Thermische Leitfähigkeit (nach Dr. Klasse*) [W/mK]: 200°C 5,2 14,7 400°C 5,2 13,7 600°C 4,9 12,4 800°C 4,6 12,0 1000°C 4,7 11,7 *Klasse, F.; Heinz, A.; Hein, J.: Vergleichsverfahren zur Er- mittlung der Wärmeleitfähigkeit keramischer Werkstoffe. Ber. DKG 34 (1957), S. 183 – 189. Tabelle 1 zeigt, dass das erfindungsgemäße feuerfeste Material eine hohe Festigkeit aufweist. Zudem zeigt das feuerfeste Ma- terial nur eine geringe thermische Wärmeleitfähigkeit im Ver- gleich zum bekannten Material. Die erheblich geringere thermi- sche Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäßen feuerfesten Ma- terials sorgt für bessere Isolationseigenschaften und hat so- mit einen positiven Einfluss auf die Fließeigenschaften des Materials, da unerwünschtes Clogging verhindert werden kann. Unter Clogging wird das Anlagern fester Bestandteile bzw. Teilchen in einem Bauteil oder Ausgussystem verstanden, wel- ches zu einer Störung im Gießverlauf und somit zu einer ver- minderten Gießleistung des feuerfesten Materials führen kann. Messmethoden: Bei den Messungen gemäß DIN EN ISO 1927-6 wurde die in dieser Norm spezifizierte Geometrie D verwendet. Das feuerfeste Material wurde mittels Licht- und Rasterelekt- ronenmikroskopie untersucht. Lichtmikroskopische Untersuchun- gen wurden mit einem NIKON Eclipse LV150 durchgeführt. Analy- sen mit dem Rasterelektronenmikroskop wurden mit einem JEOL JSM-6460 bzw. mit einem JEOL JSM-7900F Rasterelektronenmikro- skop durchgeführt. Die Zusammensetzung der einzelnen Phasen konnte mittels Ras- terelektronenmikroskopie bei einer Anregungsspannung von 10 kV und einen Probenstrom von 1 nA mit einem energiedispersiven Detektor bestimmt werden. Die rasterelektronenmikroskopischen Abbildungen wurden mit einem BSE-Detektor erzeugt. Fig. 1 zeigt eine Aufnahme eines erfindungsgemäßen feuerfesten Materials mittels Lichtmikroskopie, aus der die nadelige Struk- tur des Materials ersichtlich ist. Insbesondere sind auch Be- reiche mit lochartig bzw. kreisförmig erscheinenden Strukturen zu erkennen, in denen die nadeligen Strukturen des Materials vorzugsweise ausgebildet sind. Die Nadeln weisen bevorzugt eine geringe Dicke in einem Bereich von 0,01-8 µm, bevorzugter 0,2-5 µm auf. Es wird angenommen, dass die feinen Nadeln, die sich in vielen Bereichen bilden, höchstwahrscheinlich für die sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit des feuerfesten Materials ver- antwortlich sind. Zusätzlich wird angenommen, dass die kreis- förmigen Strukturen in dem feuerfesten Material eine Rissfort- pflanzung verhindern können. Fig. 2 zeigt eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Aufnahme des feuerfesten Materials aus Fig. 1, wobei in Fig. 2 der rechte der in der Fig. 1 markierten Bereiche abgebildet ist. Aus Fig. 2 ist die nadelige Struktur des Materials noch deutlicher ersichtlich. In Fig. 2 sind die Bereiche 1 und 2 gezeigt, die der ersten Phase, insbesondere der Al4O4C-Phase, entsprechen. In Fig. 3 ist ebenfalls eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Aufnahme des feuerfesten Materials aus Fig. 1 gezeigt. Der in Fig. 3 gezeigte Ausschnitt entspricht dem linken der in Fig. 1 markierten Bereiche. Der Ausschnitt zeigt eine kreisför- mig erscheinende Struktur, an deren Oberfläche bzw. in deren Mitte sich eine nadelige Struktur in-situ ausgebildet hat. In den in der Fig. 3 gezeigten Bereichen 1 und 2 sind Phasen vor- handen, die der zweiten Phase, insbesondere der Al28C6N6O21-Phase, entsprechen. Fig. 4 zeigt eine weitere Aufnahme des erfindungsgemäßen feuer- festen Materials mittels Lichtmikroskopie, aus der weitere Be- reiche mit lochartiger Struktur ersichtlich sind, in denen sich die nadeligen Strukturen des Materials in-situ ausgebildet ha- ben. Fig. 5 zeigt dabei eine mittels Rasterelektronenmikroskopie er- zeugte Aufnahme des oberen der in Fig. 4 markierten Bereiche. Auch in diesem Bereich weist das feuerfeste Material eine nade- lige Struktur auf. In dem in der Fig. 5 gezeigten Bereich 1 ist eine Phase vorhanden, die der zweiten Phase, insbesondere der Al28C6N6O21-Phase, entspricht. Des Weiteren ist in Fig. 5 auch der Bereich 2 gezeigt, in dem eine Phase vorhanden ist, die der dritten Phase, insbesondere der SiAl6O2N6-Phase, entspricht. In Fig. 6 ist ebenfalls eine mittels Rasterelektronenmikroskopie erzeugte Aufnahme des feuerfesten Materials aus Fig. 4 gezeigt. Der in Fig. 6 gezeigte Ausschnitt entspricht dem unteren der in Fig. 4 markierten Bereiche. In diesem Bereich weist das feuer- feste Material ebenfalls eine nadelige Struktur auf. Der Aus- schnitt zeigt eine kreisförmig erscheinende Struktur, an deren Oberfläche bzw. in deren Mitte sich eine Vielzahl von feinen Nadeln ausgebildet hat. In dem in der Fig. 6 gezeigten Bereich 1 ist eine Phase vorhanden, die der zweiten Phase, insbesondere der Al28C6N6O21-Phase, entspricht. Des Weiteren ist in Fig. 6 der Bereich 2 gezeigt, in dem eine Phase vorhanden ist, die der dritten Phase, insbesondere der SiAl6O2N6-Phase, entspricht. Fer- ner ist in Fig. 6 auch der Bereich 3 gezeigt, in dem eine Phase vorhanden ist, die der vierten Phase, insbesondere der AlN- Phase, entspricht. Fig. 7 zeigt eine weitere Aufnahme des erfindungsgemäßen feuer- festen Materials mittels Lichtmikroskopie, aus der ein kreis- förmiger Bereich ersichtlich ist, in dem die nadelige Struktur des feuerfesten Materials erneut präsent ist. Fig. 8 zeigt wiederum eine mittels BSE-Rasterelektronenmikro- skopie erzeugte Aufnahme des in Fig. 7 dargestellten feuerfesten Materials mit nadeliger Struktur. In Fig. 8 sind die Bereiche 1 und 3 gezeigt, die der ersten Phase, insbesondere der Al4O4C- Phase, entsprechen. Ferner sind in Fig. 8 ebenfalls die Bereiche 2 und 4 gezeigt, die der dritten Phase, insbesondere der SiAl6O2N6-Phase, entsprechen. Versuche zur Temperaturwechselbeständigkeit: In den folgenden Versuchen wurde die Temperaturwechselbestän- digkeit (thermal shock resistance) des erfindungsgemäßen feuer- festen Materials getestet. a. Stopfen-Kaltstart-Versuch: In einem ersten Versuch wurde das feuerfeste Material, in Form eines Stopfens, direkt ohne Vorerwärmung in flüssigen Stahl bei einer Temperatur von 1650°C eingetaucht. Im Anschluss wurde das feuerfeste Material aus dem flüssigen Stahl entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieser Vorgang wurde in drei Zyklen wiederholt. Das erfindungsgemäße feuerfeste Material zeigt eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit (vgl. Fig. 9). b. Versuch zur Wiederverwendbarkeit: In einem weiteren Versuch wurde das feuerfeste Material, in Form einer Stahlpfanne, dieses Mal mit Vorerwärmen, in flüssigen Stahl bei einer Temperatur von 1650°C eingetaucht. Im Anschluss wurde das feuerfeste Material aus dem flüssigen Stahl entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieser Vorgang wurde in drei Zyklen wiederholt. Das erfindungsgemäße feuerfeste Material zeigte auch bei diesem Versuch eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit (vgl. Fig. 10). Versuch zur Schlackebeständigkeit: Die Schlackebeständigkeit ist die Fähigkeit des feuerfesten Materials, der schädigenden Wirkung geschmolzener Schlacken zu widerstehen. Die Schlackebeständigkeit wird durch den Volumen- oder Gewichtsverlust eines feuerfesten Materials bei Einwir- kung von Schlacke. In dem vorliegenden Versuch wurde das erfindungsgemäße feuer- feste Material sowohl gegen eine saure (C/S = 0,8) als auch gegen eine basische Schlackenzusammensetzungen (C/S = 3,2) ge- testet. Neben dem erfindungsgemäßen feuerfesten Material (Fig. 11, links) wurde auch ein bekanntes feuerfestes Material für Stahlpfannen (COMPRIT 185HMV von RHI Magnesita) (Fig. 11, rechts) als Vergleichsmaterial getestet. Das erfindungsgemäße feuerfeste Material zeigte, insbesondere auch im Vergleich zu dem bekannten feuerfesten Material für Stahlpfannen (Vergleichsmaterial COMPRIT 185HMV von RHI Magne- sita), eine sehr gute Schlackenbeständigkeit (vgl. Fig. 11) Versuch zum Druckerweichen (Erweichungsverhalten unter Druck): Des Weiteren wurde mit dem feuerfesten Material ein Versuch zum Erweichungsverhalten unter Druck (Druckerweichen) durchgeführt. Hierfür wurde zum einen das erfindungsgemäße feuerfeste Material und zum anderen ein bekanntes feuerfestes Material (ANKO 85MR5A von RHI Magnesita) als Vergleichsmaterial verwendet. Der Versuch wurde mit einer gemäß DIN EN ISO 1927-5 gegossenen Proben durchgeführt. Die Probe wurde gemäß DIN EN ISO 1927-5 bei einer Temperatur von 110°C getrocknet. Prüfkörper: Zylinder (Höhe (h): 50 mm, Durchmesser (d): 40 mm, Innenbohrung: 16 mm, Messmethode gemäß ISO 5013) Die Messungen zum Erweichungsverhalten unter Druck (Druckerwei- chen)wurden gemäß DIN EN ISO 1893 durchgeführt. Dabei wurde eine Auflast von 0,2 Mpa und eine Heizrate von 5°C/min in reduzie- render Atmosphäre gewählt. Als Ergebnis wurde ein T0,5 Wert von >1700°C erhalten. D.h. das ist jene Temperatur, bei welcher die maximale thermische Ausdehnung des Probekörpers um 0,5% abge- nommen hat. Die maximale Temperatur der Messung ist mit 1700°C limitiert. Beim erfindungsgemäßen Material konnte, im Gegensatz zum bekann- ten feuerfesten Material, keine Erweichung bis zu einer Tempe- ratur von 1700°C festgestellt werden (Fig. 12). Versuch zur Messung der Wärmeleitfähigkeit nach Dr. Klasse: Die in Tabelle 1 angegebenen Wärmeleitfähigkeiten des erfin- dungsgemäßen Materials sowie des Vergleichsmaterials (DELTEK A115 von RHI Magnesita) wurden nach dem Verfahren von Dr. Klasse bestimmt (Klasse, F.; Heinz, A.; Hein, J.: Vergleichs- verfahren zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit keramischer Werkstoffe. Ber. DKG 34 (1957), S. 183 – 189). Die angegebenen Werte für 1000°C wurden dabei extrapoliert.

Claims

Patentansprüche 1. Feuerfestes Material, das bei einer Temperatur von mindestens 1300°C, vorzugsweise von 1300°C bis 1750°C, thermisch behandelt ist, dass es eine nadelige Struk- tur aufweist und eine Kombination aus einer ersten Phase, einer zweiten Phase und einer dritten Phase um- fasst, wobei: die erste Phase, die 2-10 Gew.-% C, <5 Gew.-% N, 30-40 Gew.-% O, 50-70 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der ersten Phase, umfasst, die zweite Phase, die 1-7 Gew.-% C, 3-8 Gew.-% N, 25- 35 Gew.-% O, 55-65 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der zweiten Phase, umfasst, und die dritte Phase, die <7 Gew.-% C, 14-28 Gew.-% N, 10- 15 Gew.-% O, 52-63 Gew.-% Al und <20 Gew.-% Si, bezo- gen auf den Gesamtanteil der dritten Phase, umfasst.
2. Feuerfestes Material nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die erste Phase Al4O4C umfasst oder aus Al4O4C besteht.
3. Feuerfestes Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Phase Al28C6N6O21 um- fasst oder aus Al28C6N6O21 besteht.
4. Feuerfestes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Phase eine Verbindung ausgewählt aus SiAl6O2N6, SiAl5O2N5, SiAl4O2N4, Si3Al7O3N9 und Gemischen hiervon umfasst oder aus einer Verbindung ausgewählt aus SiAl6O2N6, SiAl5O2N5, SiAl4O2N4, Si3Al7O3N9 und Gemischen hiervon be- steht.
5. Feuerfestes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das feuerfeste Material eine vierte Phase umfasst, wobei die vierte Phase <5 Gew.-% C, 26-36 Gew.-% N, <8 Gew.-% O, 56-66 Gew.-% Al und <5 Gew.-% Si, bezogen auf den Gesamtanteil der vierten Phase, umfasst und die vierte Phase vorzugs- weise AlN umfasst oder aus AlN besteht.
6. Feuerfestes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nadelige Struktur Na- deln einer Länge in einem Bereich von 0,1-50 µm, vor- zugsweise 0,1-30 µm, weiter vorzugsweise 2-30 µm und/oder einer Dicke in einem Bereich von 0,01-8 µm, vorzugsweise 0,2-5 µm, gemessen mittels Rasterelektro- nenmikroskopie, bei einer Anregungsspannung von 10 kV und einen Probenstrom von 1 nA, aufweist.
7. Feuerfestes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimales Verhältnis von Längen zu Dicken zumindest für einen Teil der Na- deln mindestens 4:1 ist.
8. Feuerfestes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil der Phasen mit nadeliger Struktur mindestens 0,01 Gew.-% vorzugsweise 0,1 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtanteil des feuerfes- ten Materials, beträgt.
9. Versatz zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Versatz die folgende Zusammensetzung umfasst: a) Körnige Komponente im Grobanteil mit einer Partikel- größe in einem Bereich von 0,5-10 mm, ausgewählt aus MA-Spinell, Sintertonerde, Edelkorund, Braunkorund, Graukorund, Mullit, Bauxit, Andalusit, SiC, Scha- motte, zirkoniumhaltige Komponenten und Gemischen hiervon; b) Körnige Komponente im Feinanteil mit einer Partikel- größe in einem Bereich von <0,5 mm, ausgewählt aus Sintertonerde, Edelkorund, zirkoniumhaltige Kompo- nenten und Gemischen hiervon; c) Feinteiliges Al2O3, vorzugsweise kalzinierter Tonerde im Feinanteil mit einer Partikelgröße in ei- nem Bereich von <0,5 mm; d) Kohlenstoff, vorzugsweise Graphit und/oder Ruß, wei- ter vorzugsweise ein Gemisch aus Graphit und Ruß, noch weiter vorzugsweise ein Gemisch aus Graphit und Ruß mit einem Mischverhältnis in einem Bereich von 1:2 bis 2:1, noch weiter vorzugsweise ein Gemisch aus Graphit und Ruß mit einem Mischverhältnis von 1:1; e) metallisches Aluminiumpulver (Al-Pulver); und f) Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kolloidaler Sus- pension), vorzugsweise Kieselsäure enthaltend SiO2- Nanopartikel in wässriger kolloidaler Suspension.
10. Versatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der folgenden Bestandteile in den folgenden Mengen, bezogen auf den Gesamtanteil der Zu- sammensetzung des Versatzes, vorliegen: a) 50-80 Gew.-%, vorzugsweise 53-70 Gew.-%, weiter vorzugsweise 55-67 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 59 Gew.-%, körnige Komponente im Grobanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von 0,5-10 mm; b) 5-35 Gew.-%, vorzugsweise 7-30 Gew.-%, weiter vor- zugsweise 10-30 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 23 Gew.-%, körnige Komponente im Feinanteil mit einer Partikelgröße in einem Bereich von <0,5 mm; c) 0,05-4 Gew.-%, vorzugsweise 0,1-3 Gew.-%, weiter vorzugsweise 1-2,5 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 2 Gew.-%, feinteiliges Al2O3; d) 2-10 Gew.-%, vorzugsweise 3-8 Gew.-%, weiter vor- zugsweise 3,5-6 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 4,5 Gew.-%, Kohlenstoff; e) 2-8 Gew.-%, vorzugsweise 3-7 Gew.-%, weiter vor- zugsweise 4-6 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 5 Gew.-%, metallisches Aluminiumpulver; f) 4-15 Gew.-%, vorzugsweise 5-12 Gew.-%, weiter vor- zugsweise 6-8 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise etwa 7 Gew. %, Kieselsol (Kieselsäure in wässriger kol- loidaler Suspension), bevorzugt Kieselsäure enthal- tend SiO2-Nanopartikel in wässriger kolloidaler Suspension, wobei der Feststoffanteil (Anteil der SiO2-Partikel) vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, weiter vorzugsweise 30 bis 50 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen kol- loidalen Kieselsäuresuspension, liegt.
11. Grünkörper hergestellt aus einem Versatz nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünkörper vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Eigen- schaften aufweist: - eine offene Porosität von etwa 10-25 Vol%, gemessen nach DIN EN ISO 1927-6; - eine Rohdichte in einem Bereich von 2,90-3,70 g/cm3, vorzugsweise etwa 2,96 g/cm3 , gemessen nach DIN EN ISO 1927-6.
12. Verfahren zum Herstellen eines feuerfesten Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: i. Bereitstellen eines Versatzes nach einem der An- sprüche 9 oder 10; ii. Herstellen eines Grünkörpers aus dem Versatz, und iii. Erhitzen des Grünkörpers auf eine Temperatur von mindestens 1300°C, vorzugsweise auf eine Tempera- tur in einem Bereich von 1300°C bis 1750°C.
13. Verwendung eines feuerfesten Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, eines Grünkörpers hergestellt aus einem Versatz nach einem der Ansprüche 9 bis 10 zur Herstellung von feuerfesten Erzeugnissen für Stahlan- wendungen, insbesondere Stahlpfanne, Verteiler, Loch- steine, CAS-OB-Glocken, feuerfeste Erzeugnisse für den Roheisenbereich, insbesondere Gusserzeugnissen, und/oder feuerfeste Erzeugnissen für den Flow-Control- Bereich, insbesondere Schieberplatten, Wechselausgüs- sen, Schattenrohre, Stopfen, Tauchrohre, Innenhülsen, Wehre, Dämme, Pralltöpfe und Düsen.
EP23821300.3A 2022-12-22 2023-12-11 Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben Pending EP4638390A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22215799.2A EP4389722A1 (de) 2022-12-22 2022-12-22 Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben
PCT/EP2023/085068 WO2024132628A1 (de) 2022-12-22 2023-12-11 Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4638390A1 true EP4638390A1 (de) 2025-10-29

Family

ID=84569762

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22215799.2A Pending EP4389722A1 (de) 2022-12-22 2022-12-22 Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben
EP23821300.3A Pending EP4638390A1 (de) 2022-12-22 2023-12-11 Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22215799.2A Pending EP4389722A1 (de) 2022-12-22 2022-12-22 Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben

Country Status (9)

Country Link
EP (2) EP4389722A1 (de)
JP (1) JP2026500411A (de)
KR (1) KR20250126727A (de)
CN (1) CN120418213A (de)
AR (1) AR131482A1 (de)
AU (1) AU2023412010A1 (de)
MX (1) MX2025007277A (de)
TW (1) TW202438472A (de)
WO (1) WO2024132628A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4592268A1 (de) * 2024-01-24 2025-07-30 Refractory Intellectual Property GmbH & Co. KG Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstel-lung und verwendung desselben

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001114571A (ja) 1999-10-12 2001-04-24 Kurosaki Harima Corp 高炉樋用キャスタブル耐火物
US8618006B2 (en) 2006-07-06 2013-12-31 Vesuvius Crucible Company Cement-free refractory
JP6193793B2 (ja) * 2014-03-31 2017-09-06 黒崎播磨株式会社 鋳造用耐火物、並びにそれを使用した鋳造用ノズル及びスライディングノズル用プレート
ES2802424T3 (es) * 2017-11-08 2021-01-19 Refractory Intellectual Property Gmbh & Co Kg Placa refractaria para un cierre de deslizamiento, uso de una materia prima fundida como material en una placa de este tipo, así como un recipiente de fusión que presenta una placa de este tipo
JP6620954B2 (ja) 2018-02-16 2019-12-18 品川リフラクトリーズ株式会社 高炉樋用キャスタブル耐火物
CN110240486B (zh) 2019-05-20 2021-07-13 武汉科技大学 一种晶须增强Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202438472A (zh) 2024-10-01
AU2023412010A1 (en) 2025-06-19
WO2024132628A1 (de) 2024-06-27
EP4389722A1 (de) 2024-06-26
CN120418213A (zh) 2025-08-01
KR20250126727A (ko) 2025-08-25
MX2025007277A (es) 2025-08-01
JP2026500411A (ja) 2026-01-06
AR131482A1 (es) 2025-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112009000724B4 (de) Ziegelsteinplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69706587T2 (de) Keramikmatrix-Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung desselben
DE3004712C2 (de) Ungebrannter feuerfester Kohlenstoffstein
DE112009000274B4 (de) Refraktäres Zirkoniumdioxid-Mullit-Rohmaterial und plattenförmiger Ziegel
DE69019466T2 (de) Verfahren zum Giessen eines reaktiven Metalles auf eine Oberfläche, die aus einem Yttriumoxid enthaltenden Schlicken hergestellt ist.
EP1072569B1 (de) Verfahren zur Herstellung von keramischen hochtemperaturbeständigen Werkstoffen mit einem einstellbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und deren Verwendung
EP3468939B1 (de) Zirkonoxid-keramik, zellularer werkstoff daraus und verfahren zur herstellung der zirkonoxid-keramik
WO2017076941A1 (de) Gesinterter feuerfester zirkonmullit-verbundstoff, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung
WO2011003637A1 (de) Schlichte zur herstellung von formüberzügen
EP2057104B1 (de) Gebranntes feuerfestes keramisches produkt
EP1720812A1 (de) Keramischer versatz und zugeho riges produkt fur feuerfe ste anwendungen
DE69729581T2 (de) Schlackenlinienmanschette für düse mit untergetauchtem eintritt und zusammensetzung dafür
DE112015006755T5 (de) Aluminium-Silicium-Carbid-Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102006051661A1 (de) Zubereitung zur Herstellung feuerfester Materialien
EP4638390A1 (de) Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben
EP2999677B1 (de) Verfahren zur reduzierung der reversiblen wärmedehnung eines graphithaltigen feuerfesten geformten erzeugnisses
EP2057106B1 (de) Gebranntes feuerfestes produkt
DE102004010739A1 (de) Feuerfester keramischer Versatz
EP0825968A1 (de) Verwendung einer wasserhaltigen, feuerfesten keramischen giessmasse
WO2025158423A1 (de) Feuerfestes material, verfahren zur dessen herstellung und verwendung desselben
DE102009020325B3 (de) Verwendung eines geformten Erzeugnisses aus feuerfestem keramischem Material
EP3502078B9 (de) Feuerfester versatz, ein verfahren zur herstellung eines ungeformten feuerfesten keramischen erzeugnisses aus dem versatz sowie ein durch das verfahren erhaltenes ungeformtes feuerfestes keramisches erzeugnis
WO2001066489A1 (de) Versatz zur herstellung eines feuerfesten keramischen formkörpers, daraus gebildeter formkörper und dessen verwendung
WO2008086930A1 (de) Keramischer vorkörper zur herstellung von metall-keramik verbundwerkstoffen
EP4345074B1 (de) Brennhilfsmittel aus einem verbundmaterial, verbundmaterial und verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

TPAC Observations filed by third parties

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNTIPA

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250509

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)