DE2244928A1

DE2244928A1 - Feuerfestes material

Info

Publication number: DE2244928A1
Application number: DE2244928A
Authority: DE
Inventors: Nigel Austin Hill
Original assignee: Morgan Refractories Ltd
Current assignee: Morgan Refractories Ltd
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1973-03-22
Also published as: FR2153035B1; US3847629A; SE382975B; FR2153035A1; GB1368794A; IT965220B

Description

Patentanwalt

Münchsn 22, r::r,:;ir. 15, Td. Yi 2555
Postanschrift Müfichsa U, Pcsliacii 4 ·

Mein Zeichen: München, den flg, $ep. 1972-

p 1503

Anmelder: Morgan Refractories Limited
Liverpool Road, Neston
Wirral, Cheshire
England

Feuerfestes Material

Die Erfindung betrifft feuerfeste bzw. schwer schmelzbare Materialien·

Phosphorsäure und bestimmte ihrer sauren Salze, wie z.B. das saure Aluminiumphosphat, wirken als chemische Bindemittel bei der Herstellung von feuerfesten bzw. schwer schmelzbaren Materialien, die schwer schmelzbare Oxyde und Silikate enthalten, von denen die Aluminiumoxyde und -Silikate wegen ihrer sehr schwer schmelzbaren Eigenschaften besonders vorteilhaft sind. Phosphorsäure und die sauren Salze der Phosphorsäure reagieren, wenn sie mit Aluminiumoxyden, -hydraten und -Silikaten gemischt werden, in Gegenwart von Wasser mit ' ihnen, wenn sie längere Zeit gelagert werden, was dazu führt, daß die Mischungen langsam aushärten und ihre Plastizität verlieren, selbst wenn der IFeuchtigkei tsver lust verhindert wird.

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Eine solche Aushärtung ist unerwünscht, insbesondere in bestimmten Typen von Zusammensetzungen, die als Formmassen (mouldables) bekannt sind, was bei ihrer Anwendung von ihrer Fähigkeit abhängt, die Plastizität und die leichte Verarbeitbarkeit über lange Zeiträume hinweg beizubehalten und nur beim Brennen auszuhärten unter Bildung der fertigen feuerfesten bzw. schwer schmelzbaren Materialien.

Es wurde nun gefunden, daß dann, wenn ein Phosphat, das in Wasser bei üblichen Temperaturen unlöslich ist, in den Zusammensetzungen verwendet wird, insbesondere wenn Chrom(III)-orthophosphat in Form eines Pulvers verwendet wird, die Reaktion stark verlangsamt wird und man leicht eine Formmasse mit einer Topfzeit von beispielsweise bis zu 3 Monaten erhält.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge eine Zusammensetzung, insbesondere eine Formmasse, die beim Brennen aushärten kann unter Bildung eines feuerfesten bzw. schwer schmelzbaren. Materials und die zusammen mit einem in Wasser unlöslichen Chromphosphat, insbesondere Chrom(III)orthophosphat, oder einem anderen, in Wasser unlöslichen Phosphat als Bindemittel einen oder mehrere phosphatbindende feuerfeste Zuschläge enthält.

Bei dem verwendeten Ohrom(III)orthophosphat kann es sich um ein handelsübliches Material handeln, das Verunreinigungen enthält und das auch dann verwendbar ist, wenn es nicht der genauen chemischen Zusammensetzung Cr(III)PCv entspricht. Das in den folgenden Beispielen verwendete Material entspricht etwa der Formel CrP0,_L*3H_o0 mit einem Cr_o0_z-Gehalt von 35 bis

H- et <L O

Der Grund für die Beständigkeit der Zusammensetzungen gegen das Aushärten ist nicht bekannt, es wird jedoch angenommen, daß mit Chrom(III)orthophosphat beispielsweise die Unlöslich-

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keit und auch möglicherweise wegen der nicht-sauren Natur des Phosphats der Angriff auf das Oxyd und die anderen Komponenten der Zusammensetzungen bei der Lagerungstemperatur verhindert wird, obwohl eine hochfeste Phosphatbindung bei Temperaturen von 600 bis 800⁰C entwickelt wird, bei denen die Zusammensetzungen gebrannt werden, wenn sie praktisch verwendet werden.

In der Praxis wird vorzugsweise auch Orthophosphorsäure den Zusammensetzungen in einer solchen Menge zugegeben, die zwar öelbst nicht ausreicht, um die Bindung zu bewirken, wenn die Zusammensetzungen gebrannt werden, auch keine vorzeitige Aushärtung bei der Lagerung hervorruft, die aber beim Trocknen der Zusammensetzungen bei Umgebungstemperaturen vor dem Brennen diesen einen gewissen Grad der Lufttrocknung oder Verfestigung und auch eine bestimmte Festigkeit bei niederen Temperaturen von 300 bis 400⁰C verleiht. Es sei darauf hingewiesen, daß Orthophosphorsäure nicht das einzige wasserlösliche saure Phosphatmaterial ist, das zugesetzt werden kann.

Chrom(III)orthophosphat kann 0,5 bis 10 Gew.-% der Zusammensetzungen ausmachen, es kann, aber auch in anderen Mengenverhältnissen vorliegen. Die Phosphorsäure kann zusätzlich zu dem unlöslichen Phosphat oder anstelle eines Teils desselben zugegeben werden und sie kann beispielsweise bis zu 10 Gew.-% eines Gesamtgehaltes von 10 Gew.-% Phosphaten (d.h. 1 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung) betragen.

Chrom(III)orthophosphat hat eine geringe plastifizierende Wirkung und dementsprechend sollte in den Zusammensetzungen für die meisten Verwendungszwecke ein Weichmacher, wie z.B. Ton, in einer Menge von beispielsweise 3 bis 15 Gew.-%, oder, ein organischer Weichmacher in einer Menge von beispielsweise 1 bis 5 Gew.-% vorhanden sein. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Zusammensetzungen auf Aluminiumoxydbasis, die feuerfeste bzw. schwer schmelzbare Materialien

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mit einer außergewöhnlichen Schlacken- und Verschleißbeständigkeit liefern und zunehmend Anerkennung finden. Sie sind für verschiedene Zwecke verwendbar, beispielsweise für Sickerlochauskleidungen, für Böden von Stahlgußblockformen und für die kritischen Bereiche in Lichtbogenschmelzöfen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Die darin angegebenen Verarbeitbarkeitswerte wurden nach dem ASTM-Verfahren C 181-47 bestimmt·

Beispiel 1

Es wurde die folgende Zusammensetzung hergestellt:

Gewicht st eile -■■·:'.

Aluminiumoxyd/Ziegelmehl-Mischung 4/100 mesh (5/0.15 mm öffnung) 64 feines Aluminiumoxyd (Partikel-

größe etwa 10 Mikron) 19

Töpferton/Kaolin (gleiche Mengen) 10 roher Kyanit 7

Chrom(III)orthophosphat-Pulver

(Albright & Wilson) 1,25

Phosphorsäure (67 #ige H₅PO₄-Losung) 0,75 Wasser 9

Es wurde geschmolzenes Aluminiumoxyd/Ziegelmehl verwendet, tafelförmiges Aluminiumoxyd iet aber ebenfalls geeignet.

Bei einem 4-monatigen Lagerungstest mit wöchentlicher Bestimmung der Weiterverarbeitbarkeit (workability) blieb der Wert von anfänglich 26 % selbst nach 16-wöchiger Lagerung oberhalb 22 %. Im Gegensatz dazu fiel bei einer ähnlichen Zusammensetzung, die 2 Teile einer 67 %igen Phosphorsäure und 8 Teile Wasser (d.h. kein Chrom(III)orthophosphat) enthielt, die Anfangsweiterverarbeitbarkeit von mehr als 30 % nach

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16-wöchiger Lagerung auf einen Wert unterhalb 12 %, was als nicht mehr akzeptabel angesehen wird (nach dem U.K. Central Electricity Generating Board's Standard ITr. 07891 von 1971 ist beispielsweise eine Weiterverarbeitbarkeit (workability) von nicht mehr als 30 % und von nicht weniger als 15 % erforderlich)» Die Zusammensetzung ergab beim Brennen ein ausgezeichnetes feuerfestes bzw_o schwer schmelzbares Material.

Beispiel 2

Eine ähnliche Zusammensetzung wie in Beispiel 1, die jedoch zusammen mit 8 Teilen Wasser nur 2 Teile Chrom(III)orthophosphat (d.h. keine Phosphorsäure) enthielt, wurde in gleicher Weise gelagert und getestet. Die Weiterverarbeitbarkeit, am Anfang 34 %, blieb nach 10 Wochen oberhalb 24 % und nach 12 Wochen noch oberhalb 20 °/o. Die Zusammensetzung lieferte ein ausgezeichnetes feuerfestes bzw. schwer schmelzbares Material. Die Druckfestigkeit nach dem Brennen bei 1000⁰C betrug 633 kg/ cm² (9000 psi).

Patentansprüche ι

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Claims

-e - 22U928 Patentansprüche

1. Zusammensetzung, die in der Lage ist, beim Brennen auszuhärten unter Bildung eines feuerfesten Materials, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit einem in Wasser unlöslichen Chromphosphat, insbesondere Chrom(III)orthophosphat, oder einem anderen in Wasser unlöslichen Phosphat als Bindemittel einen phosphatbindenden feuerfesten Zuschlag enthält.

2o Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Chrom(III)orthophosphat in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% enthält.

3„ Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Chrom(III)orthophosphat einer technischen Qualität mit der ungefähren Zusammensetzung CrPO^^HpO und mit einem Cr^O^-Gehalt von 35 bis 37 Gew.-% enthält.

4-. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zu dem in Wasser unlöslichen Phosphat Orthophosphorsäure oder ein anderes, in Wasser lösliches saures Phosphat in einer Menge von bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält.

5. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zuschlag enthält, der aus Aluminiumoxyd besteht oder Aluminiumoxyd enthält.

6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer Formmasse (mouldable) vorliegt.

7. Feuerfestes Material, wie es nach dem Brennen einer Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche erhalten wird. ,

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