DE1646656A1 - Feuerfestes Erzeugnis aus Chromit - Google Patents
Feuerfestes Erzeugnis aus ChromitInfo
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Description
Patentanwälte W. ROcker, S. lein», 3 Hannover, Am Klagesmarkt 10-11 . j 3 HANNOVER, AM KLAGESMARKT IO-11
29. Dezember 1967
KAISER ALUMINUM & KABEL: mKt ΗΑΝΝονΕΒ
CHEMIOAIi CORPORATION
299/35
Feuerfestes Erzeugnis aus Obromit
Es gibt viele feuerfeste Erzeugnisse für die Verwendung bei hoben Temperaturen, z. B. 1400° C und darüber, aber es
besteht auch eine Nachfrage naob nicht so hoben Temperaturen ausgesetzten feuerfesten Erzeugnissen, sondern nur z« B. um
1000° C herum, welche aber trotzdem ausgezeichnete Eigenschaften, z. B. Festigkeit, bei diesen mittleren Temperaturen haben
müssen. f
Es ist natürlich möglich, bei solchen mittleren Temperatüren
hochgebrannte feuerfeste Erzeugnisse mit einer starken keramischen Bindung zu verwenden, aber dies ist unwirteohaft- !
lieh, weil gebrannte oder keramisch gebundene, feuerfeste Erzeugnisse
im allgemeinen teurer sind. Es ist deshalb zweckmäßig,
bei diesen mittleren Temperaturen obenieob gebundene,
feuerfeste Erzeugnisse zu verwenden, das heißt, Erzeugnisse alt
einem bei Raumtemperaturen abbindenden Bindemittel· Solehe
109836/105*
chemisch gebundenen, feuerfesten Erzeugnisse haben im allgemeinen
geringe Festigkeit gegenüber Temperaturen im Bereich von z. B. 700° G bis 1000° G, Dies ist darauf zurückzuführen,
daß das ohemische Bindemittel oft ein organischer Stoff ist,
der beim Erhitzen auf diese Temperaturen an Güte einbüßt, während die keramische Bindung noch nicht voll ausgereift ist.
Die Erfindung betrifft ein chemisch gebundenes,^feuerfestes
Erzeugnis, insbesondere einen feuerfesten Stein, welcher bei den mittleren Temperaturen höhere Festigkeit aufweist. Die
feuerfeste Komponente eines solohen Steins ist in der Hauptsache rohes Gbromerz in Form mehrerer Fraktionen verschiedener
Korngrößen, und zwar etwa 20 bis 30 Gew.-# aus dem Durchfall
eines Siebes von 325 Haschen, 20 bis 40 Gew.-# aus dem
Durchfall eines Siebes von 100 Maschen und etwa 15 bis 35 Gew.-f
aus dem Durchfall eines Siebes von 28 Maschen und einem Rückstand auf einem .10G«Masohensieb. Der Rest sind Teilchen mit
einem Rückstand auf einen 28-Maecbensieb. Die Fraktion -100
enthält natürlich auch die Teilchen mit einem Durchgang durch ein 325-Maschensieb.
Die feuerfesten Erzeugnisse bestehen in der Hauptsache aus Chromerz und sind im wesentlichen frei von Magnesiumoxid,
abgesehen von solchem MgO, wie es zusammen mit andern Oxiden im Chromerz selbst vorkommt. Mit anderen Worten, ed wird dem
Chromerz kein Magnesiumoxid oder ein anderes feuerfestes
Material beigegeben.
—3—·
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ORIGINAL INSPECTED
Das Chromerz wird nach wob!bewährter Praxis in verschiedenen
Kornfraktionen zusammengestellt, um ein dichtes Gemenge zu erhalten. Die Mischung enthält % B. etwa 25 "bis 65 Gew.-^
einer groben Körnung, z. B. den Durchfall eines 4-Maschensiebes und den Überlauf eines 28-rMaschensiebes, etwa 15 bis 35 Gew.-#
einer mittelgroßen Körnung, z. B. den Durchfall eines 28-Maschensiebes
und den Überlauf eines 100-Mascbensiebes und etwa 20 bis 40 Gew.-^ einer feten Körnung,, z, B. den Durchfall
eines 100-Mascbensiebes einschließlich, wie bereits erwähnt, ™
etwa 20 bis 30 Gew,-56 einer Körnung, die den Durchfall durch
ein 325-Mascbensieb haben.
Erfindungsgemäß kann für das feuerfeste Erzeugnis jedes Chromerz verwendet werden, allerdings sind Chromerze mit weniger
als 40 $> Cr2O, besonders geeignet, z. B. das auf den
Philippinen abgebaute und unter dem Namen Masinloc bekannte Chromerz und das in der Türkei abgebaute Chromerz.
Das verschiedene Chromerz und die Fraktionen werden mit einem chemischen Bindemittel, z. B. Sulfitablauge in an sich μ
bekannter Weise gemischt, und dann wird das Erzeugnis, z. B. unter Druck, geformt.
Es wurde gefunden, daß die Festigkeit des OhromiterZeugnisses
bä mittleren Temperaturen, z. B. der Bruchmodul bei 954° C, selbst dann aufrechterhalten werden kann, wenn das
Erzeugnis weniger als 20 %, z. B. nur 15 # Chromit enthält,
welches den Durchfall durch ein Sieb mit 325 Maschen darstellt, vorausgesetzt, daß dem feuerfesten Erzeugnis etwa 0,5 $ bis
-4-109836/1054
ORIGINAL INSPECTHO
2,0 $> ßehr fein verteiltes, amorphes Siliziumoxid, z. B. flüchtiges
Siliziuooxid, beigegeben wird. Bekanntlich wird flüchtiges Siliziumoxid als Nebenprodukt bei der Herstellung von Ferrosilizium
erhalten, wobei das Siliziumoxid aus detiDäapfen
auegefällt wird, die aus der Zone kommen, in der Eisenoxid,
Kohlenstoff und Siliziumoxid zur Bildung von Ferrosilizium
miteinander reagieren. Das flüchtige, gehandelte Siliziumoxid bat einen SiOg-Gehalt von mindestens 90 # und im allgemeinen
95 $>* Eisenoxid, Magnesiumoxid und Aluminiumoxid umfassen insgesamt
rund 2,5 #. Andere Verunreinigungen belaufen sioh auf
rund 0,5 #. Der typische Glühverlust von 2 % ist auf den
Kohlenstoffgehalt zurückzuführen. Im allgemeinen beträgt die Durcbscbnittsgröße der Teilchen flüchtigen Siliziumoxids
weniger als 1 Mikron und die spezifische Oberfläche beträgt mehr als 50 ooo cm pro Gramm. Obgleich bei dieser Erfindung
das oben'beschriebene flüchtige Siliziumoxid bevorzugt wird,
können aber auch andere fein zerteilte Siliziumoxidarten verwendet werden.
Natürlich kann ein fein zerteiltes, amorphes Siliziumoxid, z. B. ein flüchtiges Siliziumoxid, in den Mischungen dieser
Erfindung mit mehr als 20 Gew.-96 Chromerz, welches aus dem Durchfall
eines Siebes mit 325 Maschen stammt, verwendet werden.
Die feuerfesten Steine gemäß der Erfindung eignen sich besonders für Anwendungen, welche verhältnismäßig hohe Festigkeiten
bei mittleren Temperaturen verlangen? z. B. beim Bau der unteren Schichten von Wärmespeichern oder Wärmetauscber-
—5— 10 9836/105k
konstruktionen für Glasbehälter. Bekanntlich sind diese Wärmespeicher offene, feuerfeste Konstruktionen, durch welche
die Gase hindurchgehen können, wobei die heißen Verbrennungsgase während einer Zeitspanne des Brennabschnittes nach unten
und
ziehen und die Steine erwärmen/die zugeführten Gase für die Verbrennung, im allgemeinen luft, durch die erhitzten Steine einströmen und vorgewärmt werden, bevor sie im laufe der anderen Zeitspanne des Brennvorganges die Brenner erreichen.
ziehen und die Steine erwärmen/die zugeführten Gase für die Verbrennung, im allgemeinen luft, durch die erhitzten Steine einströmen und vorgewärmt werden, bevor sie im laufe der anderen Zeitspanne des Brennvorganges die Brenner erreichen.
In der Tabelle I werden einige Beispiele zur Erläuterung gegeben. Diese Beispiele sind aber nicht nur die einzig
möglichen. Jedes der aufgeführten Gemenge bestand aus Fraktionen von Masinloc-Ghromerz oder Obromit mit einem Gewichtsprozentanteil
aus dem Durchfall eines Siebes mit 325 Maschen, der in der zweiten Spalte angegeben ist. Bei jedem Gemenge
gingen 39, 1 Gew.-# Chromerz durch ein Sieb mit 4 Maschen und
wurden auf einem Sieb mit 28 Maschen zurückgehalten, 23»9 Gew.-# gingen durch ein Sieb mit 28 Maschen und wurden auf einem Sieb
mit 100 Maschen zurückgehalten, und der Rest ging durch ein
Sieb mit 100 Maschen. Das Mäsinloc-Ohromerz hat die in der
Tabelle II angegebene chemische Zusammensetzung. Das Chromerz wurde mit 2 Gew.-^ Kalziummagnesiumligninsulfonatpulver als
Bindemittel und rund 2 # Wasser gemischt und mit einem Druck
-6-10 9836/1054 oriqiNAL
von 7,9 kp/mm in etwa 7.5 x 11.5 x 22.5 cm große Steine
gepreßt. Der Bruchmodul dieser Proben wurde bei 954° C gemessen; 3ie erhaltenen Werte sind in der dritten Spalte der Tabelle I
eingetragen.
Die Proben 0, D und B, alle mit mehr als 20 Gew.-^ Material,
welches aus dem Durchfall eines Maschensiebes mit 325 Maschen stammte und alle mit einem Bruchmodul von über 70 kp/cm
bei 954° 0, beweisen die Überlegenheit der erfindungsgemäß hergestellten
Steine.
Die Proben Έ und G hatten die gleichen Abmessungen wie die
Proben 0 und wurden »ch in gleicher Weise hergestellt mit der
Ausnahme, daß sie 5 Gew.-# bzw. 10 Gew.-?6 Periklaskörnung aufwiesen.
Ein Vergleich der Bruchmoduli der Proben i1 und G mit dem der Probe 0 zeigt den schädlichen Einfluß der Beigabe von
Magnesiumoxid. Im allgemeinen erhöbt Magnesiumoxid die Temperatureigenschaften von Cbrom-Magnesit-Verbiöungen, aber bei den
nur aus Chrom bestehenden Terbindungen dieser Erfindung hat es sich als nachteilig für die Eigenschaften im mittleren Temperaturbereich
erwiesen.
Eb wird darauf hingewiesen, daß die Verbindung mehrerer Ohromerzfeörnungen nicht nur eine Erhöhung der Packungsdichte
des Gemenges zum Ziele hat. Aus den Dichtewerten in der vierten Spalte der Tabelle I geht hervor, daß zwischen festigkeit und
Dichte keine Wechselbeziehung besteht.
-7-
109836/1054 0R1G1NAL ,nspeoted
In der Tabelle II sind Angaben über Probekörper enthalten, die aus verschiedenen Chromerzen hergestellt sind. Die Provenienz
des Chromerzes ist in der zweiten Tabellenspalte angegeben. Jede Probe hatte 39,1 Gew,-j6 Chromerz im Siebbereich
bis 28 und 23,9 Gew.-# im Siebbereioh 28 bia 1QO, der Rest war
-100. Alle Proben hatten mehr -325 Material als die von dieser Erfindung geforderten mindestens 20 $>\ die genaue Menge wird
in der Tabelle II angegeben. Die höchsten Festigkeiten (Bruchmodul bei 954° C) wurden mit dem Maainloc-Chromerz
und dem türkischen Chromerz erhalten. Aus der ebenfalls in
der Tabelle II gegebenen chemischen Analyse geht bervor, daß
beide Erze unter 40 96 Cr2O, enthielten, während die Srze
aus Transvaal und Südrhodesien mehr als 40 j6 Cr2O, aufwiesen.
Als ein Beispiel eines Korngemisches, bei welchem flüchtiges Siliziumoxid beigegeben wurde und der Eeetigkeitswert
im mittleren Temperaturbereich gehalten wurde, obgleich das Gemisch weniger als 20 Gew.-^ Chromit mit einem Durchfall durch
das 325-Maschensieb enthielt , sei das Gemenge H genannt. Es besteht aus 56,5 Teilen Chromit aus dem Durchfall des 4-Maschensiebes
u_nd dem Oberlauf des 28-Maschensiebes, 18,5 Teilen Chromit aus dem Durchfall des 28-Maschensiebes und
dem Überlauf des 100-Maecbensiebes, 25,0 Teilen Chromit aus dem
Durchfall des 100-Maschensiebes einschließlich 15 Teilen aus dem Durchfall durch ein 325-Maschensieb sowie 1,94 Teilen
des Bindemittels, welches bei den Proben der Tabelle I verwendet wurde und 1,2 Teilen flüchtigen Siliziumoxids sowie
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. ORIGINAL INSPECTED
1,5 Teilen Wasser, Das Gemisch wurde zu Normsteinen mit einer
Dichte von 3.348 kfc/nr nach Trocknung bei 150° C geformt.
Der Brucbmodul der Steine betrug im Durchschnitt von 8 Probekörpern bei 954° 0 112,7 kp/cm . Die Festigkeit dieser Mischung
R nruß mit den Festigkeiten der Proben A und B der Tabelle I verglichen werden Diese Festigkeiten waren weniger als die
Hälfte der Festigkeit der Probe R.
Die Prozentsätze und Teile beziehen sich auf Gewichtsprozente und Gewichtsteile, wenn nichts anderes angegeben ist.
Die Siebmaschengrößen sind Tyler-Standardsiebmaschen gemäß "Chemical Engineers' Handbook, John H. Perry, Editor-in-Chief,
Third Edition, 195Ow Im Verlag McGraw Hill Book Company, Seite
963. Z. B. entspricht eine Maschenweite 100 147 Mikron und 200 entspricht 74 Mikron. Die Analysen der Mineralbestandteile
werden in der üblichen Art angegeben, und zwar als einfache Oxide ausgedrückt, z. B. MgO oder SiO2, obgleich die Bestandteile
in verschiedenen Kombinationen vorkommen können, z. B. als Magnesiumsilikat.
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ORIGINAL INSPECTED
Probekörper | f> -325 | Bruchmoclul | Dichte | Zusatz |
Tyler- | bei 954° C | kp/ra3 | ||
Ma sctaen- | kp/cm | |||
sieb | ||||
A | 19,4 | 47,4 | 3236 | keiner |
B | 19,7 | 54,4 | 3348 | keiner |
0 | 23,3 | 71,8 | 3316 | keiner |
D | 23,8 | * 76,2 | 3364 | keiner |
E | 25,5 | 84,4 | 3300 | keiner |
I1 | 23,3 | 57 | 3284 | 5$> Periklas |
G | 23,3 | 49,4 | 3252 | IO96 Periklas |
-10-
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ORIGINAL INSPECTEO
Chromerz | $> -325 Tyler- sieb |
Tabelle II | Dichte kp/ra3 |
SiO | 2 | Pe2O3 | Chemische Zusammensetzung | Or12O3 | CaO | MgO | |
Masinloc | 23,5 | 3332 | 5, | 54 | 14,33 | Al2O3 | 29,88 | 0,84 | 21,54 | ||
robe | Transvaal | 27,1 | Bruchmodul bei 954° C fcp/cm |
3701 | 2, | 43 | 27,00 | 27,87 | 44,37 | 0,48 | 11,82 |
M | lürfcei | 23,8 | 91,1 | 3364 | 7, | 28 | 15,32 | 13,90 | 36,02 | 0,63 | 19,06 |
Έ | Südrho- desien |
25,1 | 72 | 3428 | 6, | 35 | 12,20 | 21,69 | 48,00 | 1,04 | 17,28 |
P | 84,4 | 15,13 | |||||||||
Q | 44,9 | ||||||||||
Claims (5)
1. Feuerfestes Erzeugnis mit chemischer Bindung aus Ohromit
als feuerfeste Komponente, gejiejuiz^iebtiet durch folgende
Etwa 15 bis 30 Gew.-# einer Körnung aus dem Durchfall
eines 325-MaschensiebeB, A
etwa 20 bis 40 Gew.-^ aus dem Durchfall eines 100-Maschensiebes
und
etwa 15 bis 35 Gew.-# aus dem Durchfall eines 28-Maschensiebes
und dem Überlauf eines 100-Maschensiebes und der Rest aus dem Überlauf eines
28-Maschensiebes, wobei die feuerfeste Komponente
im wesentlichen frei von Magnesiumoxid ist, ausgenommen das im Chromerz selbst enthaltene MgO.
2. Feuerfestes Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es Ligninsulfonat als chemisches Bindemittel enthält.
3. Feuerfestes Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chromerz weniger als 40 $>
Cr gO, enthält.
4. Feuerfestes Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 0,5 # bis 2,0 $>
fein zerteiltes, amorphes Siliziumoxid enthält.
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5. Feuerfestes Erzeugnis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fein zerteilte, amorphe Siliziumoxid flüchtig
ist.
109836/1054
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US614828A US3361584A (en) | 1967-02-09 | 1967-02-09 | Chromite refractory |
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GB (1) | GB1199980A (de) |
Families Citing this family (3)
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US4294618A (en) * | 1980-05-27 | 1981-10-13 | General Refractories Company | Silica-doped, chrome-alumina monolithic refractory compositions |
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Also Published As
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