DE2117283C3

DE2117283C3 - Feuerfeste Mischung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2117283C3
Application number: DE19712117283
Authority: DE
Inventors: O M Burrows
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1970-04-13
Filing date: 1971-04-08
Publication date: 1980-02-28
Also published as: CA969562A; SE374097B; DE2117283B2; FR2089570A5; DE2117283A1; BE765617A; GB1296329A

Description

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Die Erfindung betrifft feuerfeste Mischungen, insbesondere sowohl feuchte als auch trockene, lose, körnchenförmige feuerfeste Mischungen zur Herstellung von an Ort und Stelle gebrannten feuerfesten Auskleidungen, beispielsweise für Metallschmelzofen.

Hochfeuerfeste Auskleidungen für verschiedene technische Anwendungszwecke, beispielsweise für Metallschmelzofen, müssen in vielen Fällen an Ort und bo Stelle in dem Ofen hergestellt werden. Im Handel sind feuerfeste Mischungen erhältlich, die aus einem losen, feuerfesten Oxidaggregat und einem Bindemittel bestehen. Solche Mischungen werden, entweder trokken oder mit Wasser gemischt, an Ort und Stelle gestampft und die Bindung wird gealtert durch Inbetriebnahme des Ofens unter Bildung einer gesinterten monolithischen Auskleidung. Eine Hauplursache für das eventuelle Versagen solcher Auskleidungen ist das Eindringen von Metall oder Schlacke in die Poren der Auskleidung.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine feuerfeste Mörtelmischung anzugeben, die zu einer hochdichten StrukUr aushärtet die frei von großen Poren ist in welche die in dem Ofen enthaltene Schlacke oder das geschmolzene Metall eindringen könnte.

Erfindungsgemäß wird eine feuerfeste Mischung zum Brennen an Ort und Stelle zur Herstellung einer Ofenauskleidung geschaffen, die aus einem Aggregat aus feuerfesten Oxidkörnchen besteht, wobei die Körnchen einen Überzug aus einem mit der Oberfläche verbundenen, vitrifizierten, beständigen Glas aufweisen und wobei der Gesamtglasgehalt der Mischung zwischen 2 und 20 Volumenprozent liegt

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Mischung für die Verwendung zum Auskleiden eines Behälters, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die feuerfesten Oxidkörnchen mit einer beständigen, ein Glas bildenden Zusammensetzung überzogen werden, daß die überzogenen feuerfesten Oxidkörnchen bei einer solchen Temperatur gebrannt werden, die ausreicht, um die glasbildende Zusammensetzung zu schmelzen, daß die Körnchen abgekühlt und die mit dem beständigen Glas überzogenen feuerfesten Oxidkörnchen gewonnen werden und daß eine fließfähige feuerfeste Mörteizusammensetzung aus diesen, mit einem beständigen Glas überzogenen Körnchen hergestellt wird.

Die feuerfeste Mischung enthält mindestens als einen wesentlichen Anteil des Aggregatmaterials ein grob kristallines, geschmolzenes, feuerfestes Metalloxid mit einem geschmolzenen, beständigen Glasüberzug darauf. Obwohl der geschmolzene Aluminiumoxidgrieß, der eine Körnchengröße von etwa 100 bis 6000 μπι aufweist, das allgemein bevorzugte Aggregatmaterial ist, können für einige Anwendungszwecke auch andere geschmolzene oder hochgesinterte Oxide oder Kombinationen von Oxiden, z. B. MgO, MgO · Al₂O₃, ZrO₂, 2 Al₂O) · 3 MgO, verwendet werden.

Die Mischung kann allein aus dem überzogenen Aggregat in einer eingestellten Mischung von Korngrößen zur Erzielung einer maximalen Dichte (einer minimalen Porosität) der gebrannten Auskleidung bestehen, sie kann aber auch aus überzogenen Aggregat plus nicht überzogenem Aggregat bestehen und sie kann Plastifizierungsmittel, wie z. B. Ton, für solche Anwendungszwecke, in denen eine feuchte Mischung gewünscht wird, und chemische Zusätze zur Förderung des Sinterungsverfahrens und/oder zur Umsetzung mit dem Aggregat unter Bildung von kristallinen Verbindungen mit einem niedrigeren spezifischen Gewicht enthalten, wodurch eine Volumenvergrößerung der Masse erzielt wird, um die Eliminierung der Porosität maximal zu gestalten.

Im Falle von Aluminiumoxidaggregat, handelt es sich bei diesen chemischen Zusätzen um Ton und Siliciumdioxid, die gewünschtenfalls in Form von gemahlenem Flint vorliegen können. Das Siliciumdioxid in dem Flint oder Ton reagiert beim Brennen unter Bildung von Mullit. Ein anderer geeignete: Zusatz ist Magnesiumoxid, vorzugsweise calciniertes oder geschmolzenes, verhältnismäßig grobes Magnesiumoxid (das durch ein Sieb mit einer Maschenweitc von 0,15 mm passiert, sich jedoch nicht wie ein Pulver anfühlt). Das Magnesiumoxid bildet beim Brennen mit Aluminiumoxid einen

Spinell, so daß keine Schrumpfung auftritt

Ein solcher Zusatz ist erfindungsgemäß nicht wesentlich, da die Verwendung des überzogenen Aggregats allein Körper mit einer geringen Porosität liefert So liefern beispielsweise geschmolzener Kalk, Cerdioxid oder mit Magnesiumoxid stabilisiertes Zirkoniumdioxid mit einem Überzog aus beständigem, geschmolzenem Glas auf dem Körnchen mit einer Körnchengröße von 100 bis 6000 μπι in einer Menge von 5 bis 30% oder entsprechende geschmolzene Magnesiumoxidkörnchen mit einem beständigen Glasüberzug als Aggregat brauchbare Ofenauskleidungen.
Wenn es erwünscht ist eine feuchte Mischung zu

Beispiel

verwenden, können Plastifizierungsmittel, wie z. B. Ton oder organische Plastifizierungsmittel; wie z. B. Stärke oder Methylcellulose, verwendet werden. Obwohl bei Verwendung von organischen Piastifizierungsmitteln die Neigung besteht, in der Mischung eine Porosität zu L-rzeugen, liefert der günstige Effekt der Verwendung von mit Glas überzogenem Aggregat von selbst einen gebrannten Körper mit einer niedrigen Porosität im Vergleich zur Verwendung von üblichen Mischungen.

Das folgende Beispiel ist ein Beispiel für eine Mischung, zu der beim Gebrauch Wasser zugegeben werden kann.

Zusatz

Teilchengröße

Gew.-%

Geschmolzenes Standard-Aluminiumoxid (95 % Al₂O₃)

Geschmolzenes Standard-Aluminiumoxid mit einem beständigen Glasüberzug, der auf die Oberfläche aufgeschmolzen ist (4 Gew.-%)

Geschmolzenes, hochreines Aluminiumoxid (99 % Al₂O₃), das mit
Glas überzogen ist (11 Gew.-%)

Aluminiumoxidfeinteile
Potter's Flint

bis 6000 Ohm 40

bis 1000 μΐη 30

μσι und feiner (geht durch 15

ein Sieb mit einer Maschenweite
von 0,15 mm)

μηι und feiner (0,045 mm) 10

μπι und feiner (0,074 mm 5

und feiner)

Der geschmolzene Glasüberzug in dem obigen Beispiel kann aus irgendeinem üblichen beständigen Glas bestehen, das aus Schlacke und anderen Mineralien und chemischen Zusätzen, wie sie in der Glasherstellung üblich sind, hergestellt worden ist. Eine typische Analyse für ein solches Glas ist folgende:

Oxid

Gew.-⁰,

SiO₂

AI₂O₃

Fe₂O₃

MgO

CaO

Na₂O

K₂O

TiO₂

B₂O₃

52

20

10

Das überzogene Körnchen kann typischerweise 1 bis 15 Gew.-% Überzug aufweisen, und es kann hergestellt werden, indem man die glasbildende Mischung oder eine hergestellte pulverförmige Fritte auf die feuerfesten Körnchen aufbringt und die überzogenen Körnchen bis zum SK 12 oder höhu· (etwa 1300⁰C) brennt, je nach der speziellen Glaszusammensetzung. Das erhaltene Produkt wird dann erforderlichenfalls aufgebrochen, um die Körnchen abzutrennen, und in der oben beschriebenen Mischung verwendet. Die erforderliche Menge an Aufbruch kann minimal gehalten werden, indem man die Körnchen in einem Drehofen brennt.

Das vorstehend beschriebene Beispiel dient nur der Erläuterung. Cs ist nicht erforderlich, hochreines Aluminiumoxid zu verwenden, und auch die Verwendung von Flint ist, wie oben erläutert, nicht zwingend.

Es sei darauf hingewiesen, daß im allgemeinen nicht der gesamte Grieß überzogen wird. Es wurde gefunden, daß bevorzugte Ergebnisse erhalten werden, wenn mindestens der größere Teil des Glases in der Mischung auf den Körnchen in dem Bereich einer G'öße von 100 bis 200 μπι (im beschichteten Zustand) vorliegt. Der Gesamtglasgehalt der Mischung sollte im allgemeinen 15 Volumenprozent nicht übersteigen, um die feuerfeste Natur des Produktes beizubehalten, und er sollte nicht weniger als 2% betragen, um die Festigkeit und geringe Porosität des gebrannten Körpers aufrechtzuerhalten.

Wenn zum Weichmachen einer feuchten Mischung Ton verwendet wird, sollte der Gehalt an rohem Ton 40 Gew.-% der Mischung nicht übersteigen. Potentiell reaktionsfähige Stoffe zur Erzielung einer Quellung (Wachstum) sind wirksam, wenn sie in dem Bereich von 1 bis 20 Volumenprozent verwende' werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerfeste Mischung zum Brennen an Ort und Stelle unter Bildung einer Ofenauskleidung, die aus einem Aggregat von feuerfesten Oxidkörnchen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnchen einen Überzug aus einem vitrifizierten, beständigen Glas, das mit der Oberfläche verbunden ist, aufweisen, wobei der Gesamtglasgehalt der Mischung zwischen 2 und 20 Volumenprozent liegt.

2. Feuerfeste Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Plastifizierungsmittel enthält

3. Feuerfeste Mischung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein anorganisches Plastifizierungsmittel enthält

4. Feuerfeste Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer kristallinen Verbindung mit einer niedrigeren Dichte als Aluminiumoxid das Aggregat im wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht und ein mit Aluminiumoxid unter den Betriebsbedingungen reaktionsfähiges Material enthält

5. Feuerfeste Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Aggregat aus geschmolzenen Zirkoniumdioxidkörnchen besteht.

6. Feuerfeste Mischung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat aus geschmolzenen Magnesiumoxidkörnchen besteht.

7. Feuerfeste Mischung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung ein fein verteiltes Oxid enthält, das aus Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid oder Mischungen davon besteht.

8. Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Mischung für die Verwendung zum Auskleiden eines Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Oxidkörnchen mit einer beständigen, ein Glas bildenden Mischung überzogen werden, daß die überzogenen, feuerfesten Oxidkörnchen bei einer Temperatur gebrannt werden, die ausreicht, um die glasbildende Zusammensetzung zu schmelzen, daß die Körnchen abgekühlt werden und daß die aus den mit dem beständigen Glas überzogenen feuerfesten Oxidkörnchen eine fließfähige, feuerfeste Mörtelzusammensetzung hergestellt wird.