PL56786B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 22.VII.1965 Austria Opublikowano: 25.11.1969 56786 KI. 80 b, 8/01 MKP C04b UKD 35| Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Georg Bouvier, inz. Erich Kaltner Wlasciciel patentu: Veitscher Magnesitwerke-Actien-Gesellschaft, Wie¬ den (Austria) Sposób wytwarzania spieku z tlenku magnezowego Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia spieczonego tlenku magnezowego, stanowiace¬ go podstawowy material do wytwarzania wyro¬ bów ogniotrwalych, zwlaszcza mas ubijanych lub ksztaltek.Do wykladania oibmuirzy urzadzen cieplnych stosowanych do wytapiania stali w atmosferze tlenu lub do swiezenia stali tlenem stosuje sie miedzy innymi magnezytowe wyroby ogniotrwale.Tirwaloisc tych wyrobów zalezy od jakosci surowca uzytego do ich wytwarzania, to znaczy od jakosci uzytego spieczonego magnezytu. Wskaznikiem do¬ brej jakosci spieczonego magnezytu jest jego wy¬ soka gestosc i niska porowatosc, które uzyskuje sie wtedy, gdy proces spiekania surowego magne¬ zytu prowadzi sie tak, aby w spieczonym magne¬ zycie osiagnac wysoki stopien krystalizacji pery¬ klazu i duze jego krysztaly. Znane sposoby wy¬ twarzania spieczonego magnezytu polegaja na wypalaniu surowego magnezytu w temperaturze 1600—1800°C. Tak otrzymane spieki magnezytowe zawieraja jednak krysztaly peryklazu o malej srednicy, wynoszacej przecietnie 20—40 mikronów, w wyniku ozego otrzymany spiek ma stosunkowo mala gestosc i duza porowatosc.Stwierdzono, ze stosujac jako surowiec krysta¬ liczny magnezyt o scisle okreslonej zawartosci MgO. i Fe203 oraz prowadzac proces wypalania w temperaturze wyzszej niz w sposobach znanych, 10 15 20 25 30 otrzymuje sie spiek magnezytowy przewyzszajacy jakoscia spieki wytwarzane sposobami znanymi.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze surowy, krystaliczny magnezyt, który w przelicze¬ niu na substancje wolna od skladników ulatnia¬ jacych sie podczas prazenia zawiera w stosunku wagowym co najmniej 85%, a korzystnie eo naj¬ mniej 90% MgO oiraz nie wiecej niz 6%, a ko¬ rzystnie nie wiecej niz 4,5% Fe2Os, albo produkt otrzymany przez wstepne prazenie' wspomnianego wyzej magnezytu surowego, spieka sie w tempe¬ raturze co najmniej 1900°C, a korzystnie wyzszej niz 2100°C. W celu otrzymania tak wysokiej tem¬ peratury korzystnie jest zamiast powietrza do spa¬ lania doprowadzac gazowy tlen. Proces spiekania prowadzi sie bez stopienia az do otrzymania spie¬ ku o budowie krystalicznej i o przecietnej sred¬ nicy krysztalów peryklazu wynoszacej co naj¬ mniej 60, a korzystnie co najmniej 75 mikronów oraz o porowatosci pozornej wynoszacej nie wie¬ cej niz 7, a korzystnie nie wiecej niz 4% obje¬ tosciowych.Ksztaltki ogniotrwale, wytwarzane znanymi me¬ todami ze spieku otrzymanego sposobem wedlug wynalazku, charakteryzuja sie staloscia objetosci w bardizo wysokich temperaturach, co ma duze znaczenie przy stosowaniu ich w wysokotempera¬ turowych procesach metalurgicznych. Poza tym ksztaltki te sa bardzo odporne na dzialanie zuzli i pylów. Wynika to prawdopodobnie z faktu, ze 5678656786 3 w miare powiekszania krysztalów peryklazu ma¬ leje powierzchnia ulegajaca dzialaniu zuzli i py¬ lów. Spiek otrzymany sposobem wedlug wyna¬ lazku przez spiekanie bez stapiania mozna pod wzgledem wlasciwosci technicznych porównac z produktem otrzymywanym przez stapianie tlenku magnezu o odpowiednim skladzie w elektrycznym pieou lukowym.Spiek wytwarza sie sposobem wedlug wyna¬ lazku korzystnie w znanych piecach szybowych, doprowadzajac zamiast powietrza do spalania ga- wwary tlen. Jako material wyjsciowy stosuje sie zwlaszcza krystaliczne magnezyty o okreslonych wlasciwosciach, jak równiez magnezje otrzymy¬ wana z wody morskiej. W drugim przypadku jed¬ nak trudniej jest uzyskiwac duzej wielkosci kry¬ sztaly peryklazu i jest to mozliwe tylko przy uzy¬ ciu specjalnych dodatków, na przyklad tlenku zelaza. Zanieczyszczenia zawarte w surowcu wplywaja niekorzystnie na jakosc wytwarzanego spieku, a poniewaz z surowca magnezytowego wy¬ palanego w wysokiej temperaturze, na przyklad w temperaturze 2200°C, nie mozna juz usunac za¬ nieczyszczen, przeto nalezy je usuwac z surowego magnezytu przed jego wypaleniem w wysokiej temperaturze. Dlatego celowe jest stosowanie wyjsciowego materialu magnezytowego uzyskane¬ go na drodze flotacji lub za pomoca innych metod przygotowawczych stosowanych przed spiekaniem, jak na przyklad metody przelewowo-osadowej.Spiek stanowi skladnik zasadniczy, dla wyro¬ bów ogniotrwalych przy czym oprócz niego mozna stosowac skladniki dodatkowe, zwlaszcza rude chromowa w ilosci do 30% wagowych lub odpo¬ wiednia ilosc tlenku chromu.Sposób wedlug wynalazku jest blizej wyjasnio¬ ny w nizej podanych przykladach. Wymieniona w tych przykladach przecietna srednice kryszta¬ lów peryklazu, bedaca miara wielkosci kryszta¬ lów, okreslono na podstawie wyników szlifowania powierzchni. Do tego celu stosowano pomiar mi- kroobrazów szlifów za pomoca przyrzadu TGZ 3 firmy Carl Zeiss, Oberkochen, Niemiecka Repu¬ blika Federalna, umozliwiajacego ustalanie wiel¬ kosci czasteczek wedlug metody kola, Metoda ta polega na tym, ze na szlifowanej powierzchni mierzy sie rozpoznawalne srednie wielkosci co najmniej 1000 poszczególnych krysztalów, a w za¬ leznosci od materialu korzystnie 2000—4000 kry¬ sztalów i z otrzymanych wyników wyprowadza nastepnie wszystkie zasadnicze wskazniki, to jest ogólna przecietna srednice krysztalów, stopien ich rozproszenia i inne. Rozklad sredniej wielkosci ziaren mozna tez przedstawic graficznie.' Nalezy zauwazyc, ze okreslone w ten sposób wartosci nie odpowiadaja rzeczywistym wielko¬ sciom ziaren lub. krysztalów, mierzonym w luz¬ nym skupieniu, lecz odpowiadaja kazdorazowo przypadkowym plaskim przekrojom przez zwarta strukture zespolu^ krysztalów. Dlatego tak otrzy¬ mane wyniki odbiegaja z dwojakich wzgledów od rzeczywistych warunków. Po pierwsze krysztaly nie sa przecinane, wzglednie sa rzadko przecinane w odpowiadajacym im srodku kuli, na skutek azego jezeli próbki traktuje sie w przyblizeniu jako model kulcwy, uzyskuje sie wartosci sred¬ nie o okolo 20% nizsze. Po drugie, prawdopodo¬ bienstwo wlasciwego scharakteryzowania calego 5 krysztalu za pomoca przypadkowo prowadzonego plaskiego przekroju przez szlif jest tym wieksze, im wiekszy jest dany krysztal (problem trafienia wedlug rachunku prawdopodobienstwa). Z tych tez wzgledów wyniki sa tym wlasciwsze, im 10 wieksza jest szerokosc rozproszenia w rozkladzie krysztalów. Te okolicznosci nie mialyby wplywu tylko w przypadku monostruktury ziarna.Przeliczenie na warunki rzeczywiste, które dla rozdzialu wielkosci ziaren wedlug metody podzia- 15 lu na równolegle klasy jest mozliwe W ogóle tylko w przyblizeniu, nie jest jednak wcale konieczne dla porównawczej oceny wyników.Podana w przykladach ogniotrwalosc pod obcia¬ zeniem oznacza odpornosc na wysoka tempera- 20 ture. Okresla sie ja w ten sposób, ze badana próbke o srednicy 50 mm i wysokosci 50 mm pod obciazeniem 2 kp/om* ogrzewa sie wedlug zalozo¬ nego programu i rejestruje rozszerzanie sie prób¬ ki. Temperature, w której próbka kurczy sie 25 o 0,3 mm w porównaniu z wielkoscia maksymal¬ nego rozszerzenia sie oznacza sie symbolem ta, zas temperature w której nastepuje rozlamanie próbki, oznacza sie symbolem tb. Ogrzewanie pro¬ wadzi sie do temperatury 1750^0 i nastepnie 30 przerywa nawet jezeli nie nastapilo rozlamanie próbki.Przyklad I. Jako produkt wyjsciowy zasto¬ sowano krystaliczny surowy magnezyt oczyszczony przez flotacje z niepozadanych domieszek. Sklad 35 flotowanego surowca magnezytu w przeliczeniu na substancje nie zawierajaca skladników ulatniaja¬ cych sie przy wypalaniu jest nastepujacy: 40 45 50 55 60 Si02 Fefi, A1A Mn,04 CaO MgO 0,»% 3,8% 0,40/0 , 0,3% 2,9% 91,7% Surowy magnezyt zmielono i zmieszano ze srodkami wiazacymi po czym sprasowano za po¬ moca pras walcowych na brykiety. Brykiety z su¬ rowego magnezytu wsrtawiono do pieca szybo¬ wego i wypalono w temperaturze 2200°C, dopro¬ wadzajac tlen zamiast powietrza. Otrzymano spiek o ciezarze wlasciwym 3,4 g/om3, pozornej porowa¬ tosci 3,8% i sredniej wielkosci krysztalów pery¬ klazu 88 mikronów, a maksymalnej 317 mikronów.Spiek ten rozdrobniono i sklasyfikowano wedlug wielkosci ziarna. Nastepnie z ziaren tych o na¬ stepujacym uziarnieniu wytworzono cegly: 50% ziarna 20% „ 10% „ 20% „ 2,0—5,0 mm 0,7—2,0 mm 0—0,7 mm 0—0,1 mm Jako srodek wiazacy zastosowano 2% wagowych kwasu siarkowego o gestosci 26° Be i 2% wago-56786 5 wych wody. Cisnienie tloczenia wynosilo okolo 1100 kp/cm2. Te chemicznie zwiazane cegly z pla¬ szczem blaszanym mialy nastepujace wlasciwosci: 6 mm rude chromowa o uziatrnieniu 0,7—2,0 mm, otrzymano ksztaltki zwiazane chemicznie i wypo¬ sazone w blachy zewnetrzne i wewnetrzne.Ksztaltki te mialy nastepujace wlasciwosci: Po osuszeniu:i ciezar wlasciwy 3,00 g/cm3 porowatosc 10,5% objetosciowych wytrzymalosc w temperaturze pokojowej 590 kp/cm* wytrzymalosc w temperaturze 1100°C 225 kp/cm2 ogniortarwalosc pod obciazeniem ta 1750°C tb 1750°C 5 10 15 Po wysuszeniu: ciezar wlasciwy porowatosc wytrzymalosc w tempe¬ raturze pokojowej wytrzymalosc w tempe¬ raturze 1100PC ogniotrwalosc pold ob¬ ciazeniem ta tb 2,97 g/cm3 13,5% objetosciowych 475 kp/cm2 245 kp/cm2 1700 1750°C Po wypaleniu w temperaturze 1000°C: ciezar wlasciwy porowatosc wytrzymalosc w temperaturze pokojowej 2,99 g/cm3 17,0% objetosciowych 177 kp/cm2 Po wypaleniu w temperaturze 1650°C: skurcz liniowy 1,3% skurcz objetosciowy 2,7% • Cegly otrzymane w ten sposób wbudowano w boczne sciany elektrycznych pieców lukowych i w sciany palenisk pieców Siemens-Martina. Na podstawie wielu badan stwierdzono, ze uzyskuje sie poprawe trwalosci wymuirówki w stosunku do wymurówek z cegiel wytworzonych w znany spo¬ sób srednio o okolo 20—40%.Przyklad II. Z masy wytworzonej w sposób opisany w przykladzie I wytworzono ksztaltki i wypalono je w piecu tunelowym w temperaturze okolo 1650°C. Po wypaleniu cegly poddano w spo¬ sób znany dzialaniu cieklego nosnika wegla (na przyklad smoly weglowej). Przed nasyceniem ruosnikiem wegla cegiy te mialy nastepujace wla¬ sciwosci: ciezar wlasciwy porowatosc wytrzymalosc w temperaturze pokojowej ogniotrwalosc pod obciazeniem ta tb 2,97 g/cm* 16,8% objetosciowych 550 kp/cm2 1750°O 1750°C Po nawilzeniu nosnikiem wegla pozostala poro¬ watosc wynosila juz tylko okolo 0,9°/o objetoscio¬ wych. Tak wytworzone cegly nadaja sie szczegól¬ nie jako wykladzina konwertorów z dmuchem tlenowym i wykazuja w tych urzadzeniach wyraz¬ nie wieksza trwalosc niz cegly znane o mniej wiecej podobnym skladzie.Przyklad III. Postepujac zasadniczo w spo¬ sób opisany w przykladzie I, ale stosujac zamiast 10% wypalanego magnezytu o uziarnieniu 0—0,7 20 25 30 35 40 45 50 55 Po wyzarzeniu w temperaturze 1000°C: ciezar wlasciwy 2,33 g/cm3 porowatosc 19,4% objetosciowych wytrzymalosc w tempe¬ raturze pokojowej 153 kp/cm2 Fo wypaleniu w temperaturze 1650°C: skurcz liniowy 1,1% skurcz objetosciowy 1,6% Cegly te wbudowano do sklepienia pieców Sie¬ mens-Martina pracujacych bardzo intensywnie przy doprowadzeniu duzych ilosci tlenu. W po¬ równaniu z ceglami znanymi o podobnym skla¬ dzie wykazaly trwalosc wieksza o 25—50%. Po¬ dobnie korzystne wyniki uzyskano po zabudowa¬ niu tych cegiel w bocznych scianach elektrycz¬ nych pieców lukowych.Przyklad IV. Jako material wyjsciowy za¬ stosowano nie surowy magnezyt poflotacyjny, lecz ubogi w zelazo, kryptokrystaliczny magnezyt surowy. Ten surowy magnezyt, majacy w prze¬ liczeniu na substancje bez skladników ulatniaja¬ cych sie podczas wypalania nastepujacy sklad: Si02 Fe*0, AljyO, OaO MgO 1,0% 0,3% 0,2% 2,8% 05,7%' spiekano w piecu szybowym w temperaturze 2100—2300°C przy uzyciu gazowego tlenu zamiast powietrza. Wlasciwosci tak otrzymanego spieku byly nastepujace: ciezar wlasciwy pozorna porowatosc srednia wielkosc krysztalów peryklazu maksymalna wielkosc krysztalów peryklazu 3,46 g/om3 1,2% objetosciowych 65 mikronów 230 mikronów es Z tak wykonanego spieku magnezytowego wy¬ tworzono w sposób analoigiazny do podanego w7 przykladzie II cegly palone i nasycone weglem. Te cegly mialy przed nawegleniem nastepujace wla¬ sciwosci: ciezar wlasciwy 2,9'2 g/om3 5 porowatosc 17,6% objetosciowych wytrzymalosc w tempe¬ raturze pokojowej 385 kp/cm2 10 ogniotirwalosc pod obciazeniem ta 1750°C tb 1750°C 15 Porowatosc cegiel nasyconych nastepnie nosni¬ kiem wegla wynosila 1,1% objetosciowych. Jak wykazaly liczne próby, otrzymane w ten sposób ksztaltki nadaja sie szczególnie jako wykladzina 20 pieców „Kaldio" oraz tygli „LD". 8 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania spieku z tlenku magnezo¬ wego, stanowiacego podstawowy material do wy¬ robu -ogniotrwalych mas do ubijania lub ksztal¬ tek, znamienny tym, ze krystaliczny magnezyt su¬ rowy, który w przeliczeniu na substancje wolna od skladników ulatniajacych sie podczas prazenia zawiera w stosunku wagowym co najmniej 85!%, a korzystnie co najmniej 90% MgO oraz nie wiecej niz 6%, a korzystnie nie wiecej niz 4,5% Fe203, albo pólprodukt otrzymany przez wstepne prazenie wspomnianego wyzej surowego magne¬ zytu, nie dopuszczajac do stopienia spieka sie w temperaturze co najmniej 1900°C, a korzystnie wyzszej niz 2100°C, az do otrzymania spieku o budowie krystalicznej i o przecietnej srednicy krysztalów peryklazu wynoszacej 00 najmniej 60, a korzystnie co najmniej 75 mikronów oraz o po¬ rowatosci pozornej wynoszacej nie wiecej niz 7, a korzystnie nie wiecej niz 4% objetosciowych. WDA-l. Zam. 1736. Nakl. 290 egz. PL