DE3142021A1 - Feuerfester mauerstein aus alumo-silikat - Google Patents

Feuerfester mauerstein aus alumo-silikat

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DE3142021A1 DE19813142021 DE3142021A DE3142021A1 DE 3142021 A1 DE3142021 A1 DE 3142021A1 DE 19813142021 DE19813142021 DE 19813142021 DE 3142021 A DE3142021 A DE 3142021A DE 3142021 A1 DE3142021 A1 DE 3142021A1
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DE19813142021
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David James 15131 White Oak Pa. Michael
Berhl Eugene 15102 Bethel Park Pa. Wishon
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide

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Description

  • Feuerfester Mauerstein aus Alumo-silikat
  • Natürliches Alumo-silikat, das unter anderem Tonerden, Diaspor, Zyanite und Bauxite enthalten' sind die größeren Bestandteile für viele feuerfeste Mauersteine, die laufend hergestellt werden. Bei geringerer Mauersteinanalyse als etwa 5/o A1203 sind diese in der Technik als Hochaluminiumoxid-Mauerstein gekennzeichnet. Ganz allgemein variieren die Eigenschaften von Alumosilikat mit dem Anteil von Alumiu niumoxid. Dies kann mit dem großen Umfang durch die Menge an Art von Mineral- und Glasphasen erklärt werden, die durch Aluminosilikatstoffe beim Brennen des Mauersteins entstehen.
  • Beim Ansteigen von Aluminiumoxidgehalt von feuerfestem Ton und hohem Aluniniumoxidgehalt neigt der Widerstand gegen Belasten bei erhöhten Temperaturen dazu, anzusteigen. Auch versucht der Widerstan gegen Abblättern bei rascher Temperaturänderung anzusteigen. Diese Änderungen der Eigenschaften gehören gewöhnlich zum Verringern der Menge von wenig feuerfesten und zerbrechlichen Silikatgläsern in der Grundmasse des Mauersteins. Andererseits ergibt das Erhöhen des Aluminiumoxids gewöhnlich ein Ansteigen der Porosität, die den Mauerstein physikalisch dem chemischen Angriff von Metallurgischen Schlacken verletzbar macht. AuBerdem neigt der Mauerstein mit höherem Aluminiumoxidgehalten zu weniger Widerstands, fähigkeit gegen alkalische Dämpfe und gegen Schrumpfen bei Benutzung nach dem Abkühlen von hohen Temperaturen0 Es sind wenige Worte dafür geeignet, was unter siliziumdioxidhaltiger Grundmasse gemeint ist.
  • Aluminiumoxid und Siliziumdioxid in Alumo-silikat feuerfesten Stoffen reagieren beim Brennen zum Formen für den größten Teil des mineralischen Mullits.
  • Drei Mole Aluminiumoxid reagieren mit zwei Molen Siliziumdioxid. Wenn das Verhältnis von Aluminiumoxid zu Siliziumdioxid 2 bis 3 überschreitet, wird der gebrannte Mauerstein auch Korundum enthalten.
  • Bei kleinerem Verhältnis als 3 bis 2 wird der gebrannte Mauerstein praktisch Mullit und eine der krystallinen oder glasigen Formen von Siliziumdioxid. Je nach den Verunreinigungen und der Hitzbehandlung wird das Siliziumdioxid in gewissem Umfang in der Form von Glas sein. Je niedriger das Verhältnis von Aluminiumoxid zu Siliziumdioxid desto mehr SiO2 befindet sich in kristalliner oder glasiger Form.
  • .Die Glasmenge bezieht sich dann auf die auftretende Menge des Schrumpfens.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, feuerfeste Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-Formen anzugeben, die durch das Fehlen von Schrumpfen nach einem Brennen bei 11000C gekennzeichnet ist. Nach der Erfindung werden kohlenstoffhaltige feuerfeste Formstücke mit von 1 bis 35 Gewichtsprozenten Kohlenstoff und dem Ausgleich eines nicht basischen feuerfesten Aggregats vorgesehen.
  • Das feuerfeste Aggregat besteht im wesentlichen aus mindestens 75. Gewichtsprozenten Andalusit.
  • Vorzugsweise ist der Ausgleich des feuerfesten Aggregats, wenn nicht alles Andalusit ist, reines Alumini- umoxid oder ein anderes Aluminiumoxid-Siliziumdioxid. Die Formen enthalten vorzugsweise 0 bis 35 Gewichtsprozente Schichtgraphit, Sie können aber auch weniger als 7,5 Gewichtsprozente amorphen Graphit und/oder Ruß enthalten. Im allgemeinen besitzen die Formen zwischen 0,1 und 1 Volumenprozent Streckung mit Andalusit bei mindestens 65% des Gesamtgewichts der Ladung. Diese Streckung ist wichtig, weil sie verhindert, daß das Ausmauern lose wird, wenn ein Abkühlen von hohen Temperaturen erfolgt.
  • Andalusit ist ein Mineral mit derselben chemischen Formel (Al2SiO5) wie Sillimanit und Zyanit, aber mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.
  • Ein besseres Verständnis und weitere Merkmale und Vorteile der urchführung der Erfindung ergeben sich dem Fachmann beim Studium der nachfolgenden Beschreibung der Beispiele. Selbstverständlich dienen diese Beispiel nur der Erläuterung und stellen keine Beschränkungen dar. Alle Größenangaben entsprechen den Tyler-Serien, außer sie sind anders angegeben.
  • Alle chemischen Analysen, außer besonders angegebene, haben zur Basis eine Oxidanalyse in Übereinstimmung mit der üblichen Praxis der Angabe von chemischem Gehalt feuerfester Materialien. Alle Analysen sollen typisch betrachtet werden und alle Teile und Anteile sind auf das Gewicht bezogen.
  • Die Mischungen der Beispiele wurden bei Mauersteinen in derselben Weise hergestellt. Das feuerfeste Aggregat war größenmäßig angegeben und mit einem phenolischen Novolackharz gemischt. Die größenmäßig sortierten Ladungen werden in einem Mischkollergang getempert um pressbare Ladungen zu erhalten. Die Ladungen wurden in Mauersteinen bei etwa 1265 kg/cm2 gepreßt und der Stein wurde bei 1200C zwölf Stunden lang getrocknet. Nach dem Abkühlen wurde der Stein Tests unterzogen, um seine trockene Dichte und Volumenänderungsfähigkeit nach dem Ent gasen festzustellen. Es wurden verschiedene Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-Bormen hergestellt, die aus Tabelle I zu entnehmen sind.
  • Mischungen mit einer vorherrschend unterschiedlichen Alumo-siliziumdioxid-Körnung besitzt Schrumpfeigenschaften zwischen 0,4 und 1,5%. Der Mauerstein, bei dem ein anderes feuerfestes Material hinzugesetzt worden ist, besitzt irgendwo dazwischen Schrumpfungen. Das Beispiel Mischung 3 enthält gleiche Mengen von Alumo-siliziumdioxid-Körnung und ist mit pyrophyllit gestreckt, aber das Strecken war mit Aufblähen verbunden.
  • Die Mischungen 9 bis 14 in der Tabelle II wurden mit den folgenden Verhältnissen von Andalusit zu Alumo-siliziumdioxid-Eörnung von 50:50, 55:45, 60:40, 70:30 und 75:25 hergestellt.
  • Alle Mischungen mit Ausnahme der Mischung 14 mit dem 75:25 - Verhältnis von Andalusit zu Alumo-siliziumdioxid-Körnung zeigte ein Volumenschrumpfen nach dem Entgasen.
  • Die Mischungen nach Tabelle III wurden mit. Andalusit als einziges feuerfestes Aggregat hergestellt.
  • Die Mischungen 15 bis 18 enthalten bis zu 30% Schichtgraphit. Wenn die Schichtgraphitmenge von 0 auf 30% erhöht wird, nimmt die Volumenstreckung nach dem Entgasen auf 1100°C von 1,2% auf 4% ab. Die Mischung 15 nur mit dem Harz, das sich im Zuschlag zum Andalusit befindet, würde etwa 1,3% Kohlenstoff enthalten, der ganz aus dem Harz abgeleitet wird. Die Mischungen 19 und 20 mit 2,5 bzw. 5% amorphen Graphit dehnt sich nach dem Entgasen. Zusätzliche Tests haben gezeigt, daß ein Dehnen erfolgt ist, wenn weniger als 7,5% amorpher Graphit verwendet worden ist. Die Mischung 21 mit 5% RuB und ohne Graphit dehnte sich nach dem Entgasen, Die Klassen der feuerfesten Aggregate, die bei den vorstehenden Beispielen verwendet wurden, sind die folgenden : -3+10 Maschen --3 bis 40%; -10+28 M.aschen --15 bis 25%; - 28+65 Maschen --10 bis 15%; und der Ausgleich -65 Maschen. Die übliche chemische Analyse der feuerfesten Materialien, die in den Beispielen verwendet worden sind, ergeben sich aus der Tabelle IV.
  • Die andern, beim beispielhaften feuerfesten Zusammensetzungen verwendeten Materialien, die nicht in der Tabelle IV enthalten sind, sind kalziniertes Aluminiumoxid und tafelförmiges Aluminiumoxid. Diese beiden Stoffe enthalten etwa 99% Al2O3 und die, Ausgleichsspurenverunreinigungen, die in der Technik allgemein bekannt sind. In ähnlicher Weise sind das Krystoballit und das Siliziumdioxid hochreine Siliziumstoffe, d.h. 99% SiO2 und ebenfalls allgemein bekannt.
  • Tabelle I Mischung 1 2 3 4 5 6 7 8 Alumosilikat -Körnung (50% AL2O3) 75,8% 75% 45% 80% - - - 90% Alumosilikat-Körnung(60% Al2O3) - - - - 90% - - -Alumosilikat-Körnung(70% Al2O3) - - - - - 90% - -kalziniertes Bauxit - 10 - - - - - -tabelliertes Al-oxid - - - - - - 90% -feuerfester Ton - 5 - - - - - -Cristobalit - - - 10 - - - -verdampftes SiO2 4 - - - - - - -kalziniertes Al2O3 10.2 - - - - - - -Schichtgraphit 10 10 10 10 10 10 10 10 Pyrophillit - - 45 - - - - -plus Zusätze Novlakharz 5 5 5 5 4.5 4.5 4.5 5 Hexamethylenetetramin: 0.55 0.55 0.55 0.55 0.33 0.33 0.33 0.55 Schüttdichte nach Trocknen bei 96°C pef 152 153 148 142 154 156 186 146 Volumenänderung nach Entgasen bei 1100°C % -0.5 -0.9 +2.6 -0.4 -1.5 -1.2 -0.4 -0.4 Bloated Tabelle II Mischung: 9 10 11 12 13 14 Alumosilikat -Körnung (50% Al2O3) 45% 40.5% 36% 31,5% 17% 22,5% Alumosilikat-Körnung (60% Al2O3) 45 49.5 54 58.5 63 67,5 Schichtgraphit 10 10 10 10 10 10 Andalusit-Körnung- 50/50 55/45 60/40 65/35 70/30 75/25 Verhältnis plus Zusätze Novolakharz 4.75 4.75 4.75 4.75 4.75 4.75 Hexamethylenetetramin 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 Schüttdichte nach Trocknen bei 205°C pef 158 159 159 160 160 161 Volumenänderung nach Entgasen bei 1100°C - 0.55 -0.63 -0.67 -0.91 -0.46 +0.11 Tabelle III Mischung 15 16 17 18 19 20 21 Andalusit 100% 90% 80% 70% 97.5% 95% 95% Schichtgraphit - 10 20 30 - - -amorpher Graphit - - - - 2.5 5 -Ruß - - - - - - 5 plus Zusätze Novolakharz 3.0 3.0 3.0 3.0 3.5 3.5 3.5 Schüttdichte nach 166 164 163 159 167 166 165 @ärmebehandlung bei 135°C pef +1.2 +0.6 +0.4 +0.4 +0.7 +0.4 +0.8 Tebelle IV Alumo- Alumo- Alumo silikat- silikat- silikat feuerkalziniertes fester Körnung Körnung Körnung Bauxit Pyrophyllit Ton Andalusit (50%AL203) (60%Al2O3) (70%Al2O2) SiO2 46.9% 39.6% 24.6% 5.9% 78.7% 62.9% 38.0% Al2O3 49.6 59.2 69.2 89.0 19.5 33.5 60.2 TiO2 2.4 2.6 3.2 3.2 0.4 2.1 0.20 Fe2O3 1.01 1.1 1.0 2.1 0.6 1.0 0.99 CaO 0.02 0.02 0.02 0.02 0.2 0.2 0.07 MgO 0.04 0.05 0.04 0.02 0.1 0.3 0.12 Gesamt Alkali 0.12 0.11 0.07 0.06 0.2 0.5 0.29 LOI Nil Nil Nil Nil 3.8 12.3 +0.42* (x) Dies ist eine Gewichtszunahme

Claims (7)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kohlenstoffgebundene feuerfeste Formstücke mit 1 bis 35% Gewichtsprozenten Kohlenstoff und dem Ausgleich eines nicht basischen feuerfestem Aggregast, das im wesentlichen aus mindestens 75% Gewichtsprozente Abdalusit besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Entgasen bei einer Temperatur von etwa 1100°C kein Schrumpfen erfolgt.
  2. 2. Formstücke nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Ausgleich des nicht basischen feuerfesten Aggregats Aluminiumsilikat oder Aluminiumoxid ist.
  3. 3. Formstücke nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie aus 0 bis 39 Gewichtsprozenten Schichtengraphit bestehen.
  4. 4. Formstücke nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens 65% Gewichtsprozent Andalusit enthalten sind.
  5. 5. Formstücke nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Entgasen bei etwa 110OOC eine Volumendehnung zwischen 0,1 und 1% stattfindet.
  6. 6. Formstücke nach Anspruch 1, d a d u r c h g g e k e n n z e i c h n e t, daß bis zu 5 Gewichtsprozente Ruß enthalten sind.
  7. 7. Formstücke nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß weniger als 7,5% amorpher Graphit ist.
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