WO2011020832A1 - Gepresste, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene feuerfesterzeugnisse aus aluminiumoxidbasis und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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Technische Universität Bergakademie Freiberg
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Definitions

  • the invention relates to pressed, carbonaceous or carbon-bonded alumina-based refractory products and to a process for their preparation.
  • the refractory products according to the invention find z.
  • Refractory products of the material group AI2O3-C are widely used as functional products in steelmaking. Components such as monobloc plugs, immersion nozzles and ladle manifolds are used primarily in the steel industry for continuous casting.
  • the combination of alumina and graphite achieves some excellent properties, such as corrosion resistance, thermal shock resistance, erosion resistance, mechanical and thermo-mechanical strength, as well as low wetting and infiltration of slags and molten steel.
  • the main disadvantage of these refractory products is the low oxidation resistance due to the carbon content. While the carbon binder oxidizes starting from 300 to 400 0 C, the burnout of the graphite begins at about 600 0 C. The oxidation of carbon can cause a deterioration of the properties of refractory materials to failure, which not only health but also economic Can cause danger.
  • the addition of easily oxidizable metals thus has a dual function.
  • the oxidation of the carbon is prevented by the metals reacting with the oxygen instead of the carbon, and on the other hand, the metals themselves react with the carbon, form carbides and / or nitrides and solidify and improve the properties of the refractory functional components. Nevertheless, this measure is not a direct oxidation protection in the sense that the oxidation of the carbon is not completely prevented, but the rate of oxidation of the carbon is reduced. The oxidation rate of the carbon is lowered.
  • the second measure consists in providing the surface of the products with coatings which are as dense as possible (DE 38 54 366 T2, DE 699 00 252 T2, US Pat. No. 5,856,015, US Pat. No. 5,681,499, US Pat. No. 5,188,989).
  • the coatings should have as broad a softening range as possible so that the carbon can be successfully protected from oxidation at this broad temperature range. In the ideal case, this range relates to temperatures of 300 ° C. up to 1600 ° C. Furthermore, the coatings must be as dense as possible so that oxygen access to the carbon can be excluded. Thus, as accurate as possible coatings are required, which do not include cracks, flaking, pinholes and other errors.
  • the methods of application several methods are known that have been developed in recent decades. Methods such as dipping, spraying and painting can be mentioned here as examples. In the most widely used method, which may also have the least expense, the refractory functional products are immersed in an aqueous suspension of the coating.
  • No. 5,681,499 describes a refractory product for steel production which contains 50-85% Al 2 O 3 and up to 13% carbon.
  • the product is sintered at temperatures between 800 and 1200 0 C and is thus intended to form a dense, gas-impermeable surface.
  • an uncoated, carbonaceous, refractory material which consists of 50-80% by weight of carbon, 5-15% by weight of aluminum oxide, 5 - 15 wt .-% silicon and 5 - 20 wt .-% nonoxide and binders.
  • the components are molded at a pressure of 20 MPa and baked at 1 .250 0 C.
  • DD 48 158 includes a method of achieving self-glazing in carbonaceous silicon carbide products used to melt metals, particularly copper or aluminum and their alloys.
  • the invention has for its object to develop carbonaceous or carbon-bonded refractory products based on alumina with an oxidation-protected surface without a coating must be applied to the refractory products.
  • the object is achieved by pressed, carbonaceous or carbon-bonded aluminum oxide-based refractory products which consist of molding compositions of a mixture of 50-70% by weight of aluminum oxide, 20-30% by weight of carbon carriers with a high carbon content, 4-12% by weight. carbonaceous binder n, 2-7% by weight of finely powdered metals or alloys based on silicon, 1-4% by weight of finely ground fluxes, 2-7% by weight of fine silicon dioxide, and further oxides and / or non-oxides except primary silicon carbide and the surface of the refractory products produced from this molding compound is designed in the form of a self-glaze.
  • the refractory products of the invention are based on at least 5% by weight of alumina and contain 1 to 20% by weight of finely powdered metals or alloys based on silicon, 1 to 10% by weight of finely ground fluxes and 1 to 20% by weight of fine silica made of this molding compound refractory products in the form of a self-glaze.
  • self-glaze is understood to mean that the surface of the refractory product - in contrast to the more porous base material of Festfeuerer Wegnisses - has a vitreous, dense, closed surface layer, which Protective layer against oxidizing materials is used, wherein the protective layer is formed of the same basic material as the refractory product.
  • the layer thickness of the self-glaze is about 0.3 to 3 mm, preferably 0.5 to 2 mm and particularly preferably 0.5 to 1 mm.
  • the refractory product according to the invention has the advantage that no additional glaze must be applied to protect the surface, but the product is nevertheless very stable against thermal and chemical stresses, in particular oxidation reactions.
  • Carbon carriers with a carbon content are understood to mean substances with a carbon content of at least 75% by weight, preferably of at least 90% by weight.
  • carbon carriers graphite, anthracite, pitch, carbon nanotubes (CNT) and / or carbon black are particularly suitable.
  • a carbonaceous binder is resin
  • z. B phenolic resins.
  • hardeners can also be added to the synthetic resin.
  • a hardener z For example hexamethylenetetramine.
  • Si and / or FeSi and / or SiMn are particularly suitable.
  • Finely ground fluxes include sodium and / or potassium waterglass and / or various frits and / or boron trioxide and / or sodium tetraborate and / or boric acid and / or feldspar.
  • fine powdered and “finely ground” are to be understood as equivalent. These are understood to mean particle sizes of less than 500 ⁇ m (0.5 mm), preferably less than 200 ⁇ m (0.2 mm) and particularly preferably less than 50 ⁇ m (0.05 mm).
  • the fine silica is contained in the form of silica glass and / or quartz glass and / or silica.
  • the refractory products according to the invention are produced by finely powdering 50 to 70, preferably 50 to 60,% by weight of aluminum oxide, 20 to 30% by weight of carbon carriers with a high carbon content, 4 to 12% by weight of carbonaceous binders, 2 to 7% by weight Silicon-based metals or alloys, 1-4 wt.% Finely ground fluxes and 2-7 wt.% Fine silica, carbonaceous binders, high carbon carbon carriers, other oxides and / or non-oxides except primary silicon carbide homogeneously mixed Pressed compound pressed at pressures between 50 and 200 MPa to give moldings, the moldings are coked at temperatures of 800 to 1500 0 C in reducing or inert gas atmosphere and the resulting cooled moldings subsequently at a heating rate of 10 to 40 K / min in an air atmosphere heated to temperatures between 1000 and 1500 0 C and heat treated at these temperatures up to 6 hours.
  • the temperature during the subsequent heat treatment is preferably from 1,300 to 1,400 ° C.
  • Preferred heating rates are 20-30 K / min.
  • the finely ground fluxes used are preferably sodium and / or potassium waterglass and / or various frits and / or boron trioxide and / or sodium tetraborate and / or boric acid and / or feldspar.
  • silica glass and / or quartz glass and / or silica is preferably used as fine silica.
  • Carbon-based alumina-based refractory products are used, which are used in the casting of steel.
  • Commercially available fractions of aluminum oxide and graphite are used for the preparation of the Al 2 O 3 -C functional products.
  • the composition of the offset is as follows:
  • the refractory products After mixing all the components, the refractory products are cold isostatically pressed according to commercial practice and then coked in a reducing atmosphere.
  • the Al 2 O 3 -C functional products are subjected to a special thermal treatment.
  • the products are heated to 1300 0 C at a heating rate of 21 K / min and held for 5 hours at this temperature. After cooling the Al 2 O 3 -C materials, these can be used.
  • Example 2
  • Carbon-based alumina-based refractory products are used, which are used in the casting of steel.
  • Commercially available fractions of aluminum oxide and graphite are used for the preparation of the Al 2 O 3 -C functional products.
  • the composition of the offset is as follows:
  • the refractory products After mixing all the components, the refractory products are cold isostatically pressed according to commercial practice and then coked in a reducing atmosphere.
  • the Al 2 O 3 -C functional products are subjected to a special thermal treatment.
  • the products are heated to 1300 0 C with a heating rate of 30 K / min. After cooling the Al 2 O 3 -C materials, these can be used.
  • Example 3
  • Carbon-based alumina-based refractory products are used, which are used in the casting of steel.
  • Commercially available fractions of corundum and graphite are used for the preparation of the Al 2 O 3 -C functional products.
  • the composition of the offset is as follows:
  • the refractory products are pressed cold-isostatically with a pressure of 100 MPa and then coked in a reducing atmosphere at 1400 0 C according to commercial practice.
  • the Al 2 O 3 -C functional products are subjected to a special thermal treatment. The products are heated to 1300 0 C at a heating rate of 21 K / min in an air atmosphere and heat treated at this temperature for 5 hours.

Abstract

Die Erfindung betrifft gepresste, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die erfindungsgemäßen Feuerfesterzeugnisse finden z. B. Anwendung als Monoblocstopfen, Eintauchausgüsse sowie Pfannenverteilerrohre, die beim Vergießen von Metallen verwendet werden, insbesondere beim Vergießen vom Stahl. Die Feuerfesterzeugnisse bestehen aus Pressmassen aus einem Gemisch von 50 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 60 Gew.-% Aluminiumoxid, 20 - 30 Gew.-% Kohlenstoffträgern mit einem hohem Kohlenstoffgehalt, 4 - 12 Gew.% kohlenstoffhaltigen Bindemitteln, 2 - 7 Gew.% feingepulverten Metallen oder Legierungen auf Siliziumbasis, 1 - 4 Gew.% feingemahlenen Flussmitteln, 2 bis 7 Gew.-% feinem Siliziumdioxid und weiteren Oxiden und/oder Nicht-Oxiden außer primär-Siliziumkarbid, wobei die Oberfläche der aus dieser Pressmasse hergestellten Feuerfesterzeugnisse in Form einer Selbstglasur ausgestaltet ist.

Description

Gepresste, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft gepresste, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die erfindungsgemäßen Feuerfesterzeugnisse finden z. B. Anwendung als Monobloc- stopfen, Eintauchausgüsse sowie Pfannenverteilerrohre, die beim Vergießen von Metallen verwendet werden, insbesondere beim Vergießen vom Stahl.
Feuerfesterzeugnisse der Werkstoffgruppe AI2O3-C sind als Funktionalprodukte bei der Stahlherstellung weitverbreitet. Bauteile wie Monoblocstopfen, Eintauchausgüsse und Pfannenverteilerrohre finden vor allem in der Stahlindustrie beim Strangguss Einsatz. Durch die Kombination von Aluminiumoxid und Graphit werden einige hervorragende Eigenschaften erzielt, wie Korrosionsbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, Erosionsbeständigkeit, mechanische und thermo-mechanische Festigkeit, sowie geringe Benetzung und Infiltration von Schlacken und Stahlschmelzen. Der wichtigste Nachteil dieser Feuerfestprodukte ist die geringe Oxidationsbeständigkeit aufgrund des Kohlenstoffgehaltes. Während der Kohlenstoffbinder schon ab 300-400 0C oxidiert, beginnt das Ausbrennen des Graphits erst bei ca. 600 0C. Die Oxidation des Kohlenstoffes kann von einer Verschlechterung der Eigenschaften der feuerfesten Werkstoffe bis zum Versagen führen, was nicht nur gesundheitliche sondern auch wirtschaftliche Gefahren verursachen kann.
Um diese Beeinträchtigung zu vermindern, werden nach dem Stand der Technik hauptsächlich zwei Maßnahmen vorgenommen. Um den Kohlenstoff vor Oxidation zu schützen, werden unterschiedliche Antioxidationsmittel eingesetzt, insbesondere feinkörnige Pulver aus leicht oxidierbaren Metallen wie Silizium, Aluminium, Magnesium, Mangan und andere sowie deren Kombinationen (US 4 540 675, WO 01/27048). Bei der Zugabe von leicht oxidierbaren Metallen wird der Kohlenstoff vor Oxidation geschützt. Beim Sauerstoffangriff reagieren die Metalle mit dem Sauerstoff und bilden eine Schutzschicht aus den jeweiligen Metalloxiden. Dadurch wird die Oxidation des Kohlenstoffes verhindert. Außerdem, reagieren diese Metalle mit dem Kohlenstoff und bilden metallische Karbide und/oder Nitride, die zu einer Verstärkung der Feuerfesterzeugnisse füh- ren und deren thermo-mechanische Eigenschaften verbessern. Die Zugabe von leicht oxidierbaren Metallen hat also eine Doppelfunktion. Zum einem wird die Oxidation des Kohlenstoffes verhindert, indem die Metalle anstatt vom Kohlenstoff mit dem Sauerstoff reagieren, und zum anderem reagieren die Metalle selber mit dem Kohlenstoff, bilden Karbide und/oder Nitride und verfestigen und verbessern die Eigenschaften der feuerfesten Funktionalbauteile. Nichtsdestotrotz, ist diese Maßnahme kein direkter Oxidati- onsschutz im Sinne, dass die Oxidation des Kohlenstoffes nicht vollständig verhindert wird, sondern die Geschwindigkeit der Oxidation des Kohlenstoffs wird verringert. Die Oxidationsrate des Kohlenstoffs wird herabgesetzt.
Die zweite Maßnahme besteht darin, die Oberfläche der Erzeugnisse mit möglichst dichten Überzügen zu versehen (DE 38 54 366 T2, DE 699 00 252 T2, US 5 856 015, US 5 681 499, US 5 188 989).
Die Anforderungen an diese Überzüge und der Aufwand der Beschichtung der Feuerfesterzeugnisse sind hoch. Erstens sollen die Überzüge einen möglichst breiten Erweichungsbereich aufweisen, damit der Kohlenstoff bei diesem breiten Temperaturbereich erfolgreich vor Oxidation geschützt werden kann. Im Idealfall betrifft dieser Bereich Temperaturen von 300 0C bis hin zu 1600 0C. Des Weiteren müssen die Überzüge möglichst dicht sein, damit der Sauerstoffzutritt auf dem Kohlenstoff ausgeschlossen werden kann. Dabei sind also möglichst fehlerfreie Überzüge erforderlich, die keine Risse, Abplatzungen, Nadelstiche und sonstige Fehler beinhalten. Was die Auftragsmethoden betrifft, so sind mehrere Verfahren bekannt, die in den letzten Jahrzehnten entwickelt wurden. Verfahren wie Eintauchen, Aufspritzen und Anstreichen können hier als Beispiele genannt werden. Bei der meistverbreiteten Methode, die auch möglicherweise den geringsten Aufwand aufweist, werden die feuerfesten Funktionalprodukte in eine wässrige Suspension des Überzuges eingetaucht.
In US 5 681 499 wird ein Feuerfesterzeugnis für die Stahlproduktion beschrieben, welches 50 - 85 % AI2O3 und bis zu 13 % Kohlenstoff enthält. Das Erzeugnis wird bei Temperaturen zwischen 800 und 1.200 0C gesintert und soll dadurch eine dichte, gasundurchlässige Oberfläche ausbilden.
Aus DE 601 20 675 T2 ist ein unbeschichtetes, kohlenstoffhaltiges, feuerfestes Material bekannt, welches aus 50 - 80 Gew. -% Kohlenstoff, 5 - 15 Gew. -% Aluminiumoxid, 5 - 15 Gew.-% Silizium und 5 - 20 Gew.-% Nichtoxid und Bindemitteln besteht. Die Komponenten werden bei einem Druck von 20 MPa geformt und bei 1 .250 0C gebacken.
Die DD 48 158 beinhaltet ein Verfahren zur Erzielung einer Selbstglasur bei kohlenstoffgebundenen Siliziumkarbid-Erzeugnissen, die zum Schmelzen von Metallen, insbesondere von Kupfer oder Aluminium und deren Legierungen verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Basis von Aluminiumoxid mit einer oxidationsgeschützen Oberfläche zu entwickeln, ohne dass ein Überzug auf die feuerfesten Erzeugnisse aufgetragen werden muss.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch gepresste, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis die aus Pressmassen aus einem Gemisch von 50 - 70 Gew.-% Aluminiumoxid, 20 - 30 Gew.-% Kohlenstoffträgern mit einem hohem Kohlenstoffgehalt, 4 - 12 Gew.% kohlenstoffhaltigen Bindemittel n , 2 - 7 Gew.% feingepulverten Metallen oder Legierungen auf Siliziumbasis, 1 - 4 Gew.% feingemahlenen Flussmitteln, 2 - 7 Gew.-% feinem Siliziumdioxid, und weiteren Oxiden und/oder Nicht-Oxiden außer primär-Siliziumkarbid gebildet werden und die Oberfläche der aus dieser Pressmasse hergestellten Feuerfesterzeugnisse in Form einer Selbstglasur ausgestaltet ist.
Die erfindungsgemäßen Feuerfesterzeugnisse bauen auf mindestens 5 Masse-% Aluminiumoxid auf und enthalten 1 bis 20 Masse-% feingepulverte Metalle oder Legierungen auf Siliziumbasis, 1 bis 10 Masse-% feingemahlene Flussmittel und 1 bis 20 Mas- se-% feines Siliziumdioxid, wobei die Oberfläche der aus dieser Pressmasse hergestellten Feuerfesterzeugnisse in Form einer Selbstglasur besteht.
Unter dem Begriff„Selbstglasur" wird dabei verstanden, dass die Oberfläche des Feuerfesterzeugnisses - im Gegensatz zum eher porösen Grundstoff des Festfeuererzeugnisses - eine glasartige, dichte, geschlossene Oberflächenschicht aufweist, die als Schutzschicht gegen oxidierende Materialien dient, wobei die Schutzschicht aus demselben Grundstoff wie das Feuerfesterzeugnis gebildet ist.
Die Schichtdicke der Selbstglasur beträgt ca. 0,3 - 3 mm, vorzugsweise 0,5 - 2 mm und besonders bevorzugt 0,5 - 1 mm.
Das erfindungsgemäße Feuerfesterzeugnis hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Glasur zum Schutz der Oberfläche aufgetragen werden muss, das Erzeugnis aber trotzdem sehr stabil gegen thermische und chemische Belastungen, insbesondere Oxidationsre- aktionen, ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Selbstglasur sich bei hohen Temperaturen selbst regeneriert, falls sie einmal beschädigt werden sollte oder Risse bekommt. Bei Feuerfesterzeugnissen, bei denen die Glasur extern aufgetragen wurde, ist dies nicht möglich.
Aus dem Stand der Technik sind solche Feuerfesterzeugnisse mit Kohlenstoffgehalten von 20 % oder mehr, die eine Selbstglasur enthalten, nicht bekannt.
Unter Kohlenstoffträger mit einem Kohlenstoffgehalt werden Substanzen mit einem Kohlenstoffgehalt von mind. 75 Gew-%, bevorzugt von mind. 90 Gew.-% verstanden. Als solcher Kohlenstoffträger sind Graphit, Anthrazit, Pech, Kohlenstoffnanoröhren („carbon nanotubes", CNT) und/oder Ruß besonders geeignet.
Als kohlenstoffhaltiges Bindemittel eignet sich Kunstharz, z . B. Phenolharze. Dem Kunstharz können bei Bedarf auch Härter zugesetzt werden. Als Härter eignet sich z. B. Hexamethylentetramin.
Als feingepulverte Metalle, oder Legierungen auf Siliziumbasis sind Si und/oder FeSi und/oder SiMn besonders geeignet.
Als feingemahlene Flussmittel sind Natrium- und/oder Kaliumwasserglas und/oder verschiedene Fritten und/oder Bortrioxid und/oder Natriumtetraborat und/oder Borsäure und/oder Feldspat enthalten.
Die Begriffe „feingepulvert" und„feingemahlen" sind gleichwertig zu verstehen. Darunter werden Korngrößen von weniger als 500 μm (0,5 mm), bevorzugt von weniger als 200 μm (0,2 mm) und besonders bevorzugt von weniger als 50 μm (0,05 mm) verstanden. Das feine Siliziumdioxid ist in Form von Kieselglas und/oder Quarzglas und/oder Silica im Versatz enthalten.
Die erfindungsgemäßen Feuerfesterzeugnisse werden hergestellt, indem 50 bis 70, bevorzugt 50 bis 60 Gew.-% Aluminiumoxid, 20 - 30 Gew.-% Kohlenstoffträgern mit einem hohem Kohlenstoffgehalt, 4 - 12 Gew.% kohlenstoffhaltigen Bindemitteln, 2 - 7 Gew.% feingepulverten Metallen oder Legierungen auf Siliziumbasis, 1 - 4 Gew.% feingemahlenen Flussmitteln und 2 bis 7 Gew.-% feinem Siliziumdioxid, kohlenstoffhaltige Bindemitteln, Kohlenstoffträger mit einem hohen Kohlenstoffgehalt, weitere Oxide und/oder Nicht-Oxide außer primär-Siliziumkarbid homogen vermischt, diese Pressmasse bei Drücken zwischen 50 und 200 MPa zu Formkörpern verpresst, die Formkörper bei Temperaturen von 800 bis 1500 0C in reduzierender bzw. Inertgas-Atmosphäre verkokt werden und die so erhaltenen abgekühlten Formkörper nachträglich mit einer Heizrate von 10 bis 40 K/min in Luftatmosphäre auf Temperaturen zwischen 1000 und 1500 0C erhitzt und bei diesen Temperaturen bis zu 6 Stunden wärmebehandelt werden.
Bevorzugt beträgt die Temperatur bei der nachträglichen Wärmebehandlung 1.300 - 1.400 0C.
Bevorzugte Heizraten liegen bei 20 - 30 K/min.
Durch die erfindungsgemäße Wärmenachbehandlung bildet sich bei den Pressmassen der angegebenen Zusammensetzung eine äußerst haltbare und dichte Selbstglasur aus. Weitere Maßnahmen oder Prozessschritte sind nicht erforderlich.
Als feingepulverte Metalle oder Legierungen auf Siliziumbasis werden bevorzugt Si und/oder FeSi und/oder SiMn verwendet.
Als feingemahlene Flussmittel werden bevorzugt Natrium- und/oder Kaliumwasserglas und oder verschiedene Fritten und/oder Bortrioxid und/oder Natriumtetraborat und/oder Borsäure und/oder Feldspat verwendet.
As feines Siliziumdioxid wird bevorzugt Kieselglas und/oder Quarzglas und/oder Silica verwendet.
Die Erfindung soll anhand der folgenden drei Beispiele verdeutlicht werden: Beispiel 1
Es werden kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis hergestellt, die beim Vergießen von Stahl verwendet werden. Für die Herstellung der AI2O3-C Funktionalprodukte werden handelsübliche Fraktionen von Aluminiumoxid und Graphit eingesetzt. Die Zusammensetzung des Versatzes ist wie folgend:
Komponente Gew.-%
Aluminiumoxid 50 - 60
Graphit 20 - 30
Kunstharz mit Härter 8 - 12
Dem Versatz werden folgende Komponenten in feiner Pulverform während des Mischvorganges hinzugegeben:
Komponente Gew.-%
Silizium 2 - 6
Siliziumdioxid 3 - 7
Wasserfreies Natriumtetraborat 1 - 4
Nach der Mischung aller Komponenten werden gemäß der kommerziellen Praxis die Feuerfesterzeugnisse kalt-isostatisch gepresst und anschließend in reduzierender Atmosphäre verkokt.
Für die Erzeugung der Selbstglasur werden die AI2O3-C Funktionalprodukte einer speziellen thermischen Behandlung unterzogen. Dabei werden die Erzeugnisse auf 1300 0C mit einer Heizrate von 21 K/min aufgeheizt und für 5 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abkühlen der AI2O3-C Werkstoffe können diese eingesetzt werden. Beispiel 2:
Es werden kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis hergestellt, die beim Vergießen von Stahl verwendet werden. Für die Herstellung der AI2O3-C Funktionalprodukte werden handelsübliche Fraktionen von Aluminiumoxid und Graphit eingesetzt. Die Zusammensetzung des Versatzes ist wie folgend:
Komponente Gew.-%
Aluminiumoxid 50 - 60
Graphit 15 - 20
Ruß 5 - 10
Kunstharz 8 - 12
Dem Versatz werden folgende Komponenten in feiner Pulverform unter 500 μm während des Mischvorganges hinzugegeben:
Komponente Gew.-%
Ferrosilizium 2 - 7
Siliziumdioxid 2 - 6
Bortrioxid 1 - 4
Nach der Mischung aller Komponenten werden gemäß der kommerziellen Praxis die Feuerfesterzeugnisse kalt-isostatisch gepresst und anschließend in reduzierender Atmosphäre verkokt.
Für die Erzeugung der Selbstglasur werden die AI2O3-C Funktionalprodukte einer speziellen thermischen Behandlung unterzogen. Dabei werden die Erzeugnisse auf 1300 0C mit einer Heizrate von 30 K/min aufgeheizt. Nach dem Abkühlen der AI2O3-C Werkstoffe können diese eingesetzt werden. Beispiel 3
Es werden kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis hergestellt, die beim Vergießen von Stahl verwendet werden. Für die Herstellung der AI2O3-C Funktionalprodukte werden handelsübliche Fraktionen von Korund und Graphit eingesetzt. Die Zusammensetzung des Versatzes ist wie folgend:
Komponente Gew.-%
Korund 59
Graphit 25
Kunstharz auf Formaldehydbasis 6
Hexamethylentetramin (Härter) 0,5
Dem Versatz werden folgende Komponenten in feiner Pulverform unter 200 μm während des Mischvorganges hinzugegeben:
Komponente Gew.-%
Silizium 4
Silica 4
wasserfreies Natriumtetraborat 2
Nach der Mischung aller Komponenten werden gemäß der kommerziellen Praxis die Feuerfesterzeugnisse kalt-isostatisch mit einem Pressdruck von 100 MPa gepresst und anschließend in reduzierender Atmosphäre bei 1400 0C verkokt. Für die Erzeugung der Selbstglasur werden die AI2O3-C Funktionalprodukte einer speziellen thermischen Behandlung unterzogen. Dabei werden die Erzeugnisse auf 13000C mit einer Heizrate von 21 K/min in einer Luftatmosphäre aufgeheizt und 5 Stunden lang bei dieser Temperatur wärmebehandelt.

Claims

Patentansprüche
1. Gepresste, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse auf Aluminiumoxidbasis die aus Pressmassen aus einem Gemisch von 50 bis 70 Gew.-% Aluminiumoxid, 20 - 30 Gew.-% Kohlenstoffträgern mit einem hohem Kohlenstoffgehalt, 4 - 12 Gew.% kohlenstoffhaltigen Bindemitteln, 2 - 7 Gew.% feingepulverten Metallen oder Legierungen auf Siliziumbasis, 1 - 4 Gew.% feingemahlenen Flussmitteln, 2 bis 7 Gew.-% feinem Siliziumdioxid, und weiteren Oxiden und/oder Nicht-Oxiden außer primär-Siliziumkarbid gebildet werden und die Oberfläche der aus dieser Pressmasse hergestellten Feuerfesterzeugnisse in Form einer Selbstglasur ausgestaltet ist.
2. Feuerfesterzeugnis nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass der Aluminiumoxidgehalt 50 bis 60 Gew.-% beträgt.
3. Feuerfesterzeugnisse nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass als feingepulverte Metalle oder Legierungen auf Siliziumbasis Si und/oder FeSi und/oder SiMn in der Pressmasse enthalten sind.
4. Feuerfesterzeugnisse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass als feingemahlene Flussmittel Natrium- und/oder Kaliumwasserglas und oder verschiedene Fritten und/oder Bortrioxid und/oder Natriumtetraborat und/oder Borsäure und/oder Feldspat in der Pressmasse enthalten sind.
5. Gepresste, kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass als feines Siliziumdioxid Kieselglas und/oder Quarzglas und/oder Silica in der Pressmasse enthalten sind.
6. Verfahren zur Herstellung von gepressten, kohlenstoffhaltigen bzw. kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen, indem 50 bis 70 Gew.-% Aluminiumoxid, 20 - 30 Gew.-% Kohlenstoffträgern mit einem hohem Kohlenstoffgehalt, 4 - 12 Gew.% kohlenstoffhaltigen Bindemitteln, 2 - 7 Gew.% feingepulverten Metallen oder Legierungen auf Siliziumbasis, 1 - 4 Gew.% feingemahlene Flussmittel, bis 7 Gew.-% feines Siliziumdioxid und weitere Oxide und/oder Nicht-Oxide außer primär-Siliziumkarbid homogen vermischt und diese Pressmasse bei Drücken zwischen 50 und 200 MPa zu Formkörpern verpresst, die Formkörper bei Temperaturen von 800 bis 1500 0C in reduzierender bzw. Inertgas-Atmosphäre verkokt werden, gekennzeichnet dadurch, dass die so erhaltenen abgekühlten Formkörper nachträglich mit einer Heizrate von 10 bis 40 K/min in Luftatmosphäre auf Temperaturen zwischen 1000 und 1500 0C erhitzt und bei diesen Temperaturen bis zu 6 Stunden wärmebehandelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass 50 bis 60 Gew.-% Aluminiumoxid verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur bei der nachträglichen Wärmebehandlung 1.300 - 1.400 0C beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrate bei der nachträglichen Wärmebehandlung 20 - 30 K/min beträgt.
10.Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als feingepulverte Metalle oder Legierungen auf Siliziumbasis Si und/oder FeSi und/oder SiMn in der Pressmasse verwendet wird.
11.Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als dass als feingemahlene Flussmittel Natrium- und/oder Kaliumwasserglas und oder verschiedene Fritten und/oder Bortrioxid und/oder Natriumtetraborat und/oder Borsäure und/oder Feldspat verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-11 , dadurch gekennzeichnet, dass als feines Siliziumdioxid Kieselglas und/oder Quarzglas und/oder Silica verwendet wird.
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