JP7299157B2 - 多孔質焼結マグネシアを製造する方法、焼結マグネシアからなる造粒物(Koernung)を有する粗セラミックの(grobkeramisch)耐火性生産物を製造するためのバッチ、このような生産物、および生産物を製造する方法、工業炉の裏張り(Zustellung)、ならびに工業炉 - Google Patents
多孔質焼結マグネシアを製造する方法、焼結マグネシアからなる造粒物(Koernung)を有する粗セラミックの(grobkeramisch)耐火性生産物を製造するためのバッチ、このような生産物、および生産物を製造する方法、工業炉の裏張り(Zustellung)、ならびに工業炉 Download PDFInfo
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-
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-
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Description
>1500℃のコーン溶倒点(Kegelfallpunkt)を定義するISO836もしくはDIN51060による定義に限定されるべきでない。本発明の意味における耐火性生産物は、T0.5≧600℃、好ましくはT0.5≧800℃のDIN EN ISO1893:2009-09に準拠した荷重軟化点T0.5を有する。
すでに述べたように、焼成時間と焼結温度とは、本発明による多孔質焼結マグネシアからなる造粒物が、15~38体積%の、好ましくは20~38体積%のDIN993-18:2002-11およびDIN993-1:1995-4に準拠した粒子気孔率(全気孔率)と、好ましくは2.20~2.85g/cm3、好ましくは2.20~2.75g/cm3のDIN993-18:2002-11に準拠した粒子かさ密度を有するように調整される。このことは造粒物の他の特性にも当てはまる。
a)好ましくは、10~90重量%、好ましくは20~80重量%の量で、>200μmの粒径を有する本発明による焼結マグネシアからなる少なくとも1つの粗造粒物、
b)好ましくは、90~10重量%、好ましくは80~20重量%の量で、≦200μmの粒径を有する、例えば本発明による焼結マグネシアなどのマグネシアからなる少なくとも1つの粉末造粒物、
c)場合によっては、耐火材料からなる少なくとも1つの他の造粒物であって、好ましくは、全体量が0.5~40重量%、好ましくは3~30重量%である他の造粒物、
d)場合によっては、耐火材料のための少なくとも1つの添加物であって、好ましくは全体量が<5重量%である添加物、
e)場合によっては、好ましくは全体量が<5重量%の、耐火材料のための少なくとも1つの添加剤
乾燥物質混合物においてこれらの成分をあらゆる組み合わせで含有することができる。
マグネシア
マグネシアとアルミン酸マグネシウムスピネル
マグネシアとヘルシナイト
マグネシアとフォルステライト
マグネシアとプレオナストもしくはプレオナストスピネル
マグネシアとクロム鉱石
マグネシアと酸化ジルコニウム
上述のように、いくつかの他の造粒物の組み合わせ、好ましくはヘルシナイトからなる他の造粒物とアルミン酸マグネシウムスピネルからなる他の造粒物との組み合わせも可能である。
多孔質焼結マグネシアからなる造粒物の製造は以下のように行われる:
真空プレスによってMg(OH)2の懸濁液から取得した固形分が>50%のフィルタケークを炉内で乾燥させ、最後に1100℃でか焼して細砕し、それによりMg(OH)2から、典型的な微粒子サイズ分布がd50=10μmの軽焼マグネシアができる。
本発明による多孔質焼結マグネシアからなる造粒物は、粒子かさ密度が2.59g/cm3であった。対応する開放気孔率は、25.8体積%であった(DIN EN993-18:2002-11;DIN EN993-1:1195-04)。
実施例1の範囲内において、同じ材料および同じ鉱物組成(マグネシア84重量%、焼結スピネル16重量%、緻密焼結マグネシアからなるマグネシア粉末)をベースにしたれんがを製造した。
Fullerの粒度分布(Korngroessenverteilung)を有する表3による相応の原料をミキサにおいて乾燥状態で3min混合し、液体の結合剤を加え、さらに5min混合した。混合物を油圧プレスに運び、回転炉れんが用のBフォーマットで表3によるプレス圧で圧縮した。れんがをドライヤにおいて約130℃で乾燥させ、続いてトンネル炉において1600℃で50時間酸化焼成した。最高温度での保留時間は5hであった。測定による燃焼収縮、測定および計量による最終かさ密度、DIN EN993-1:1995-04による開放気孔率、DIN EN993-5:1998-12による冷間圧縮強度、DIN EN993-6:1995-04による冷間曲げ強度、DIN EN993-4:1995-04によるガス透過性、およびDIN993-15:2005-14の熱線(平行)法による熱伝導率を決定した。温度変化耐性を空気中で1100℃の昇温した試験温度でDIN EN993-11:2008-03に準拠して決定した:
実施例2のれんがd)については、実施例1による焼結スピネルの代わりに多孔質スピネルを使用した。
最初の実施例1および2において、マグネシアスピネルれんがのための本発明による多孔質焼結マグネシアの利点を説明した。他の耐火性材料からなる製品における本発明の有効性を証明するために、実施例3の範囲で焼結マグネシアベースのれんがを溶融プレオナスト(プレオナスト溶融スピネル)と組み合わせて調べた。れんがe)は、本発明による焼結マグネシアベースであり、れんがf)は、緻密焼結マグネシアとの比較であった。実施例1に対応して1450℃の焼成温度で製造を行った。
Claims (80)
- 焼結マグネシアからなる造粒物を製造する方法において、乾燥質量に関して少なくとも96重量%の軽焼MgO粉末からなるプレス成形体を焼結することであって、前記軽焼MgO粉末が≦200μmの粒径を有する前記プレス成形体を焼結することと、続いて焼結された前記プレス成形体を機械的に細砕することとを備え、前記造粒物が、15~38体積%のDIN EN993-1:1995-04およびDIN EN993-18:2002-11に準拠した粒子気孔率(気孔率全体)および10~30MPaのDIN13055-2016-11(20mmではなく10mm)に準拠した粒子圧縮強度を有するように1100~1600℃の最高温度で焼結され、前記最高温度での焼結時間は0.5h~7hであることを特徴とする、方法。
- 前記プレス成形体は、ペレットであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記造粒物が、20~38体積%のDIN EN993-1:1995-04およびDIN EN993-18:2002-11に準拠した粒子気孔率(気孔率全体)を有するように焼結されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 1200~1600℃の最高温度で焼結されることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 1200~1550℃の最高温度で焼結されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 1200~1500℃の最高温度で焼結されることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記最高温度での焼成時間は2h~6hであることを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記造粒物は、2.20~2.85g/cm3のDIN EN993-1:1995-04およびDIN EN993-18:2002-11に準拠した粒子かさ密度を有するように焼結されることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記造粒物は、2.20~2.75g/cm3のDIN EN993-1:1995-04およびDIN EN993-18:2002-11に準拠した粒子かさ密度を有するように焼結されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 1.8~2.3g/cm3のDIN66133:1993-06に準拠したかさ密度を有するプレス成形体が使用されることを特徴とする、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
- 1.9~2.2g/cm3のDIN66133:1993-06に準拠したかさ密度を有するプレス成形体が使用されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 32~52体積%のDIN66133:1993-06に準拠した気孔率を有するプレス成形体が使用されることを特徴とする、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
- 35~45体積%のDIN66133:1993-06に準拠した気孔率を有するプレス成形体が使用されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 前記軽焼MgO粉末が、DIN12677:2013-02に準拠した蛍光X線分析によって決定した少なくとも88重量%のMgOを有することを特徴とする、請求項1~13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記軽焼MgO粉末が、DIN12677:2013-02に準拠した蛍光X線分析によって決定した少なくとも95重量%のMgOを有することを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 前記軽焼MgO粉末が、DIN12677:2013-02に準拠した蛍光X線分析によって決定した少なくとも97重量%のMgOを有することを特徴とする、請求項15に記載の方法。
- 前記軽焼MgO粉末が、DIN ISO13320:2009に準拠したレーザ粒度測定法によって決定した80~100μmのd90値、および/または5~15μmのd50値、および/または1~3μmのd10値の微粒子サイズ分布を有することを特徴とする、請求項1~16のいずれか1項に記載の方法。
- 乾燥質量に関して100重量%が前記軽焼MgO粉末からなるプレス成形体が使用されることを特徴とする、請求項1~17のいずれか1項に記載の方法。
- マグネサイト粉末を含有しないプレス成形体が使用されることを特徴とする、請求項1~17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、燃焼性物質を使用することなしに製造されることを特徴とする、請求項1~17のいずれか1項または請求項19に記載の方法。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、DIN66133:1993-06に準拠して決定した、0.1~10μmの平均細孔直径d50を有するように焼結されることを特徴とする、請求項1~20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、DIN66133:1993-06に準拠して決定した、2~8μmの平均細孔直径d50を有するように焼結されることを特徴とする、請求項21に記載の方法。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、11~25MPaのDIN13055-2016-11(20mmではなく10mm)に準じた粒子圧縮強度を有するように焼結されることを特徴とする、請求項1~22のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、DIN EN821-2:1997-08に準拠して400℃で3~9W/mK、800℃で2~7W/mK、および1200℃で2~7W/mKの熱伝導率を有するように焼結されることを特徴とする、請求項1~23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、DIN EN821-2:1997-08に準拠して400℃で4~8W/mK、800℃で3~6W/mK、および1200℃で3~6W/mKの熱伝導率を有するように焼結されることを特徴とする、請求項24に記載の方法。
- 粗セラミックの、耐火性の、成形された、または成形されていない生産物を製造するためのバッチへの請求項1~25のいずれか1項に記載の方法で製造された焼結マグネシアからなる造粒物の使用であって、前記バッチは乾燥物質混合物を含み、前記乾燥物質混合物は前記少なくとも1つの焼結マグネシアからなる造粒物と、前記乾燥物質混合物への添加物と、耐火材料のための少なくとも1つの液体または固体の結合剤とを有する、使用。
- 前記造粒物は、工業炉の稼働裏あて材または石積み層ための生産物を製造するためのバッチに用いられることを特徴とする、請求項26に記載の使用。
- 前記造粒物は、非金属工業の焼成炉の、または加熱炉の、またはエネルギー生成用の炉の、または鋼生産用の炉の、または非鉄金属工業の炉の稼働裏あて材または石積み層のための生産物を製造するためのバッチに用いられることを特徴とする、請求項27に記載の使用。
- 前記造粒物は、セメント炉設備の、竪型石灰炉または回転管状石灰炉の、マグネサイト炉またはドロマイト炉の稼働裏あて材または石積み層のための生産物を製造するためのバッチに用いられることを特徴とする、請求項28に記載の使用。
- 前記造粒物は、前記乾燥物質混合物を含むバッチに用いられ、
前記乾燥物質混合物は、
以下の構成要素:
a)>200μmの粒径を有する請求項1~25のいずれか1項に記載の方法で製造された焼結マグネシアからなる少なくとも1つの粗造粒物、
b)≦200μmの粒径を有するマグネシアからなる少なくとも1つの粉末造粒物を有する、またはからなり、
前記バッチは、前記乾燥物質混合物への添加物と、耐火材料のための前記少なくとも1つの液体または固体の結合剤と、
を有する、請求項26~29のいずれか1項に記載の使用。 - 請求項1~25のいずれか1項に記載の方法により製造された焼結マグネシアからなる前記少なくとも1つの粗造粒物は、前記乾燥物質混合物中に、10~90重量%の全体量で含まれる、請求項30に記載の使用。
- マグネシアからなる前記少なくとも1つの粉末造粒物は、前記乾燥物質混合物中に、90~10重量%の全体量で含まれる、請求項30または31に記載の使用。
- マグネシアからなる前記少なくとも1つの粉末造粒物は、請求項1~25のいずれか1項に記載の方法により製造された焼結マグネシアからなる、請求項30~32のいずれか1項に記載の使用。
- 前記乾燥物質混合物は、耐火材料からなる少なくとも1つのさらなる造粒物を0.5~40重量%の全体量で含む、請求項30~33のいずれか1項に記載の使用。
- 前記さらなる造粒物は、≦8mmの最大粒径を有することを特徴とする、請求項34に記載の使用。
- 前記乾燥物質混合物は、耐火材料のための少なくとも1つの添加物を含む、請求項30~35のいずれか1項に記載の使用。
- 前記バッチは、前記乾燥物質混合物の全乾燥重量に対して、前記少なくとも1つの結合剤を1~9重量%の全体量で含む、請求項30~36のいずれか1項に記載の使用。
- 前記バッチは、該バッチの全質量に対して、少なくとも90重量%が結合剤と前記乾燥物質混合物とからなることを特徴とする、請求項30~37のいずれか1項に記載の使用。
- 前記バッチは、該バッチの全質量に対して、少なくとも99重量%が結合剤と前記乾燥物質混合物とからなることを特徴とする、請求項38に記載の使用。
- 前記バッチは、該バッチの全質量に対して、100重量%が結合剤と前記乾燥物質混合物とからなることを特徴とする、請求項39に記載の使用。
- 前記乾燥物質混合物は、請求項1~25のいずれか1項に記載の方法で製造された焼結マグネシアからなる粗造粒物の≧50重量%を有することを特徴とする、請求項30~40のいずれか1項に記載の使用。
- 前記乾燥物質混合物は、請求項1~25のいずれか1項に記載の方法で製造された焼結マグネシアからなる粗造粒物の≧60重量%を有することを特徴とする、請求項41に記載の使用。
- 前記乾燥物質混合物は、請求項1~25のいずれか1項に記載の方法で製造された焼結マグネシアからなる粗造粒物の≧70重量%を有することを特徴とする、請求項42に記載の使用。
- 請求項1~25のいずれか1項に記載の方法で製造された焼結マグネシアからなる粗造粒物は、≦8mmの最大粒径を有することを特徴とする、請求項30~43のいずれか1項に記載の使用。
- 前記バッチは、アルミン酸マグネシウムスピネル、ボーキサイト、アルミナ、ヘルシナイト、プレオナスト、クロム鉱石、プレオナストスピネル、酸化ジルコニウム、かんらん石、および/またはフォルステライトの群からの原料からなる他の造粒物を含むことを特徴とする、請求項30~44のいずれか1項に記載の使用。
- 前記液体の結合剤は、
熱硬化性樹脂結合剤、または糖蜜、またはリグニンスルホン酸、あるいは硫黄フリー結合剤、あるいは硫酸塩、あるいはゾルゲル系の群より選択される結合剤である、請求項30~45のいずれか1項に記載の使用。 - 粗セラミックの、耐火性の、成形された、または成形されていない生産物への請求項1~25のいずれか1項に記載の方法で製造された焼結マグネシアからなる造粒物の使用。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物が請求項26~46のいずれか1項に記載のバッチから製造された生産物に用いられる、請求項47に記載の使用。
- 前記生産物は、工業炉の稼働裏あて材のためのものであることを特徴とする、請求項47または48に記載の使用。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、非金属工業の焼成炉の、または加熱炉の、またはエネルギー生成用の炉の、または鋼生産用の炉の、または非鉄金属工業の炉の稼働裏あて材のための生産物に用いられることを特徴とする、請求項49に記載の使用。
- 前記焼結マグネシアからなる造粒物は、セメント炉設備の、竪型石灰炉または回転管状石灰炉の、マグネサイト炉またはドロマイト炉の稼働裏あて材のための生産物に用いられることを特徴とする、請求項50に記載の使用。
- 前記成形された生産物は、グリーンの成形体であることを特徴とする、請求項47~51のいずれか1項に記載の使用。
- 前記成形された生産物は、焼戻しされた成形体であることを特徴とする、請求項47~51のいずれか1項に記載の使用。
- 前記成形された生産物は、焼成された成形体であることを特徴とする、請求項47~51のいずれか1項に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、DIN993-15:2005-14に準拠した熱線(平行)法で、300℃で4.0~6.0W/mK、700℃で3.0~5.0W/mK、および1000℃で2.0~3.5W/mKの熱伝導率を有することを特徴とする、請求項54に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、DIN993-1:1995-4に準拠して決定した22~45体積%の開放気孔率を有することを特徴とする、請求項54または55に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、DIN993-1:1995-4に準拠して決定した23~35体積%の開放気孔率を有することを特徴とする、請求項56に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、DIN66133:1993-06に準拠して決定した0.5~10μmの細孔径分布の平均値d50を有することを特徴とする、請求項54~57のいずれか1項に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、DIN66133:1993-06に準拠して決定した2~10μmの細孔径分布の平均値d50を有することを特徴とする、請求項58に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、DIN993-1:1995-04に準拠して決定した1.9~2.9g/cm3のかさ密度を有することを特徴とする、請求項54~59のいずれか1項に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、DIN993-1:1995-04に準拠して決定した2.0~2.8g/cm3のかさ密度を有することを特徴とする、請求項60に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、30~100MPaのDIN EN993-5:1998-12に準拠した冷間圧縮強度を有することを特徴とする、請求項54~61のいずれか1項に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、2~18MPaのDIN EN993-6:1995-04に準拠した冷間曲げ強度を有することを特徴とする、請求項54~62のいずれか1項に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、0.2~8nPmのDIN EN993-4:1995-04に準拠したガス透過性を有することを特徴とする、請求項54~63のいずれか1項に記載の使用。
- 前記焼成された成形体は、>20の急冷サイクルの、大気での試験温度1100℃の、DIN EN993-11:2008-03に準拠して決定した温度変化耐性を有することを特徴とする、請求項54~64のいずれか1項に記載の使用。
- 前記成形された生産物は、れんがである、請求項52~65のいずれか1項に記載の使用。
- 請求項26~46のいずれか1項に記載のバッチから請求項47~66のいずれか1項に記載の耐火性の成形された生産物を製造する方法において、
a)前記乾燥物質混合物を前記少なくとも1つの結合剤または、水および前記少なくとも1つの結合剤と混合して塑性素地にするステップと、
b)前記塑性素地をグリーン成形体に成形するステップと、
を包含する、方法。 - 前記塑性素地をプレス成形して前記グリーン成形体に成形する、請求項67に記載の方法。
- 前記グリーン成形体は、乾燥され、かつ焼戻しまたは焼成される、請求項67または68に記載の方法。
- 前記グリーン成形体は、1200℃~1800℃の温度で焼成されることを特徴とする、請求項69に記載の方法。
- 前記グリーン成形体は、1400℃~1700℃の温度で焼成されることを特徴とする、請求項70に記載の方法。
- 請求項26~46のいずれか1項に記載のバッチの使用であって、請求項47~66のいずれか1項に記載の生産物を製造するための使用。
- 大型工業炉の裏張りのための耐火性生産物の使用であって、
請求項47~66のいずれか1項に記載の、および/または請求項67~71に記載の生産物が用いられることを特徴とする、使用。 - 前記生産物は、非金属工業の焼成炉の、加熱炉の、エネルギー生成用の炉の、あるいは鋼生産用の炉の、あるいは非鉄金属工業の炉の裏張りのために用いられる、請求項73に記載の使用。
- 前記生産物は、セメント炉設備の、竪型石灰炉または回転管状石灰炉の、マグネサイト炉またはドロマイト炉の裏張りのために用いられる、請求項74に記載の使用。
- 前記生産物は稼働裏あて材を有する裏張りのために使用され、前記生産物は前記稼働裏あて材のために用いられることを特徴とする、請求項73~75のいずれか1項に記載の使用。
- 前記生産物は、単層または多層の囲壁に取り付けられる稼働裏あて材のために用いられることを特徴とする、請求項76に記載の使用。
- 請求項73~77のいずれか1項に記載の裏張りを使用することを特徴とする、大型工業炉ための裏張りの使用。
- 請求項73~77のいずれか1項に記載の裏張りを、非金属工業の焼成炉、あるいは加熱炉、あるいはエネルギー生成用の炉、あるいは鋼生産用の炉、あるいは非鉄金属工業の炉のために使用する、裏張りの使用。
- 請求項73~77のいずれか1項に記載の裏張りを、セメント炉設備、竪型石灰炉または回転管状石灰炉、マグネサイト炉またはドロマイト炉のために使用する、裏張りの使用。
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