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Verfahren zur Herstellung gebrannter, insbesondere basischer bis neutraler feuerfester Formkörper hoher Porosität
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gebrannter, insbesondere basischer bis neutraler feuerfester Formkörper hoher Porosität unter Verwendung von Ausbrennstoffen in der Grundmasse und setzt sich das Ziel, einen hochfeuerfesten, porösen Formkörper dieser Art zu schaffen, der relativ grosse Festigkeit aufweist. Solche Formkörper zeichnen sich durch gute Isolierwirkung aus und können z. B. als Hintermauerungssteine bei SM-Öfen, Roheisenmischern usw. angewendet werden.
Eine Variante derartiger poriger Formkörper sind solche hoher Permeabilität (Gasdurchlässigkeit), die beispielsweise für die Durchführung von metallurgischen Prozessen Verwendung finden, bei denen Gase durch feuerfeste Steine in flüssige Metalle eingeblasen werden.
Bei der Erzeugung poröser feuerfester Körper ist es bekannt, die Porenbildung durch Ausbrennstoffe oder durch eine Gasentwicklung im Formkörper, z. B. während des Brandes desselben, herbeizuführen. Ein Nachteil, der diesen beiden Verfahren in erheblichem Masse zukommt, ist darin gelegen, dass mit zunehmendem Porenraum die Festigkeit der Formkörper schnell sinkt ; die Formkörper sind dadurch schon bei normaler Handhabung der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt und können dort nicht eingesetzt werden, wo eine Festigkeit gefordert wird. die etwa der durchschnittlichen Kaltdruckfestigkeit handels- üblicher feuerfester Stoffe nicht allzusehr nachstehen soll.
Die Erfindung weist nun einen Weg zur Erzeugung poröser, insbesondere auch hoch permeabler feuerfester Körper relativ hoher Festigkeit, und macht dabei von besonderen Ausbrennstoffen Gebrauch. Die Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass der Grundmasse solche Ausbrennstoffe zuge-
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kann damit erklärt werden, dass neben der Vergrösserung des Porenvolumens durch den Ausbrennstoff, dessen Verbrennungsrückstände in Form feinster Überzüge über dem ganzen Korngefüge des porösen Körpers niederschmelzen und dadurch eine grosse Zahl zusätzlicher Kornbrücken ergeben bzw. die normalen Kornbrücken verstärken.
So besteht beispielsweise die Asche des vorhin genannten Graphits vorwiegend aus niedrigschmelzenden Silikaten, und es verdient hervorgehoben zu werden, dass diese Brücken, einmal gebildet, im Zuge der späteren Verwendung der Formkörper bei ähnlichen oder sogar höheren Temperaturen nicht mehr erweichen. Dieser Fall tritt dann ein, wenn die Graphitasche, nachdem diese im schmelzflüssigen Zustand das Korngefüge gleichmässig überzogen hat, mit der Grundmasse unter Bildung
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Chromerzes reagieren und feuerfesten Forsterit bilden. Dadurch weisen diese Steine bei einer Porigkeit von zirka 40% bei der Prüfung auf Druckfeuerbeständigkeit nach DIN-Norm 1064 einen ta-Punkt von 17000C und darüber auf.
Findet das vorliegende Verfahren zur Erzeugung von Formkörpern grösserer Abmessung Anwendung, so empfehlen sich zusätzliche Massnahmen, um homogene Körper zu sichern. Bei grösseren Steinformaten kann es nämlich leicht geschehen, dass im Inneren des Körpers ein reduzierter, teilweise mürber Kern verbleibt, in dem der Ausbrennstoff unter Umständen nicht hinreichend verbrannt ist. Dieser Nachteil lässt sich dadurch vermeiden, dass man der Grundmasse im Sinne eines Merkmales der Erfindung einen
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stark gasenden Stoff zusetzt. Als solcher eignet sich beispielsweise ein auf unter 0, 5 mm Korngrösse gemahlener Rohmagnesit dieser gibt bei entsprechender Erhitzung die Kohlensäure des Karbonates in Gasform ab.
Von dieser Tatsache ist übrigens für die Herstellung poröser feuerfester Steine schon Gebrauch gemacht worden, jedoch nicht in Verbindung mit aschereichen Ausbrennstoffen, sondern es war das Rohkarbonat der ausschliesslich gasabgebende und dadurch porenbildende Stoff, und dies führte eben zu der eingangs erwähnten unbefriedigenden Festigkeit.
Die erforderlichen Mengen der Zusätze an gasender Substanz und an aschereichem Ausbrennstoff hän- gen unter anderem von der Grösse der Formkörper ab. Für Isoliersteine von Normalformat ist es zweckmässig, wenn der Anteil des Rohmagnesits an der aus Grundmasse und gasendem Stoff bestehenden Ausgangsmischung etwa 15-30% beträgt. Die Menge des der Ausgangsmischung zugesetzten aschereichen Graphits beträgt dabei etwa 2-7'%', vorzugsweise 3-5%.
Eine andere Massnahme, welche die Ausbildung homogener poröser feuerfester Körper begünstigt und zweckmässig neben der eben genannten Massnahme der Beimengung gasender Zuschläge angewendet wird, besteht darin, aus der feuerfesten Grundmasse die Feinanteile etwa unter 0,5 mm abzusieben. Es ist festgestellt worden, dass grössere Anteile an Feinkorn das Ausbrennen der zugesetzten Ausbrennstoffe erschweren. Das Absieben der Feinanteile aus der Grundmasse ist besonders bei der Herstellung von hoch permeablen Formkörpern zur Erzielung offener Poren notwendig.
Ausführungsbeispiele :
Die Wirkung des Zusatzes von aschereichen Ausbrennstoffen auf die technologischen Eigenschaften der porösen Steine, die nach dem beschriebenen Verfahren erzeugt wurden, soll an zwei Beispielen erläutert werden. Die angeführten technologischen Eigenschaftswerte stellen Durchschnittswerte dar, die jeweils aus einer grösseren Anzahl gebrannter Steine gleicher Rezeptur ermittelt wurden.
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<tb>
<tb>
Kaltdruck-Gasdurch-Porosität
<tb> festigkeit <SEP> lässigkeit
<tb> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> ######### <SEP> in <SEP> Vol. <SEP> -%
<tb> Beispiel <SEP> l <SEP> : <SEP> Grundmasse <SEP> Magnesit
<tb> 70% <SEP> Sintermagnesia <SEP> 0, <SEP> 5-2, <SEP> 0 <SEP> mm
<tb> 30% <SEP> Rohmagnesit <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> mm
<tb> a) <SEP> ohne <SEP> Graphitzusatz <SEP> 135 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 33, <SEP> 1 <SEP>
<tb> b) <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 5% <SEP> Graphit <SEP> mit <SEP> einem
<tb> Aschegehalt <SEP> von <SEP> 10/0 <SEP> 60 <SEP> 13,2 <SEP> 35,8
<tb> c) <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 5% <SEP> Graphit <SEP> mit <SEP> einem
<tb> Aschegehalt <SEP> von <SEP> 20% <SEP> 115 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 35, <SEP> 6 <SEP>
<tb> d) <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 5% <SEP> Graphit <SEP> mit <SEP> einem
<tb> Aschegehalt <SEP> von <SEP> 421o <SEP> 250 <SEP> 12,2 <SEP> 33,
<SEP> 3 <SEP>
<tb> Beispiel <SEP> 2: <SEP> Grundmasse <SEP> Chromerz
<tb> 80% <SEP> Chromerz <SEP> 0, <SEP> 5-2, <SEP> 0 <SEP> mm
<tb> 20% <SEP> Rohmagnesit <SEP> 0-0, <SEP> 5. <SEP> mm
<tb> a) <SEP> ohne <SEP> Graphitzusatz <SEP> 180 <SEP> 17, <SEP> 3 <SEP> 35, <SEP> 9 <SEP>
<tb> b) <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 4% <SEP> Graphit <SEP> mit <SEP> einem
<tb> 'Aschegehalt <SEP> von <SEP> 1% <SEP> 95 <SEP> 32, <SEP> 3 <SEP> 39, <SEP> -0 <SEP>
<tb> c) <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 4% <SEP> Graphit <SEP> mit <SEP> einem
<tb> Aschegehalt <SEP> von <SEP> 20% <SEP> 160 <SEP> :
<SEP> 31, <SEP> 7 <SEP> 38,7
<tb> d) <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 4% <SEP> Graphit <SEP> mit <SEP> einem
<tb> Aschegehalt <SEP> von <SEP> 42% <SEP> 285 <SEP> 27, <SEP> 2 <SEP> 37, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
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An Stelle von aschereichem Kohlenstoff kommen grundsätzlich alle Ausbrennstoffe in Frage, die zu ascheähnlichen Rückständen verbrennen, worunter hier ein Rückstand verstanden sei, der reich an niedrig- schmelzenjen Verbindungen, namentlich an Silikaten, ist. Man könnte solche Ausbrennstoffe günstig in der Weise herstellen, dass man z.
B. reinen Kohlenstoff in Form von reinem Graphit oder gemahlenem Koks mit geeigneten Silikaten, oder mit niedrigschmelzenden Boraten, oder glasähnlichen Substanzen anreichert, wozu zu bemerken ist, dass es an sich bekannt ist, derartige glasähnliche Stoffe als Bindemittel bei der Herstellung ungebrannter feuerfester basischer Steine zu verwenden.
Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung von porösen, feuerfesten Formkörpern auf Magnesit- und Chromitgrundlage beschränkt. Andere geeignete Ausgangsstoffe sind z. B. : Forsterit, Magnesiumspinelle und deren Mischungen, aber auch Grundstoffe sauren Charakters, sofern ihr Erweichungspunkt wesentlich über dem der Aschebestandteile des Ausbrennmittels liegt und die nach den üblichen Verfahren hergestellten porösen Formkörper nach dem Brande zu geringe Festigkeiten aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung gebrannter, basischer bis neutraler feuerfester Formkörper hoher Porosität unter Verwendung von Ausbrennstoffen in der Grundmasse, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundmasse solche Ausbrennstoffe, beispielsweise Graphit mit einem Aschegehalt von etwa 30 - 50%, zugesetzt werden, deren Verbrennungsruckstände reich sind an niedrigschmelzenden Silikaten.