FI122532B

FI122532B - Tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi

Info

Publication number: FI122532B
Application number: FI20000177A
Authority: FI
Inventors: Susumu Okabe; Fumito Tanaka; Hideya Sato; Masaharu Yamada
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2012-03-15
Also published as: KR20000076559A; CA2297347C; FI20000177A; AU756800B2; JP4635161B2; KR100375779B1; JP2000281429A; AU1362300A; FI20000177A0; CA2297347A1; ID24690A; US6239051B1

Description

Tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi

Keksinnön tausta 1. Keksinnön ala 5 Esillä oleva keksintö koskee tulenkestävää magnesiumoksidi- spinellimateriaalia, jolla on parantunut korroosionkestävyys ja kuonankestä-vyysjajota käytetään metallurgisen korkealämpötilauunin, sementtikiertouunin ja vastaavan rakentamiseen teräksen jalostusta, ei-rautametallurgiaa jne. varten.

10 2. Läheisen tekniikan kuvaus

Yksi tavanomainen, erittäin korkeisiin lämpötiloihin soveltuva, tulenkestävä magnesiumoksidimateriaali, joka on käsittää runkoaineksena sintrat-tua magnesiumoksidiklinkkeriä ja spinellikiinteäliuosfaasin, joka sisältää 5-40 painoprosenttia alumiiniainesosaa koko matriisista laskettuna, on esitetty (tu-15 tustukaa esimerkiksi tutkimattomaan JP-patenttijulkaisuun nro 4-55 360). Tutkimaton JP-patenttijulkaisu 5-117 019 tuo esille, että tulenkestäviä emäksisiä magnesiumoksidi-kromioksidi- tai magnesiumoksidi-spinellitiiliä (eräs keraami-tyyppi) käytetään pääasiallisesti metallurgisen korkealämpötilauunin, sementtikiertouunin tai vastaavan rakentamiseen teräksen jalostusta, ei-rautametal-20 lurgiaa jne. varten ja että tulenkestäviä magnesiumoksidi-spinellitiiliä valmistetaan yleensä sekoittamalla keskenään kahta raaka-ainetta, so. 50 - 90 painoprosenttia magnesiumoksidi (MgO) -klinkkeriä ja 10- 50 painoprosenttia spi-nelli (Mg0-AI203) -klinkkeriä.

Magnesiumoksidiklinkkerijauheen ja spinelliklinkkerijauheen seosta ^ 25 muovattaessa ja poltettaessa spinellifaasia ei kuitenkaan synny riittävästi peri- ™ klaasikiteiden raerajoille, jotka kiteet ovat magnesiumoksidikiteitä, eikä siten

CNJ

T kyetä saamaan aikaan tulenkestävää magnesiumoksidi-spinellimateriaalia, jol- ί la olisi suuri tiheys ja luja rakenne. Sitä paitsi, koska seos, joka sisältää mag- | nesiumoksidiklinkkeri- ja spinelliklinkkerijauhetta, jotka molemmat sisältävät 30 karkeita hiukkasia (hiukkasten läpimitta noin 1 - 3 mm), keskikokoisia hiukkasia ^ (hiukkasten läpimitta noin 250 pm - 1 mm) ja hienoja hiukkasia (hiukkasten lä- § pimitta noin 250 pm tai pienempi), muovataan ja poltetaan, tuloksena olevan o w tulenkestävän materiaalin näennäinen huokoisuus on vähintään noin 10 % ei kä sille niin ollen kyetä saavuttamaan tiivistä rakennetta. Sen vuoksi kyseiseen 35 tulenkestävään materiaaliin liittyy ongelmia sikäli, että ne syöpyvät helposti oi- 2 lessaan kosketuksessa sulan kuonan ja sulan sementin kanssa tai kuluvat helposti rakenteellisen halkeilun ja abraasion vaikutuksesta.

Keksinnön yhteenveto

Keksijät tekivät monenlaisia tutkimuksia, jotka koskivat metallurgi-5 sen korkealämpötilauunin, sementtikiertouunin ja vastaavan rakentamiseen teräksen jalostusta, ei-rautametallurgiaa jne. varten käytettävien tulenkestävien magnesiumoksidi-spinellimateriaalien edellä mainittuja ongelmia. Niiden seurauksena keksittiin, että ainakin osa raaka-aineista käsittää rakeistettua jauhetta, joka on rakeistettu suihkukuivausmenetelmällä, ja muovauskeinona käyte-10 tään hydraulista puristusmenetelmää halkeilunvastustuskyvyn (lämmönkestä-vyyden) parantamiseksi sekä korroosionkestävyyden ja kuonankestävyyden (kuonan tunkeutumisen vastustuskyvyn) parantamiseksi merkittävästi, mikä johti esillä olevan keksinnön tekemiseen. Esillä olevan keksinnön tavoitteena on siis saada aikaan tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, jolla 15 korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet merkittävästi.

Esillä olevan keksinnön tavoite saavutetaan seuraavan rakenteen avulla.

Tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali käsittää alumiini-oksidista ja magnesiumoksidista muodostetun poltetun tuotteen, jolla on peri-20 klaasista, jossa on umpinaisia huokosia, ja spinellistä, joka käsittää MgO Al203-ainesosaa, koostuva kiderakenne, jossa periklaasikiteiden raerajoilla esiintyy spinellifaasia ja periklaasi ja spinelli muodostavat tiiviin ja lujan yhdistelmä rakenteen.

Yksi tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali saadaan ai-25 kaan sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja (ra-ς keistamatonta) alumiinioksidijauhetta, muovaamalla tuloksena oleva seos ja ™ polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja T lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

^ Yksi tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali saadaan ai- | 30 kaan sekoittamalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta ja (rakeista- ^ matonta) magnesiumoksidijauhetta, muovaamalla tuloksena oleva seos ja polt- ^ tamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lu- § jän yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

O

Kyseisessä tulenkestävässä magnesiumoksidi-spinellimateriaalissa 35 käytetään alumiinioksidijauheen sijasta rakeistettua alumiinioksidijauhetta.

3

Yksi tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali saadaan aikaan sekoittamalla keskenään magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijau-hetta, rakeistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja 5 lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

Yksi tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali saadaan aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10-150 μηη, ja (rakeistamatonta) alumiinioksidijauhet-ta, jonka hiukkaskoko on 0,1 - 5 μηι, muovaamalla tuloksena oleva seos ja 10 polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

Yksi tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali saadaan aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10 - 150 um, ja (rakeistamatonta) magnesiumoksidijauhet-15 ta, jonka hiukkaskoko on 0,1 - 5 μηη, muovaamalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

Kyseisessä tulenkestävässä magnesiumoksidi-spinellimateriaalissa käytetään alumiinioksidijauheen sijasta rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jon-20 ka hiukkasten läpimitta on 10 -150 μηη.

Rakeistetun magnesiumoksidijauheen muodostamiseen käytettävän magnesiumoksidijauheen tai rakeistetun alumiinioksidin muodostamiseen käytettävän alumiinioksidijauheen hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 pm.

Yksi tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali saadaan ai-25 kaan sekoittamalla keskenään magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 pm, ja alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 5 0,1-5 um, rakeistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jau-

CM

^ he, jonka hiukkasten läpimitta on 10 - 150 pm, ja polttamalla muovattu tuote ^ sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen 30 muodostamiseksi.

| Rakeistettu jauhe saadaan aikaan suihkukuivausmenetelmällä.

Muovauskeinona käytetään hydraulista puristusmenetelmää.

h'· 5 Magnesiumoksidi-spinellisuojaputki käsittää magnesiumoksidin ja o alumiinioksidin seoksesta aikaansaatua poltettua tuotetta.

^ 35 Magnesiumoksidi-spinelliupokas käsittää magnesiumoksidin ja alu miinioksidin seoksesta aikaansaatua poltettua tuotetta.

4

Kyseistä tulenkestävää magnesiumoksidi-spinellimateriaalia käytetään kuparinsulatusuuneihin ja kuparikonverttereihin.

Suojaputkea tai upokasta käytetään kuparinsulatusuunien ja kupari-konvertterien kuonan varalta.

5 Yksi menetelmä tulenkestävän magnesiumoksidi-spinellimateriaalin valmistamiseksi käsittää sekä hienon magnesiumoksidijauheen että hienon alumiinioksidijauheen rakeistamisen suihkukuivausmenetelmää käyttämällä, magnesiumoksidijauheen ja rakeistetun alumiinioksidijauheen seoksen, alumiinioksidijauheen ja rakeistetun magnesiumoksidijauheen seoksen, magnesi-10 umoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatavan rakeistetun jauheen tai rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatavan rakeistetun jauheen valmistamisen, minkä tahansa kyseisistä seoksista muovaamisen hydraulisella puristusmenetelmällä ja sitten muovatun tuotteen polttamisen.

15 Esillä olevan keksinnön mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi- spinellimateriaali käsittää alumiinioksidista ja magnesiumoksidista koostuvaa poltettua tuotetta, jolla on periklaasista, jossa on umpinaisia huokosia, ja spi-nellistä, joka käsittää MgOAI203-ainesosaa, koostuva kiderakenne, jossa peri-klaasikiteiden raerajoilla esiintyy spinellifaasia ja periklaasi ja spinelli muodos-20 tavat tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen. Sen vuoksi halkeilunvastustuskyky on parantunut ja korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet merkittävästi. Myös tulenkestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla, joka saadaan aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja (rakeistamatonta) alumiinioksidijauhetta, sekoittamalla keskenään rakeis-25 tettua alumiinioksidijauhetta ja (rakeistamatonta) magnesiumoksidijauhetta tai sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja rakeistettua 5 alumiinioksidijauhetta, muovaamalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muo- C\1 ^ vattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistel- ^ märakenteen muodostamiseksi, halkeilunvastustuskyky on parantunut ja kor- ^ 30 roosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet merkittävästi. Tulen- | kestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla on periklaasista ja spinellistä r*. koostuva, tiivis ja luja yhdistelmärakenne, joka saadaan aikaan sekoittamalla h'· 5 keskenään magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta, rakeistamalla o tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe ja polttamalla muovattu 011 35 tuote sitten. Sen vuoksi korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat paran tuneita. Lisäksi rakeistettujen jauheiden muodostusmenetelmänä käytetään 5 suihkukuivausmenetelmää, mikä parantaa halkeilunvastustuskykyä ja parantaa merkittävästi korroosionkestävyyttä ja kuonan kestävyyttä. Lisäksi muovauskei-nona käytetään hydraulista puristusmenetelmää, mikä parantaa edelleen korroosionkestävyyttä ja kuonankestävyyttä.

5 Vaihtoehtoisesti tulenkestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaa- lilla on periklaasista ja spinellistä koostuva, tiivis ja luja yhdistelmärakenne, joka saadaan aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijau-hetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10 -150 pm, ja (rakeistamatonta) alumiini-oksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 ,um, muovaamalla tulokse-10 na oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten ja alumiinioksidijauhetta, rakeistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe ja polttamalla muovattu tuote sitten. Sen vuoksi halkeilunvastustuskyky on parantunut ja korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet edelleen. Myös tulenkestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla, joka saadaan aikaan sekoit-15 tamalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10- 150 μΓη, ja (rakeistamatonta) magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 0,1 - 5 μηη, tai sekoittamalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10 - 150 μηη, ja rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 10 - 150 μΓη, muovaamalla tulok-20 sena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi, korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet edelleen. Koska rakeistetun magnesiumoksidijauheen muodostamiseen käytettävän magnesiumoksidijau-heen tai rakeistetun alumiinioksidin muodostamiseen käytettävän alumiinioksi-25 dijauheen hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 pm, tulenkestävällä magnesiumoksi-di-spinellimateriaalilla on erinomainen korroosionkestävyys ja kuonankestä-5 vyys. Lisäksi tulenkestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla, joka saa-

Ovl ^ daan aikaan sekoittamalla keskenään alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten ^ läpimitta on 0,1 - 5 pm, ja magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 30 0,1 - 5 pm, rakeistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jau-| he, jonka hiukkaskoko on 10 -150 pm, ja polttamalla muovattu tuote sitten pe- riklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodos-

N

5 tamiseksi, korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneita, o Käytettäessä rakeistettujen jauheiden muodostusmenetelmänä suih- w 35 kukuivausmenetelmää halkeilunvastustuskyky paranee ja korroosionkestävyys ja kuonankestävyys paranevat eniten. Käytettäessä muovauskeinona hyd- 6 raulista puristusmenetelmää korroosionkestävyys ja kuonankestävyys paranevat eniten. Magnesiumoksidin ja alumiinioksidin seoksesta saatava poltettu magnesiumoksidi-spinellituote soveltuu käytettäväksi suojaputkena tai upokkaana. Paitsi että voidaan käyttää tulenkestävää magnesiumoksidi-spinelli-5 materiaalia sopivalla tavalla kuparinsulatusuuneihin ja kuparikonverttereihin, voidaan myös käyttää suojaputkea tai upokasta kuparinsulatusuunien ja kupa-rikonvertterien kuonan varalta.

Menetelmä esillä olevan keksinnön mukaisen tulenkestävän mag-nesiumoksidi-spinellimateriaalin valmistamiseksi käsittää sekä hienon magne-10 siumoksidijauheen että hienon alumiinioksidijauheen rakeistamisen suihku-kuivausmenetelmää käyttämällä, magnesiumoksidijauheen ja rakeistetun alumiinioksidijauheen seoksen, alumiinioksidijauheen ja rakeistetun magnesiumoksidijauheen seoksen, magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatavan rakeistetun seoksen tai rakeistettua mag-15 nesiumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatavan rakeistetun jauheen valmistamisen, minkä tahansa kyseisistä seoksista muovaamisen hydraulisella puristusmenetelmällä ja sitten muovatun tuotteen polttamisen. Siksi muodostuu periklaasikiteisiin jakaantuneita pieniä umpinaisia huokoisia, jolloin halkeilunvastustuskyky paranee ja korroosionkes-20 tävyys ja kuonankestävyys paranevat merkittävästi.

Piirrosten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on suurennettu kaaviomainen piirros, joka kuvaa esillä olevan keksinnön mukaisen tulenkestävän materiaalin kiderakennetta; kuvio 2 on kaaviomainen leikkauskuva, joka esittää esillä olevan 25 keksinnön yhteydessä käytettyä korroosiontestauslaitetta; ja g kuvio 3 on osaleikkauskuva, joka kuvaa syöpynyttä osaa.

CM

^ Edullisen suoritusmuodon kuvaus i ^ Vaikka esillä olevaa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisesti alla, esil- jg lä oleva keksintö ei rajoitu alla olevaan kuvaukseen. Esillä olevassa keksin- O.

30 nössä tulenkestävien magnesiumoksidi-spinellimateriaalien (tai -keraamien) N

raaka-aineina käytetään pääasiassa magnesiumoksidia ja alumiinioksidia, ja o o magnesiumoksidi, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 μπι, rakeistetaan ra- w keistetun magnesiumoksidijauheen muodostamiseksi, jonka hiukkasten läpi mitta on 10 - 150 pm. Rakeistetun magnesiumoksidijauheen muodostusmene-35 telmänä käytetään edullisesti suihkukuivausmenetelmää, koska saatavalla ra- 7 keistetulla jauheella (tasahiukkasinen jauhe) on pallomainen muoto, terävä hiukkaskokojakauma ja hyvä soluvuus. Lisäksi, koska saadaan aikaan onttoja pallomaisia hiukkasia, polttamalla synnytetään umpinaisia huokosia halkeilun-vastustuskyvyn parantamiseksi. Lisäksi suuri määrä rakeistettua jauhetta voi-5 daan saada jatkuvasti lieteraaka-aineesta, ja prosessi on siten yksinkertainen ja taloudellinen.

Käyttämällä rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on alle 10 pm, ei kyetä saamaan aikaan periklaasista ja spinellistä koostuvaa, tiivistä ja lujaa yhdistelmärakennetta eikä siten kyetä saavuttamaan 10 riittävää korroosionkestävyyttä ja kuonankestävyyttä. Käytettäessä rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on yli 150 um, huokoisuus lisääntyy eikä siten kyetä saavuttamaan riittävää korroosionkestävyyttä ja kuonankestävyyttä. Lisäksi rakeistetun magnesiumoksidijauheen muodostamiseen käytettävän magnesiumoksidijauheen hiukkasten läpimitta on edullisesti 15 0,1 - 5 pm. Hiukkasten läpimitan ollessa alle 0,1 pm tai yli 5 pm ei kyetä muo dostamaan rakeistettua jauhetta, jolla on tiivis rakenne.

Rakeistetun alumiinioksidijauheen hiukkasten läpimitta on edullisesti 10- 150 pm ja, samoin kuin rakeistettu magnesiumoksidijauhe, rakeistettu alumiinioksidijauhe saadaan aikaan rakeistamalla suihkukuivuria käyttäen. 20 Käyttämällä rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on alle 10 pm, ei kyetä saamaan aikaan periklaasista ja spinellistä koostuvaa, tiivistä ja lujaa yhdistelmärakennetta eikä siten kyetä saavuttamaan riittävää korroosionkestävyyttä ja kuonankestävyyttä. Käytettäessä rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on yli 150 um, huokoisuus lisääntyy ei-25 kä siten kyetä saavuttamaan riittävää korroosionkestävyyttä ja kuonankestävyyttä. Lisäksi rakeistetun alumiinioksidijauheen muodostamiseen käytettävän 5 alumiinioksidijauheen hiukkasten läpimitta on edullisesti 0,1 - 5 um. Hiukkasten

CM

^ läpimitan ollessa alle 0,1 pm tai yli 5 pm ei kyetä muodostamaan rakeistettua ^ jauhetta, jolla on tiivis rakenne.

30 Esillä olevassa keksinnössä rakeistettujen jauheiden muodostami- | seen käytettävien magnesiumoksidi- ja alumiinioksidijauheiden tai rakeistetun rv jauheen kanssa sekoitettavien magnesiumoksidi- ja alumiinioksidijauheiden h*1» 5 hiukkasten läpimitta edullisesti on 0,1 - 5 pm, edullisemmin 0,5- 5 pm, vielä o edullisemmin 1 - 2 pm. Magnesiumoksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on 011 35 alle 0,1 pm, aiheuttaa helposti epätasaisen jakaantumisen sekoitettaessa, kun taas magnesiumoksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on yli 5 pm, aiheuttaa 8 reaktiokyvyn alumiinioksidin kanssa heikkenemisen polton aikana. Samoin kuin magnesiumoksidijauhe, alumiinioksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on alle 0,1 pm, aiheuttaa helposti epätasaisen jakaantumisen sekoitettaessa, kun taas alumiinioksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on yli 5 pm, aiheuttaa reak-5 tiokyvyn magnesiumoksidin kanssa heikkenemisen polton aikana.

Magnesiumoksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on alueella 0,5 - 5 pm, ei aiheuta epätasaista jakaantumista sekoitettaessa eikä reaktiokyvyn alumiinioksidin kanssa heikkenemistä. Alumiinioksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on alueella 0,5 - 5 pm, ei myöskään aiheuta epätasaista jakaan-10 tumista sekoitettaessa eikä reaktiokyvyn magnesiumoksidin kanssa heikkenemistä. Magnesiumoksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on alueella 1 - 2 pm, ei aiheuta epätasaista jakaantumista sekoitettaessa eikä reaktiokyvyn alumiinioksidin kanssa heikkenemistä ja on edullisin. Alumiinioksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on alueella 1 - 2 pm, ei myöskään aiheuta epätasaista jakaan-15 tumista sekoitettaessa eikä reaktiokyvyn magnesiumoksidin kanssa oleellista heikkenemistä.

Magnesiumoksidi- tai alumiinioksidijauhetta ja rakeistettua magne-siumoksidi- tai alumiinioksidijauhetta voidaan käyttää neljän yhdistelmän muodossa tulenkestävien tuotteiden valmistukseen. Näihin yhdistelmiin kuuluvat 20 (rakeistamattoman) magnesiumoksidijauheen ja rakeistetun alumiinioksidijau-heen seos, (rakeistamattoman) alumiinioksidijauheen ja rakeistetun magnesiumoksidijauheen seos, magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatava rakeistettu jauhe tai rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saa-25 tava rakeistettu jauhe.

Esillä olevan keksinnön mukaista tulenkestävää magnesiumoksidi-o spinellimateriaalia valmistettaessa magnesiumoksidia ja alumiinioksidia käyte- C\l ^ tään edullisesti 80 - 95 painoprosentin ja vastaavasti 5 - 20 painoprosentin ^ suuruisina määrinä. Erityisesti muovattaessa rakeistettua jauhetta, jonka hiuk- ^ 30 kasten läpimitta on 10- 150 um ja joka on saatu sekoittamalla keskenään | magnesiumoksidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 pm, ja alumiiniok- h. sidijauhe, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 pm, magnesiumoksidi ja alumii- h- 5 nioksidi sekoitetaan edullisesti keskenään 80 - 95 painoprosentin ja vastaavas- o ti 5 - 20 painoprosentin suuruisina määrinä.

^ 35 Rakeistetulla jauheella, joka saadaan sekoittamalla keskenään magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta ja rakeistamalla seos sitten, 9 hiukkasten läpimitta on 10 -150 μη. Sellaista rakeistettua jauhetta käyttämällä aikaansaadun tulenkestävän magnesiumoksidi-spinellimateriaalin korroosionkestävyys ja kuonan kestävyys ovat parantuneet merkittävästi. Esillä olevassa keksinnössä voidaan, kun tuotetaan magnesiumoksidijauheesta rakeistettua 5 magnesiumoksidijauhetta tai tuotetaan alumiinioksidijauheesta rakeistettua alumiinioksidijauhetta, tietysti lisätä sekoitettaessa sideainetta, mitä seuraa ra-keistus.

Kuvio 1 on suurennettu kaaviomainen piirros, joka kuvaa esillä olevan keksinnön mukaisen tulenkestävän materiaalin kiderakennetta. Kuviossa 1 10 esillä olevan keksinnön mukaisessa tulenkestävässä materiaalissa on umpinaisia huokosia 12, jotka ovat jakaantuneina periklaasiin (MgO) 11, mikä parantaa halkeilunvastustuskykyä. Periklaasin rakeiden läpimitta on 10 -100 μΐη, ja sillä on tasainen raekoko. Umpinaisten huokosten läpimitta on 1 - 5 μητι. Lukemattomien periklaasikiteiden väliin muodostuu lisäksi tiiviitä ja lujia spinelli-15 faaseja 13, ja periklaasi 11 on sitoutunut lujasti spinelliin 13. Tämän seurauksena korroosionkestävyys ja kuonan kestävyys ovat parantuneet merkittävästi.

Vaikka tulenkestävän magnesiumoksidi-spinellimateriaalin valmistusmenetelmää ei rajoiteta, yksi esimerkki menetelmistä tulenkestävän mag-nesiumoksidi-spinellimateriaalin valmistamiseksi käsittää sekä hienon magne-20 siumoksidijauheen että hienon alumiinioksidijauheen rakeistamisen suihku-kuivausmenetelmää käyttämällä, magnesiumoksidijauheen ja rakeistetun alumiinioksidijauheen seoksen, alumiinioksidijauheen ja rakeistetun magnesiumoksidijauheen seoksen, magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatavan rakeistetun jauheen tai rakeistettua magne-25 siumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatavan rakeistetun jauheen valmistamisen, minkä tahansa kyseisistä 5 seoksista muovaamisen hydraulisella puristusmenetelmällä ja sitten muovatun

CM

^ tuotteen polttamisen. Mitä tarkempiin yksityiskohtiin tulee, rakeistettua magne- ^ siumoksidijauhetta ja (rakeistamatonta) alumiinioksidijauhetta sekoitettaessa

nJ

30 lisätään tarpeen mukaan sideainetta, mitä seuraa muovaus. Tuloksena olevaa | muovattua tuotetta poltetaan 10-15 tuntia lämpötilassa 1 600 - 1 700 °C tällä r*. tekniikan alueella tunnetulla polttomenetelmällä. Näin aikaansaatavalla tulen- h'· 5 kestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla on periklaasista ja spinellistä o koostuva, tiivis ja luja yhdistelmärakenne.

^ 35 Tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali voidaan valmistaa sekoittamalla keskenään sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumok- 10 sidijauhetta ja (rakeistamatonta) alumiinioksidijauhetta, rakeistettua alumiiniok-sidijauhetta ja (rakeistamatonta) magnesiumoksidijauhetta tai rakeistettua alumiinioksidijauhetta ja rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, muovaamalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinel-5 listä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi. Tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali voidaan valmistaa myös sekoittamalla keskenään magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta, rakeistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdis-10 telmärakenteen muodostamiseksi. Vaikka esillä olevassa keksinnössä raaka-aineet voidaan jauhaa ja rakeistaa millä tahansa menetelmällä, joka on tällä tekniikan alueella tunnettu, rakeistus tehdään edullisesti suihkukuivuria käyttämällä. Suihkukuivausmenetelmä käsittää esimerkiksi raaka-aineiden, kuten magnesiumoksidin, alumiinioksidin jne. jauhamisen jollakin yleisellä menetel-15 mällä suunnilleen hiukkaskokoon 1,5 pm, sideaineen lisäämisen jauhettuihin raaka-aineisiin, alkoholin tai veden lisäämisen lietteen muodostamiseksi, lietteen ominaisuuksien (viskositeetin jne.) säätämisen laimennusaineen avulla ja lietteen syöttämisen sitten suihkukuivuriin (lietteen suihkuttamisen kuumaan ilmaan) pallomaisten kuivien hiukkasten muodostamiseksi.

20 Muovauskeinona käytetään edullisesti hydraulista puristusmenetel- mää. Hydraulinen puristusmenetelmä on menetelmä, jossa koko muovattavaan materiaaliin kohdistetaan tasainen paine hydrostaattista painetta hyväksi käyttämällä. Tarkasti kuvattuna kumimuotti, joka on täytetty jauheella, asetetaan nesteellä täytettyyn säiliöön ja nestettä puristetaan suuren paineen koh-25 distamiseksi muodissa olevaan jauheeseen nesteen hydrostaattista painetta hyväksi käyttämällä. Tämä menetelmä antaa tulokseksi tasaisen muovaustuot-5 teen äärettömän moniakselisella työstöllä verrattuna yksiakseliseen muovauk- ^ seen muottia käyttämällä.

^ Muodostettaessa suojaputki, upokas tai suojaputki tai upokas, jota ^ 30 käytetään kuparinsulatusuuneihin ja kuparikonverttereihin tai kuparinsula- | tusuunin tai kuparikonvertterin kuonan varalta, tulenkestävällä materiaalilla, jo- r~- ka saadaan polttamalla magnesiumoksidin ja alumiinioksidin seos, on erin- Γ-- 5 omainen korroosionkestävyys ja kuonan kestävyys, o g Tässä keksinnössä mikä tahansa magnesiumoksidijauheen ja ra- ^ 35 keistetun alumiinioksidijauheen seoksesta, alumiinioksidijauheen ja rakeistetun magnesiumoksidijauheen seoksesta, magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksi- 11 dijauhetta keskenään sekoittamalla saatavasta rakeistetusta jauheesta ja rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatavasta rakeistetusta jauheesta muovataan ja sitten poltetaan periklaasikiteisiin jakaantuneiden pienten umpinaisten huokosten 5 muodostamiseksi, mikä parantaa halkeilunvastustuskykyä. Lisäksi periklaasiki-teiden raerajoille muodostuu spinellifaaseja, niin että muodostuu periklaasista ja spinellistä koostuva, tiivis ja luja yhdistelmärakenne. Tämän seurauksena korroosionkestävyys ja kuonan kestävyys paranevat merkittävästi. Käyttämällä rakeistusvälineenä suihkukuivuria saadaan helposti aikaan hiukkasia, joilla on 10 tasainen läpimitta. Erityisesti käytettäessä rakeistetun jauheen muodostamiseen magnesiumoksidi- tai alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 μίτι, ja rakeistukseen suihkukuivuria korroosionkestävyys ja kuonan-kestävyys paranevat edelleen. Lisäksi hydraulisen puristusmenetelmän käyttö muovauskeinona antaa tulokseksi muovaustuotteen, jolla on erinomainen lu-15 juus ja kestoikä.

Esimerkkejä

Vaikka esillä olevaa keksintöä kuvataan alla yksityiskohtaisesti esimerkkien avulla, esillä oleva keksintö ei rajoitu näihin esimerkkeihin.

Esimerkki 1 20 Valmistettiin esillä olevan keksinnön mukainen tulenkestävä mag- nesiumoksidi-spinellimateriaali seuraavasti. Magnesiumoksidijauhe, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 1,5 pm, sideaine (metyyliselluloosa) ja alkoholi sekoitettiin keskenään dispersion muodostamiseksi, ja dispersio rakeistettiin suihkukuivuria käyttämällä rakeistetun magnesiumoksidijauheen muodostamien 25 seksi, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 60 pm. Sitten sekoitettiin keskenään 0 90 painoprosenttia kyseistä rakeistettua jauhetta ja 10 painoprosenttia alumii-^ nioksidijauhetta, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 1,5 pm, ja tulokseksi saatu ^ seos muovattiin paineella 150 MPa (1,5tf/cm2) hydraulisella puristusmenetel- 1 mällä muovaustuotteen muodostamiseksi, joka oli mitoiltaan 21 x 13 x 5 cm.

CL

30 Näin aikaansaatua muovaustuotetta poltettiin 12 tuntia lämpötilassa 1 650 °C.

h- ^ Tällä tavalla poltetun tuotteen näennäinen huokoisuus oli 3,7 %. Tulokseksi o saatua tulenkestävää tiiltä kutsutaan ’’näytteeksi 1”.

o C\l 12

Esimerkki 2

Valmistettiin rakeistettu alumiinioksidijauhe, jonka hiukkasten keski-läpimitta oli 60 μίτι, samalla menetelmällä, jota käytettiin esimerkissä 1, paitsi että magnesiumoksidijauheen sijasta rakeistetun jauheen muodostamiseen 5 käytettiin alumiinioksidijauhetta. Sitten sekoitettiin keskenään 10 painoprosenttia rakeistettua alumiinioksidijauhetta ja 90 painoprosenttia esimerkissä 1 saatua rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 60 nm, mitä seurasi samanlainen työstö kuin esimerkissä 1 tulenkestävän tiilen valmistamiseksi. Näin aikaansaadun tulenkestävän tiilen näennäinen huokoi-10 suus oli 3,8 %. Tulokseksi saatua tulenkestävää tiiltä kutsutaan ’’näytteeksi 2”.

Esimerkki 3

Sekoitettiin keskenään 90 painoprosenttia magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 1,5 μίτι, ja 10 painoprosenttia samaa alumiinioksidijauhetta kuin esimerkissä 1, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 15 1,5 μΓη, ja tulokseksi saatu seos rakeistettiin samalla menetelmällä kuin esi merkissä 1 rakeistetun jauheen muodostamiseksi, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 60 μίτι. Valmistettiin tulenkestävä tiili samanlaisella työstöllä kuin esimerkissä 1, paitsi että käytettiin tässä esimerkissä aikaansaatua rakeistettua jauhetta. Näin aikaansaadun tulenkestävän tiilen näennäinen huokoisuus oli 20 3,5 %. Tulokseksi saatua tulenkestävää tiiltä kutsutaan ’’näytteeksi 3”.

Esimerkki 4

Valmistettiin rakeistettu jauhe, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 60 μίτι, samalla menetelmällä kuin esimerkissä 1, paitsi että rakeisten jauheen muodostamiseen käytetyn magnesiumoksidijauheen sijasta, jonka hiukkasten ^ 25 keskiläpimitta oli 1,5 μίτι, käytettiin magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten ^ keskiläpimitta oli 0,1 - 0,3 μηη. Sitten sekoitettiin keskenään 90 painoprosenttia

CNJ

T kyseistä rakeistettua jauhetta, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli 60 μίτι, ja 10 ^ painoprosenttia alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten keskiläpimitta oli | 0,1 - 0,3 μίτι, mitä seurasi samanlainen työstö kuin esimerkissä 1 tulenkestä- 30 vän tiilen valmistamiseksi. Näin aikaansaadun tulenkestävän tiilen näennäinen ^ huokoisuus oli 3,3 %. Tulokseksi saatua tulenkestävää tiiltä kutsutaan ’’näyt-

O

o teeksi 4”.

o w Tulenkestävät tiilinäytteet 1 - 4, jotka saatiin vastaavasti esimerkeis sä 1 - 4, testattiin käyttämällä alla kuvattua korroosiontestauslaitetta.

13

Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön yhteydessä käytettyä kor-roosiontestauslaitetta. Kuviossa 2 korroosiontestauslaitteen sisäpuoli on vuorattu lämpöä eristävillä tiilillä ja sen sisään sijoitetaan testattavia, esillä olevan keksinnön mukaisia, tulenkestäviä tiiliä 3. Tulenkestävät testitiilet 3 järjestetään 5 säiliön muotoon numeroiden 3a, 3b, 3c ja 3d osoittamalla tavalla, niin että ku-parikonvertterikuona (josta käytetään tästä eteenpäin nimitystä ’’kuona”) laitetaan pohjalle. Yläosa vuorataan tulenkestävällä tiilellä 8 ja sisäosa on yhteydessä kaasunsyöttöaukkoon 6 ja kaasunpoistoaukkoon 7. Korroosiontestaus-laitteella 1 on sivulle kallistettu rakenne, ja se asetetaan siten toistuvasti vaaka-10 asentoon ja kallistettuun asentoon.

Korroosiotesti toteutettiin lämpötilassa 1 230 °C sen keston ollessa 300 tuntia käyttämällä kuonaa, joka sisälsi yhtenä pääainesosanaan CaO-Fe2C>3-Cu20:ta, ja kaupallista tulenkestävää magnesiumoksidi-spinellimate-riaalia ja kutakin esimerkeissä 1 - 4 valmistetuista tulenkestävistä magnesium-15 oksidi-spinellinäytteistä. Tässä testissä korroosiotestauslaitetta 1 täristettiin kuonan aiheuttaman tulenkestävien materiaalien syöpymisen kiihdyttämiseksi. Tuloksena oli, että kustakin sivuseinässä käytetystä testattavasta tiilinäytteestä syöpynyt osa (varjostettu osa) 9 kului pois korroosion vaikutuksesta, kuten pala 10 kuviossa 3 osoittaa. Tulokset on esitetty alla taulukossa 1.

20 Taulukko 1 Näyte_Esimerkki 1 Esimerkki 2 Esimerkki 3 Esimerkki 4

Kaupallinen Leikkaus- 6,2 cm2 6,0 cm2 5,6 cm2 5,9 cm2 tulenkestävä pinta-ala tiili (vertailu)

Tunkeutu- 10 mm 12 mm 10 mm 12 mm n missyvyys CNJ ---- ^ Tämän kek- Leikkaus- 2,4 cm2 2,8 cm2 2,5 cm2 2,3 cm2 T sinnön mu- pinta-ala ^ kainen tulen- ä kestävä tiili (tämä kek- 5 sintö)_______ o o Tunkeutu- 2 mm 2 mm 2 mm 2 mm w__missyvyys 14

Taulukko 1 osoittaa, että esimerkissä 1 kaupallisessa tulenkestävässä tiilessä ilmenee syöpynyt osa, jonka leikkauspinta-ala on 6,2 cm2 ja jossa tunkeutumissyvyys on 10 mm tai suurempi kuviossa 3 näkyvän nuolen suunnassa, kun taas esillä olevan keksinnön mukaisessa tulenkestävässä tii-5 lessä ilmenee syöpynyt osa, jonka leikkauspinta-ala on 2,4 cm2 ja jossa tunkeutumissyvyys on 2 mm tai pienempi kuviossa 3 näkyvän nuolen suunnassa. Havaitaan siis, että esillä olevan keksinnön mukaisella tulenkestävällä magne-siumoksidi-spinellimateriaalilla on erinomainen kestävyys kuonan aiheuttamaa korroosiota vastaan ja erinomainen kestävyys kuonan tiilien sisään tunkeutu-10 mistä vastaan, joka tunkeutuminen aiheuttaa rakenteellista halkeilua.

Esimerkki 5 (1) Suojaputki

Valmistettiin vertailuesimerkkinä suojaputki (putki, jossa on umpinainen pää), jonka ulkohalkaisija oli 21 mm, sisähalkaisija 15 mm ja pituus 15 70 mm, käyttämällä kaupallisen magnesiumoksidijauheen ja spinellijauheen seosta. Valmistettiin suojaputki, joka oli muodoltaan samanlainen kuin vertailu-esimerkki, käyttämällä kutakin magnesiumoksidijauheen ja alumiinioksidijau-heen seoksista, joita käytettiin esimerkeissä 1-4, esillä olevan keksinnön mukaisten koekappaleiden 1 - 4 muodostamiseksi. Testissä 160 g kuparikonvert-20 terikuonaa, joka sisälsi yhtenä pääainesosanaan Ca0-Fe203-Cu20:ta, sulatettiin lämpötilassa 1 230 °C magnesiumoksidiastiassa sähköuunia käyttämällä, ja kutakin koekappaletta pidettiin 5 vuorokautta pää noin 2 cm:n pituudelta sulatteen sisään upotettuna. Sitten mitattiin kunkin koekappaleen ulkohalkaisija eron sulatteen aiheuttamassa korroosiossa mittaamiseksi. Lisäksi osasta kuta-25 kin koekappaletta tehtiin mittaus EPMA-analyysillä kuonan ainesosien Fe, Ca 5 ja Cu detektoimiseksi, ja määritettiin kuonan ainesosien tunkeutumissyvyys

C\J

^ kunkin suojaputken sisään.

i

X

CL

h* δ o o o

OJ

15

Taulukko 2

Koekappale _J_2_3_4_

Suojaputki (vertai- Ulkohalkaisijan mak- 1,8 mm 2,1 mm 1,7 mm 1,8 mm lu)__simipienenemä_____ _Tunkeutumissyvyys 1,5 mm 1,5 mm 1,6 mm 1,6 mm Tämän keksinnön Ulkohalkaisijan mak- 0,6 mm 0,5 mm 0,7 mm 0,5 mm mukainen suoja- simipienenemä putki (tämä keksintö)______ _Tunkeutumissyvyys 0,5 mm 0,4 mm 0,4 mm 0,4 mm

Taulukko 2 osoittaa, että esillä olevan keksinnön mukaisella suoja-putkella on erinomainen korroosionkestävyys ja tunkeutumisenvastustuskyky. Suojaputkella, joka saadaan aikaan käyttämällä magnesiumoksidijauhetta ja 5 rakeistettua alumiinioksidijauhetta, on myös erinomainen korroosionkestävyys ja kuonan kestävyys.

(2) Upokas

Valmistettiin vertailuesimerkkinä upokas, jonka ulkohalkaisija oli 21 mm, sisähalkaisija 15 mm ja pituus 100 mm, käyttämällä kaupallisen mag-10 nesiumoksidijauheen ja spinellijauheen seosta. Valmistettiin upokas, joka oli muodoltaan samanlainen kuin vertailuesimerkki, käyttämällä kutakin magnesi-umoksidijauheen ja alumiinioksidijauheen seoksista, joita käytettiin esimerkeissä 1 - 4, esillä olevan keksinnön mukaisten koekappaleiden 5 - 8 muodostamiseksi.

15 Testissä 50 g kuparikonvertterikuonaa, joka sisälsi yhtenä pää- 5 ainesosanaan Ca0-Fe203-Cu20:ta, laitettiin kuhunkin koekappaleista ja pidet en ^ tiin 10 vuorokautta sulassa tilassa sähköuunia käyttämällä. Sitten koekappale T otettiin ulos sähköuunista ja tarkastettiin. Alla olevassa taulukossa 3 koekappa- ^ le, jossa ilmeni kuonan ainesosien tunkeutumista upokkaan ulkopuolelle, on | 20 merkitty x:llä ja koekappale, jossa ei ilmennyt kuonan ainesosien tunkeutumis- ta, on merkitty o:lla.

δ o o o c\j 16

Taulukko 3

Koekappale_5_6_7_&_

Upokas (vertailu)__x_x_x_x_

Upokas (tämä keksintö) o_o_o_o_

Taulukko 3 osoittaa, että esillä olevan keksinnön mukaisella upokkaalla on erinomainen tunkeutumisenvastustuskyky. Upokkaalla, joka saadaan aikaan käyttämällä magnesiumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijau-5 hetta, on myös erinomainen korroosionkestävyys ja kuonankestävyys.

Esimerkki 6

Kuparinsulatusuuneihin ja kuparikonverttereihin tarkoitettu tiili

Valmistettiin kuparinsulatusuuneihin ja kuparikonverttereihin tarkoitettu tiili, jonka koko oli 21 cm x 13 cm x 5 cm, käyttämällä kaupallisen magne-10 siumoksidijauheen (keskimääräinen hiukkaskoko 1,5 μητι) ja spinellijauheen (keskimääräinen hiukkaskoko 1,5 pm) seosta vertailuesimerkkiä edustavan koekappaleen 9 muodostamiseksi. Esimerkissä 4 valmistettua tulenkestävää tiiltä käytettiin esillä olevan keksinnön mukaista esimerkkiä edustavana koekappaleena 10. Nämä koekappaleet 9 ja 10 testattiin samalla korroosiontes-15 tausmenetelmällä kuin esimerkkiä 1 edustava käyttämällä kuviossa 2 kuvattua korroosiontestauslaitetta. Vertailuesimerkkiä edustavassa koekappaleessa 9 ilmeni syöpynyt osa, jonka leikkauspinta-ala oli 5,0 cm2 ja jossa tunkeutumis-syvyys oli 8 mm, kun taas esillä olevan keksinnön mukaista esimerkkiä edustavassa koekappaleessa 10 ilmeni syöpynyt osa, jonka leikkauspinta-ala oli 20 2,4 cm2 ja jossa tunkeutumissyvyys oli 2 mm. Havaitaan siis, että esillä olevan keksinnön mukaisella koekappaleella on erinomainen kestävyys tiilen sisään 5 tu n keutu m ista vastaan.

CM

$7 Esimerkki 7

Suojaputki kuparinsulatusuuni- ja kuparikonvertterikuonaa varten | 25 Valmistettiin suojaputki (putki, jossa on umpinainen pää), jonka ul- rv kohalkaisija oli 21 mm, sisähalkaisija 15 mm ja pituus 70 mm, käyttämällä kau- h*1» 5 pallisen magnesiumoksidijauheen (keskimääräinen hiukkaskoko 1,5 pm) ja o spinellijauheen (keskimääräinen hiukkaskoko 1,5 pm) seosta vertailuesimerk- 011 kiä edustavan koekappaleen 11 muodostamiseksi. Valmistettiin myös suoja- 30 putki, joka oli muodoltaan samanlainen kuin vertailuesimerkki, käyttämällä 17 esimerkissä 2 käytettyä magnesiumoksidijauheen ja alumiinioksidijauheen seosta esillä olevan keksinnön mukaista esimerkkiä edustavan koekappaleen 12 muodostamiseksi. Nämä koekappaleet 11 ja 12 testattiin samalla menetelmällä kuin esimerkin 5 mukaiset suojaputket kuonan ainesosien tunkeutumissyvyy-5 den suojaputken sisään määrittämiseksi. Vertailuesimerkkiä edustavassa koekappaleessa 11 ulkohalkaisijan maksimipienenemä oli 1,5 mm ja tunkeutumis-syvyys 1,4 mm, kun taas esillä olevan keksinnön mukaista esimerkkiä edustavassa koekappaleessa 12 ulkohalkaisijan maksimipienenemä oli 0,6 mm ja tun-keutumissyvyys 0,4 mm. Havaitaan siis, että esillä olevan keksinnön mukaisel-10 la koekappaleella on erinomainen korroosionkestävyys ja tunkeutumisenvas-tustuskyky.

Esimerkki 8

Upokas kuparinsulatusuuni-ja kuparikonvertterikuonaa varten

Valmistettiin upokas, jonka ulkohalkaisija oli 21 mm, sisähalkaisija 15 15 mm ja pituus 100 mm, käyttämällä kaupallisen magnesiumoksidijauheen (keskimääräinen hiukkaskoko 1,5 pm) ja spinellijauheen (keskimääräinen hiukkaskoko 1,5 pm) seosta vertailuesimerkkiä edustavan koekappaleen 13 muodostamiseksi. Valmistettiin myös upokas, joka oli muodoltaan samanlainen kuin vertailuesimerkki, käyttämällä esimerkissä 3 käytettyä magnesiumoksidi-20 jauheen ja alumiinioksidijauheen seosta esillä olevan keksinnön mukaista esimerkkiä edustavan koekappaleen 14 muodostamiseksi. Nämä koekappaleet 13 ja 14 testattiin samalla menetelmällä kuin esimerkin 5 mukaiset upokkaat. Kumpikin koekappale otettiin ulos sähköuunista ja tarkastettiin. Vertailuesimer-kin mukaisessa koekappaleessa 13 ilmeni kuonan ainesosien tunkeutumista 25 upokkaan ulkopuolelle, kun taas esillä olevan keksinnön mukaista esimerkkiä 5 edustavassa koekappaleessa 14 ei ilmennyt kuonan ainesosien tunkeutumista

CM

^ upokkaan ulkopuolelle. Havaitaan siis, että esillä olevan keksinnön mukaisella ^ koekappaleella on erinomaiset ominaisuudet.

Esillä olevan keksinnön mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-| 30 spinellimateriaali käsittää alumiinioksidista ja magnesiumoksidista muodoste- r*. tun poltetun tuotteen, jolla on periklaasista, jossa on umpinaisia huokosia, ja h'· 5 spinellistä, joka käsittää MgO AI203-ainesosaa, koostuva kiderakenne, jossa o periklaasikiteiden raerajoilla esiintyy spinellifaasia ja periklaasi ja spinelli muo- ^ dostavat tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen. Sen vuoksi halkeilunvastustusky- 35 ky on parantunut ja korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet 18 merkittävästi. Myös tulenkestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla, joka saadaan aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhet-ta ja (rakeistamatonta) alumiinioksidijauhetta, sekoittamalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta ja (rakeistamatonta) magnesiumoksidijauhetta tai 5 sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijauhetta, muovaamalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistel-märakenteen muodostamiseksi, halkeilunvastustuskyky on parantunut ja korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet merkittävästi. Tulen-10 kestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla on periklaasista ja spinellistä koostuva, tiivis ja luja yhdistelmärakenne, joka saadaan aikaan sekoittamalla keskenään magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta, rakeistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe ja polttamalla muovattu tuote sitten. Sen vuoksi korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat paran-15 tuneita. Lisäksi rakeistettujen jauheiden muodostusmenetelmänä käytetään suihkukuivausmenetelmää, mikä parantaa halkeilunvastustuskykyä ja parantaa merkittävästi korroosionkestävyyttä ja kuonan kestävyyttä. Lisäksi muovauskei-nona käytetään hydraulista puristusmenetelmää, mikä parantaa edelleen korroosionkestävyyttä ja kuonankestävyyttä.

20 Vaihtoehtoisesti tulenkestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaa- lilla on periklaasista ja spinellistä koostuva, tiivis ja luja yhdistelmärakenne, joka saadaan aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10 - 150 pm, ja (rakeistamatonta) alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 ,um, muovaamalla tulokse-25 na oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten ja alumiinioksidijauhetta, ra-keistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe ja polttamalla 5 muovattu tuote sitten. Sen vuoksi halkeilunvastustuskyky on parantunut ja kor-

C\J

^ roosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet edelleen. Myös tulen- ^ kestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla, joka saadaan aikaan sekoit- ^ 30 tarinalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpi- ! mitta on 10- 150 μΐη, ja (rakeistamatonta) magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 0,1 - 5 μηη, tai sekoittamalla keskenään rakeistettua alumiini- h'· 5 oksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10 - 150 μηπ, ja rakeistettua mag- § nesiumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 10 - 150 pm, muovaamalla tulok- ^ 35 sena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi, korroosion- 19 kestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneet edelleen. Koska rakeistetun magnesiumoksidijauheen muodostamiseen käytettävän magnesiumoksidijau-heen tai rakeistetun alumiinioksidin muodostamiseen käytettävän alumiinioksi-dijauheen hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 μηη, tulenkestävällä magnesiumoksi-5 di-spinellimateriaalilla on erinomainen korroosionkestävyys ja kuonankestävyys. Lisäksi tulenkestävällä magnesiumoksidi-spinellimateriaalilla, joka saadaan aikaan sekoittamalla keskenään alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 μίτι, ja magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 0,1 - 5 μηπ, rakeistamalla tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jau-10 he, jonka hiukkaskoko on 10-150 μηη, ja polttamalla muovattu tuote sitten pe-riklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi, korroosionkestävyys ja kuonankestävyys ovat parantuneita.

Käytettäessä rakeistettujen jauheiden muodostusmenetelmänä suihkukuivausmenetelmää halkeilunvastustuskyky paranee ja korroosionkes-15 tävyys ja kuonankestävyys paranevat eniten. Käytettäessä muovauskeinona hydraulista puristusmenetelmää korroosionkestävyys ja kuonankestävyys paranevat eniten. Magnesiumoksidin ja alumiinioksidin seoksesta saatava poltettu magnesiumoksidi-spinellituote soveltuu käytettäväksi suojaputkena tai upokkaana. Paitsi että voidaan käyttää tulenkestävää magnesiumoksidi-spi-20 nellimateriaalia sopivalla tavalla kuparinsulatusuuneihin ja kuparikonvertterei-hin, voidaan myös käyttää suojaputkea tai upokasta kuparinsulatusuunien ja kuparikonvertterien kuonan varalta.

Esillä olevassa keksinnössä käytetään rakeistettujen jauheiden muodostusmenetelmänä suihkukuivausmenetelmää, ja sillä saadaan siten 25 helposti aikaan tasakokoisia hiukkasia. Lisäksi esillä olevassa keksinnössä käytetään muovauskeinona hydraulista puristusmenetelmää, ja sillä saadaan 5 siten aikaan tulenkestävä materiaali, jolla on aivan erinomainen korroosionkes-

CM

^ tävyys ja kuonankestävyys.

X

CL

h- h-

O

o o

CM

20

Patenttivaatimukset 1. Tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että se käsittää alumiinioksidista ja magnesiumoksidista muodostetun poltetun tuotteen, jolla on periklaasista, jossa on umpinaisia huokosia, ja spi- 5 nellistä, joka käsittää MgO AI203-ainesosaa, koostuva kiderakenne, jossa peri-klaasikiteiden raerajoilla esiintyy spinellifaasia ja periklaasi ja spinelli muodostavat tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen, jolloin materiaalin näennäinen huokoisuus on alueella 3,3 - alle 10 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-10 spinellimateriaali, tunnettu siitä, että se on saatu aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta, muovaamalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

15 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi- spinellimateriaali, tunnettu siitä, että se on saatu aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta ja magnesiumoksidijauhetta, muovaamalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodos-20 tamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että alumiinioksidijauheen sijasta käytetään rakeistettua alumiinioksidijauhetta.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-25 spinellimateriaali, tunnettu siitä, että se on saatu aikaan sekoittamalla ^ keskenään magnesiumoksidijauhetta ja alumiinioksidijauhetta, rakeistamalla

O

™ tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe ja polttamalla muovattu ™ tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmära- ^ kenteen muodostamiseksi.

g 30 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi- spinellimateriaali, tunnettu siitä, että se on saatu aikaan sekoittamalla kes- h~ kenään rakeistettua magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on § 10-150 ,um, ja alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 0,1 - 5 μΐη, muo- ° vaarnalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasis- 35 ta ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

21 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että se on saatu aikaan sekoittamalla keskenään rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10- 150 μηη, ja magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkaskoko on 0,1 - 5 μηπ, 5 muovaamalla tuloksena oleva seos ja polttamalla muovattu tuote sitten peri-klaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että alumiinioksidijauheen sijasta käyte- 10 tään rakeistettua alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 10 -150 μηη.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 6-8 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että rakeistetun mag-nesiumoksidijauheen muodostamiseen käytettävän magnesiumoksidijauheen tai rakeistetun alumiinioksidin muodostamiseen käytettävän alumiinioksidijau- 15 heen hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 μίτι.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tulenkestävä magnesiumoksi-di-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että se on saatu aikaan sekoittamalla keskenään magnesiumoksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 μηη, ja alumiinioksidijauhetta, jonka hiukkasten läpimitta on 0,1 - 5 μΐη, rakeistamal- 20 la tuloksena oleva seos, muovaamalla rakeistettu jauhe, jonka hiukkasten läpimitta on 10- 150 um, ja polttamalla muovattu tuote sitten periklaasista ja spinellistä koostuvan, tiiviin ja lujan yhdistelmärakenteen muodostamiseksi.

11. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 2- 10 mukainen tulenkestävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että rakeistettu 25 jauhe on saatu aikaan suihkukuivausmenetelmällä.

12. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-10 mukainen tulenkes- 5 tävä magnesiumoksidi-spinellimateriaali, tunnettu siitä, että muovauskei-

CM

^ nona on käytetty hydraulista puristusmenetelmää.

^ 13. Magnesiumoksidi-spinellisuojaputki, tunnettu siitä, että se n] 30 käsittää minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-12 mukaista poltettua tuotetta, | joka on saatu aikaan magnesiumoksidin ja alumiinioksidin seoksesta.

rv 14. Magnesiumoksidi-spinelliupokas, tunnettu siitä, että se kä- f"**· 5 sittää minkä tahansa patenttivaatimuksista 1 - 12 mukaista poltettua tuotetta, g joka on saatu aikaan magnesiumoksidin ja alumiinioksidin seoksesta.

CM

22 15. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukaisen tulenkestävän magnesi-umoksidi-spinellimateriaalin käyttö kuparinsulatusuuneihin ja kuparikonvertte-reihin.

16. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukaisen tulenkestävän magnesi-5 umoksidi-spinellimateriaalin käyttö kuparinsulatusuunien ja kuparikonvertterien kuonalle tarkoitettuun suojaputkeen tai upokkaaseen.

17. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukaisen tulenkestävän magnesiumoksidi-spinellimateriaalin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että sekä hieno magnesiumoksidijauhe että hieno alumiinioksidijauhe ra- 10 keistetaan suihkukuivausmenetelmää käyttämällä, valmistetaan magnesium-oksidijauheen ja rakeistetun alumiinioksidijauheen seos, alumiinioksidijauheen ja rakeistetun magnesiumoksidijauheen seos, magnesiumoksidijauhetta ja alu-miinioksidijauhetta keskenään sekoittamalla saatu rakeistettu jauhe tai rakeistettua magnesiumoksidijauhetta ja rakeistettua alumiinioksidijauhetta keske-15 nään sekoittamalla saatu rakeistettu jauhe, mikä tahansa kyseisistä seoksista muovataan hydraulisella puristusmenetelmällä ja sitten muovattu tuote poltetaan.

o

CM

i

C\J

xj-

X

CL

h-

O

o o o

CM