DE3344852C2 - - Google Patents
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Description
Feuerfeste Massen, welche Kohlenstoff in Form von Graphit
sowie ein feuerfestes Aggregat und ein Bindemittel enthalten,
werden in großem Umfang in der Metallurgie verwendet.
In Berührung mit geschmolzenem Eisen, geschmolzenem Stahl
oder Schlacke zeigen diese feuerfesten Massen eine ausgezeichnete
Widerstandsfähigkeit gegenüber der Einwirkung chemischer
Korrosion. Da Graphit selbst widerstandsfähig ist gegenüber
dem Benetzen durch geschmolzenes Eisen oder durch Schlacke, verhütet
seine Anwesenheit das Eindringen der Schlacke in die
feuerfeste Masse. Darüber hinaus verhindert die Anwesenheit
von Graphit in den feuerfesten Massen eine Übersinterung bei
den während des Brennens oder während der praktischen Verwendung
auftretenden hohen Temperaturen, und somit tritt auch kein
durch thermische Einwirkung verursachtes Abblättern so schnell
auf. Auch dieser Sachverhalt trägt mit zu der langen Dauerhaftigkeit
solcher Graphit enthaltender feuerfester Massen
bei.
Graphit wird jedoch sehr leicht durch Sauerstoff oxidiert, der
sich in der umgebenden Atmosphäre vorfindet, und diese Oxidation
einer graphithaltigen feuerfesten Masse führt dazu, daß letztere
ihre ausgezeichnete Beständigkeit verliert. Um bei einer solchen
graphithaltigen feuerfesten Masse die gute Dauerhaftigkeit zu
erhalten, ist es außerordentlich wichtig, die Oxidation von Graphit
so weit als irgend möglich zu unterdrücken. Es wurden bereits
die verschiedensten Methoden empfohlen, um die Oxidationsbeständigkeit
dieser Art von feuerfester Masse zu verbessern,
aber zum derzeitigen Zeitpunkt hat sich keine dieser Methoden
als befriedigend erwiesen. Die japanische Patentveröffentlichung
Nr. 50-69 106 beschreibt das Bedecken der Oberfläche einer kohlenstoffhaltigen
verformten feuerfesten Masse mit einem Nitrid oder
Carbid von Silicium und das anschließende Aufbringen eines Überzuges
aus einem Borsilikatglas, welches Borcarbid und Siliciumdioxid
enthält, um auf diese Weise eine Oxidation zu verhindern.
Diese Deckschichten sind jedoch gegenüber dem Angriff von geschmolzenem
Eisen, geschmolzenem Stahl oder geschmolzener Schlacke
nicht widerstandsfähig genug und verlieren ihre antioxidierende
Wirkung, sobald der Überzug infolge des chemischen Angriffes abgetragen
ist. Demgemäß ist die beschriebene Ausführungsform für praktische
Zwecke nicht geeignet.
Eine andere Methode zur Verhütung der Oxidation in kohlenstoffhaltigen
feuerfesten Massen besteht darin, in der noch ungebrannten
feuerfesten Masse ein Metallpulver gleichförmig zu dispergieren.
So beschreibt die japanische Patentveröffentlichung Nr. 55-1 07 749
den Zusatz von pulverförmigem Magnesium, Aluminium und Silicium
zu kohlenstoffhaltigen Massen für feuerfeste Steine, und in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-39 422 wird der Zusatz
eines Metallpulvers beschrieben, das eine größere Affinität für
Sauerstoff als Kohlenstoff aufweist. In der zuletzt genannten
Veröffentlichung wird mindestens ein pulverförmiges Metall aus
der nachstehenden Gruppe zugesetzt: Al, Si, Cr, Ti und Mg.
Auch in der DE-OS 30 04 712 wird der ungebrannten Masse für feuerfeste
Steine mit Kohlenstoffgehalten über 1 Gewichtsprozent und
vorzugsweise im Bereich von 5 bis 75 Gewichtsprozent ein Metallpulver
zugesetzt, nämlich Aluminiumpulver und Magnesiumpulver,
jeweils unabhängig oder in Form eines Gemisches, in Mengen von
1 bis 10 Gewichtsprozent. Diese Metallpulver sollen eine Reaktion
zwischen dem Kohlenstoff und Sauerstoff dadurch ausschließen,
daß sie selbst mit dem Kohlenstoff an seinem aktiven Punkt
Carbide bilden, womit gleichzeitig eine Volumenausdehnung der
ursprünglichen Metallteilchen verbunden ist und die auftretende
Porosität herabgesetzt wird. Um eine Umsetzung der so gebildeten
Carbide bei hohen Temperaturen bei Abwesenheit von Feuchtigkeit
(Wasser) zu verhindern, kann außerdem Siliciumpulver mitverwendet
werden.
Es ist weiterhin aus der US-PS 30 37 756 bekannt, daß in Wärmebehandlungsöfen
eingesetzte Unterstützungsorgane, wie Förderrollen,
für Platten und Bänder aus Metall an ihrer Oberfläche
eine Kohlenstoffschicht aufweisen können, welche jedoch dazu
neigt, Metallteilchen aus der Oberfläche des zu behandelnden
Metalls herauszureißen ("pick-up"-Effekt). Falls die Behandlung
nämlich in einer aggressiven Ofenatmosphäre stattfindet und diese
insbesondere einen hohen Taupunkt aufweist, dann findet offensichtlich
eine Reaktion mit dem Kohlenstoff statt, und dieser
wird dadurch unter Beschädigung der Struktur aus der Oberfläche
herausgerissen. Um diesen "pick-up"-Effekt abzustellen, wird
daher in dieser Vorveröffentlichung empfohlen, den Belag der Unterstützungsorgane
statt aus reinem Kohlenstoff aus einer Mischung
von Kohlenstoffteilchen und hitzebeständigem Metallen in
Pulver- und Teilchenform sowie einem Bindemittel, wie Pech,
herzustellen. Die betreffenden Metalle sollen feste, stabile und
im wesentlichen nicht-alkalische Oxide bilden und eine höhere
Affinität für Sauerstoff bei den Behandlungstemperaturen aufweisen
als Kohlenstoff. Als geeignet werden vor allem Si, Ti
und Zr neben Cr und Al bezeichnet, wobei auch Legierungen aus
z. B. Si-Ca, Zr-Al und Si-Mg in Betracht kommen. Diese Beläge
enthalten jedoch kein Aggregat und sie unterscheiden sich daher
in ihrer Textur und ihrer Zusammensetzung sowie auch bezüglich
des Anwendungsgebietes von ungebrannten feuerfesten Massen, wie
sie für Ofenauskleidungen benötigt werden.
Obwohl sich nach dem Stand der Technik die Oxidationsbeständigkeit
und die Festigkeit im heißen Zustand der so hergestellten
kohlenstoffhaltigen feuerfesten Massen verbessern läßt,
ist der erzielte Verbesserungseffekt aus den nachstehend erläuterten
Gründen nicht ganz befriedigend.
Der bekannte Zusatz von pulverförmigen Metallen zu ungebrannten
Kohlenstoff enthaltenden feuerfesten Massen ergibt zwar
verschieden günstige Wirkungen beim Brennen bzw. im praktischen
Einsatz:
(1) Innerhalb des Temperaturbereiches von 200 bis 300°C, innerhalb welchem die Oxidation der pulverförmigen Metalle beginnt, ist der Kohlenstoff durch die bevorzugte Oxidation der Metallpulver vor einem oxidativen Angriff geschützt.
(2) Im Verlauf der Oxidation der pulverförmigen Metalle vergrößern diese ihr Volumen. Infolge dieser Volumenvergrößerung wird die feuerfeste Masse selbst kompakter und das Eindringen von Sauerstoff in die feuerfeste Masse wird vermindert, wodurch auch die Oxidation des Graphits selbst abnimmt.
(3) Durch die Oxidation der pulverförmigen Metalle bilden sich zwischen diesen und den die feuerfeste Masse aufbauenden Rohsubstanzen Bindungen aus, wodurch die Festigkeit der feuerfesten Masse im heißen Zustand zunimmt.
(4) Ab einer Temperatur von etwa 100°C beginnen die flüchtigen Bestandteile des in der feuerfesten Masse verwendeten Bindemittels, wie beispielsweise Wasser, Teer, Pech oder phenolische Harze, welche für das Verformen der feuerfesten Masse zugesetzt worden sind, sich zu verflüchtigen, so daß Poren und Kanäle in der feuerfesten Masse zurückbleiben, in welche Sauerstoff eindringen kann. Sobald die feuerfeste Masse eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat, beginnen die Metallpulver aufzuschmelzen, das flüssige Metall nimmt an Volumen zu und fließt in die Poren und Kanäle und füllt diese aus, so daß ein weiteres Eindringen von Sauerstoff verhindert wird.
(1) Innerhalb des Temperaturbereiches von 200 bis 300°C, innerhalb welchem die Oxidation der pulverförmigen Metalle beginnt, ist der Kohlenstoff durch die bevorzugte Oxidation der Metallpulver vor einem oxidativen Angriff geschützt.
(2) Im Verlauf der Oxidation der pulverförmigen Metalle vergrößern diese ihr Volumen. Infolge dieser Volumenvergrößerung wird die feuerfeste Masse selbst kompakter und das Eindringen von Sauerstoff in die feuerfeste Masse wird vermindert, wodurch auch die Oxidation des Graphits selbst abnimmt.
(3) Durch die Oxidation der pulverförmigen Metalle bilden sich zwischen diesen und den die feuerfeste Masse aufbauenden Rohsubstanzen Bindungen aus, wodurch die Festigkeit der feuerfesten Masse im heißen Zustand zunimmt.
(4) Ab einer Temperatur von etwa 100°C beginnen die flüchtigen Bestandteile des in der feuerfesten Masse verwendeten Bindemittels, wie beispielsweise Wasser, Teer, Pech oder phenolische Harze, welche für das Verformen der feuerfesten Masse zugesetzt worden sind, sich zu verflüchtigen, so daß Poren und Kanäle in der feuerfesten Masse zurückbleiben, in welche Sauerstoff eindringen kann. Sobald die feuerfeste Masse eine ausreichend hohe Temperatur erreicht hat, beginnen die Metallpulver aufzuschmelzen, das flüssige Metall nimmt an Volumen zu und fließt in die Poren und Kanäle und füllt diese aus, so daß ein weiteres Eindringen von Sauerstoff verhindert wird.
Die üblicherweise mit kohlenstoffhaltigen feuerfesten Massen vermischten
Metalle weisen jedoch Schmelzpunkte auf (z. B. 660°C für
Aluminium und 649°C für Magnesium), welche wesentlich höher liegen
als diejenige Temperatur (etwa 400°C), bei welcher die Oxidation
des Kohlenstoffs einsetzt. Demgemäß besteht innerhalb des Temperaturbereiches
eine Lücke von etwa 250°C, in welcher die Fähigkeit
der üblicherweise verwendeten Metallpulver, eine Oxidation durch
Aufschmelzen und Ausfüllen der Poren zu unterdrücken, außerordentlich
gering ist.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile
der üblichen ungebrannten kohlenstoffhaltigen feuerfesten Massen
zu überwinden und eine solche kohlenstoffhaltige feuerfeste Masse
zur Verfügung zu stellen, welche eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit
aufweist und außerdem eine ausgezeichnete Heißfestigkeit
hat.
Es ist an sich wohl bekannt, daß der Schmelzpunkt einer Metalllegierung
niedriger liegen kann als die Schmelzpunkte der diese
Legierung zusammensetzenden Metalle. Beispielsweise haben Al-Mg-
Legierungen einen eutektischen Punkt bei 451°C, während unlegiertes
Aluminium und unlegiertes Magnesium Schmelzpunkte von 660°C bzw.
649°C aufweisen. Diese Schmelzpunkte der reinen Metalle liegen
daher um etwa 200°C höher als der eutektische Punkt der Legierung.
Erfindungsgemäß werden daher zur Lösung des vorstehend geschilderten
technischen Problems aluminiumhaltige Metallegierungen in
Pulverform, die eine größere Affinität für Sauerstoff als Kohlenstoff
aufweisen, anstelle unlegierter Metallpulver als Zusatz für
übliche ungebrannte kohlenstoffhaltige feuerfeste Massen verwendet.
Infolge ihres niedrigen Schmelzpunktes sind solche Legierungen in
Pulverform gut dazu geeignet, die Widerstandsfähigkeit gegenüber
Oxidation der entsprechenden feuerfesten Masse innerhalb des niedrigen
Temperaturbereiches ab etwa 400°C, bei welcher die Oxidation
des Kohlenstoffs einsetzt, wesentlich zu verbessern. Infolge
dieser erhöhten Oxidationsbeständigkeit wird auch die Korrosionsbeständigkeit
und die Heißfestigkeit der feuerfesten Masse erhöht.
Die Korrosionsfestigkeit läßt sich außerdem noch weiter erhöhen
durch Zusatz von Borcarbid, wie nachstehend noch näher beschrieben
wird.
Eine ungebrannte kohlenstoffhaltige feuerfeste Masse, enthaltend
ein Gemisch aus Graphit, einem feuerfesten Aggregat, einer pulverförmigen
Metallkomponente und ein Bindemittel, ist daher erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß sie 3 bis 50 Gewichtsteile
Graphit, 50 bis 97 Gewichtsteile feuerfestes Aggregat und 1 bis 10
Gewichtsteile mindestens einer Metallegierung in Pulverform, ausgewählt
aus der Gruppe der Al-Mg-Legierungen, Al-Mg-Legierungen
und Al-Mg-Cr-Legierungen mit einem Gewichtsverhältnis von Al : Mg
im Bereich von 0,5 bis 1,5, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile
der Anteile an Graphit und feuerfestem Aggregat, enthält.
Eine solche ungebrannte kohlenstoffhaltige feuerfeste Masse kann
außerdem etwa 0,3 bis 5 Gewichtsteile Borcarbid auf je 100 Gewichtsteile
der Gesamtmenge an Graphit und feuerfestem Aggregat
enthalten.
Wie sich aus der nachstehenden Beschreibung noch besser ergibt,
unterscheidet sich die erfindungsgemäße kohlenstoffhaltige
feuerfeste Masse von den bisher üblichen kohlenstoffhaltigen
feuerfesten Massen ganz wesentlich dadurch, daß sie
ein oder mehrere pulverförmige Metallegierungen, ausgewählt
aus der Gruppe der Al-Mg-Legierung, der Al-Mg-Si-Legierung
und der Al-Mg-Cr-Legierung mit einem Gewichtsverhältnis von
Al : Mg im Bereich von 0,5 bis 1,5 enthält.
Der Mechanismus, durch welchen das oder die zugesetzte(n) Metallegierungspulver
die Oxidationsbeständigkeit einer kohlenstoffhaltigen
feuerfesten Masse erhöht (erhöhen), welcher das
bzw. die Pulver zugesetzt wurde(n), ist im wesentlichen der
gleiche Mechanismus, wodurch auch übliche nicht legierte Metallpulver
die Oxidationsbeständigkeit verbessern können. (1)
Die betreffenden Legierungspulver haben eine größere Affinität
für Sauerstoff als Kohlenstoff und werden daher bevorzugt
oxidiert. (2) Im oxidierten Zustand nehmen die betreffenden
pulverförmigen Legierungen an Volumen zu und erhöhen dadurch
die Kompaktheit der feuerfesten Masse. (3) In oxidierter Form
bilden die betreffenden Legierungspulver neue Bindungen mit
dem feuerfesten Aggregat und erhöhen so die Heißfestigkeit der
feuerfesten Masse. (4) Beim Aufschmelzen fließt der nicht oxidierte
Anteil der betreffenden Legierungspulver in die Poren
und füllt diese aus, welche durch Verdampfen von Bindemittel
entstehen, das für den Verformungsvorgang mitverwendet wird.
Der große Unterschied bei der Anwendung von Metallegierungen
der angegebenen Art in Pulverform gegenüber pulverförmigem nicht legiertem Metall
besteht darin, daß die betreffenden Metallegierungen einen
ganz wesentlich tieferen Schmelzpunkt haben. Demgemäß ist
der Temperaturbereich, innerhalb welchem die betreffenden
pulverförmigen Metallegierungen die Oxidation unterdrücken
können, wesentlich größer als bei Anwendung von Pulvern nicht
legierter Metalle.
Wenn die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Metallegierungspulver
oxidiert werden, dann coexistieren die dabei gebildeten
Oxide Al₂O₃ und MgO in einem außerordentlichen aktiven Zustand
und bilden sehr schnell beim Erreichen einer Temperatur von
1000°C den betreffenden Spinell (MgO · Al₂O₃). Dies führt zu einer
sehr starken Volumenvergrößerung bei der betreffenden feuerfesten
Masse.
Diese Volumenvergrößerung ist besonders signifikant. Die Bildung
eines solchen Spinells verhindert, daß ein kohlenstoffhaltiger
Ziegel aus einer Masse gemäß der Erfindung aus einer aus solchen Ziegeln
aufgebauten Wand herausfällt. Infolge ihrer sehr glatten Oberflächen
neigen nämlich kohlenstoffhaltige Ziegel dazu, während
der praktischen Verwendung aus damit aufgebauten Wänden herauszufallen,
aber die durch die Spinellbildung bewirkte starke Volumenvergrößerung
bewirkt eine Verdichtung der Ziegellage in
der Wand, wodurch ein Herausfallen verhindert wird.
Die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Metallegierungspulver
können aus einem oder mehreren Pulverarten bestehen, ausgewählt
aus der Gruppe der pulverförmigen Al-Mg-Legierungen, der Al-Mg-
Cr-Legierungen und der Al-Mg-Si-Legierungen. Jedes dieser Legierungspulver
sollte etwa 30 bis 70 Gewichtsprozent Aluminium enthalten,
wobei das Gewichtsverhältnis von Aluminium zu Magnesium
im Bereich von etwa 0,5 bis 1,5 liegt. Wenn das Gewichtsverhältnis
von Al : Mg außerhalb des vorstehend genannten
Bereiches liegt, dann können die vorstehend beschriebenen günstigen
Ergebnisse beim Zusatz solcher Metallegierungspulver nicht
im vollen Umfange erzielt werden.
Im Hinblick auf die Reaktivität und die gleichmäßige Dispergierbarkeit
ist es von Vorteil, wenn die Korngröße der betreffenden
Metallegierungspulver nicht größer als etwa 0,125 mm ist. Die
Menge der je 100 Gewichtsteile an Graphit und feuerfestem Aggregat
eingesetzten Legierungspulvers soll 1 bis 10 Gewichtsteile
betragen. Wenn weniger als 1 Gewichtsteil Legierungspulver
verwendet wird, dann ist die Wirksamkeit des Legierungspulverzusatzes
gering, wenn dagegen mehr als 10 Gewichtsteile
eingesetzt werden, dann läßt sich kein verformter Körper mit einer
kompakten Textur erhalten und außerdem ist die Volumenausdehnung
beim Erhitzen zu groß.
Als feuerfestes Aggregat kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung
irgendein Oxid verwendet werden, wie Magnesiumoxid, Spinell,
Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Zirkon und Zirkondioxid, es kommen
aber auch nicht-oxidische Stoffe in Betracht, wie Siliciumcarbid,
Siliciumnitrid und Bornitrid. Es bestehen keine besonderen
Beschränkungen bezüglich der Komponenten, jedoch ist es von
Vorteil, wenn die Hauptkomponenten aus Magnesiumoxid, Spinell und
Aluminiumoxid bestehen.
Als Graphitanteil kann in den feuerfesten Massen natürlicher
Graphit, wie amorpher Graphit oder kristalliner Graphit, eingesetzt
werden, es kann aber auch ein künstlich hergestellter Graphit
Verwendung finden, wie er beispielsweise aus Elektrodenabfällen,
Erdölkoks oder Ruß zu gewinnen ist. Infolge der geringen
Verunreinigungen wird jedoch vorzugsweise kristalliner Graphit
verwendet. Die relativen Anteilsmengen an Graphit hängen ab von
der Art des feuerfesten Aggregats, welches eingesetzt wird, und
dem beabsichtigten Anwendungsgebiet der fertigen feuerfesten Masse.
Es werden 3 bis 50 Gewichtsteile
Graphit je 100 Gewichtsteile Gesamtmenge an feuerfestem Aggregat
und Graphit angewendet. Wenn der Graphitanteil weniger als 3 Gewichtsteile
beträgt, dann weist der Graphit keinen genügenden Benetzungswiderstand
gegenüber geschmolzenen Eisen oder geschmolzener
Schlacke auf, und dadurch zeigt dann auch die feuerfeste Masse
an sich keinen ausreichenden Widerstand gegenüber der Einwirkung
von geschmolzenem Eisen oder geschmolzener Schlacke. Wenn
andererseits der Graphitanteil 50 Gewichtsteile übersteigt, dann
können die gewünschten Festigkeitseigenschaften nicht erhalten
werden.
Die Widerstandsfähigkeit einer erfindungsgemäßen ungebrannten kohlenstoffhaltigen
feuerfesten Masse gegenüber der Korrosion kann weiter verbessert
werden durch Zusatz von Borcarbid zu dem Gemisch aus Graphit
und feuerfestem Aggregat. Wenn die Oberfäche einer solchen Borcarbid
enthaltenden kohlenstoffhaltigen feuerfesten Masse der
Einwirkung von geschmolzenem Metall ausgesetzt wird, dann wird
das Borcarbid oxidiert zu Boroxid. Dieses Boroxid zusammen mit
dem feuerfesten Aggregat und den Oxiden der Metallegierung in
Pulverform bildet eine Schmelze von hoher Viskosität, welche die
Oberfläche der feuerfesten Masse überdeckt und dadurch die Oxidation
des Graphitanteils in der feuerfesten Masse verhindert.
Wenn jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung Borcarbid mitverwendet
wird, dann ist es unbedingt erforderlich, dieses Borcarbid
nicht allein zuzumischen, sondern nur in Kombination
mit einem Metallegierungspulver. Wenn nämlich Borcarbid entweder
allein oder zusammen mit nicht legiertem Metallpulver
zu einer Mischung aus feuerfestem Aggregat und Graphit zugesetzt
wird, dann ist die Heißfestigkeit und die Festigkeit
des feuerfesten Stoffes nach dem Erhitzen niedrig, und demgemäß
lassen sich auf diese Weise die vorteilhaften Ergebnisse
der vorliegenden Erfindung nicht erzielen.
Im Handel erhältliches Borcarbid, welches als abrasives Material
verkauft wird, ist für die an 2. Stelle beschriebene
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gut geeignet. Um
eine gute Reaktivität und eine gleichmäßige Dispergierung des
Borcarbids sicherzustellen, ist es jedoch wünschenswert, daß
die Korngröße höchstens 0,125 mm beträgt. Je 100 Gewichtsteile
der Gesamtmenge an Graphit und feuerfestem Aggregat sollen
0,3 bis 5 Gewichtsteile Borcarbid zugesetzt werden.
Wenn man weniger als 0,3 Gewichtsteile Borcarbid verwendet,
dann hat ein solcher Zusatz praktisch keine Wirkung.
Wenn der Borcarbidzusatz aber 5 Gewichtsteile übersteigt,
zeigt zwar die erhaltene feuerfeste Masse eine ausgezeichnete
Oxidationsbeständigkeit, aber ihre Heißfestigkeit und ihre
Dauerhaftigkeit nimmt ab.
Eine nicht gebrannte kohlenstoffhaltige feuerfeste Masse gemäß
der Erfindung wird hergestellt, indem man zunächst den
Graphit, das feuerfeste Aggregat und das bezüglich der Korngröße
eingestellte Legierungspulver in den vorstehend angegebenen
Mengen miteinander vermischt. Zu diesem Zeitpunkt kann
dann auch Borcarbid zugesetzt werden. Anschließend wird dann
ein Bindemittel, wie Teer, Pech, ein Phenolharz oder ein Furanharz,
zugesetzt. Diese Mischung wird dann mittels üblicher
Methoden verformt. Nach einem Trocknen bei etwa 200°C ist die
nicht gebrannte feuerfeste Masse fertig. Wenn man diese Masse
bei etwa 900 bis 1500°C brennt, wird als Endprodukt eine gebrannte
feuerfeste Masse erhalten.
In den nachstehenden Beispielen werden die Vorteile einer
erfindungsgemäßen feuerfesten Masse erläutert, wobei die
unterschiedlichsten Kombinationen der Ausgangskomponenten
verwendet werden.
80 Gewichtsteile Magnesiumoxid, 20 Gewichtstiele Graphit, 3
Gewichtsteile pulverförmige Aluminium-Magnesium-Legierung
und 5 Gewichtsteile eines Phenolharzes vom Resoltyp als Bindemittel
werden miteinander vermischt, und dann unter einem
Druck von 1500 bar zu Standardziegeln mit den Abmessungen
230 × 114 × 65 mm verformt. Anschließend trocknet man diese
Ziegel 5 Stunden lang bei 200°C. Bei einer Temperatur von
1400°C zeigen die fertigen nicht gebrannten Ziegel einen hohen
Bruchmodul im heißen Zustand von 21 N/m². Nach einem oxidierenden
Brennen bei 1000°C während 3 Stunden zeigen diese
Ziegel einen Gewichtsverlust von nur 3,5%.
Gemäß der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 3 weitere kohlenstoffhaltige
feuerfeste Massen anderer Zusammensetzung hergestellt
und zu nicht gebrannten Standardziegeln verarbeitet.
Die Ausgangskomponenten und die physikalischen Eigenschaften
dieser feuerfesten Massen sind in Tabelle I zusammengestellt.
Für Vergleichszwecke werden außerdem 3 feuerfeste Massen
mit den auf der rechten Seite von Tabelle I angegebenen
Zusammensetzungen hergestellt und zu Standardziegeln gemäß
der Arbeitsweise von Beispiel 1 verformt. Vergleichsbeispiel 1
ist identisch mit dem erfindungsgemäßen Beispiel 1,
mit dem Unterschied, daß das Gewichtsverhältnis
von Al : Mg 4 beträgt und daher außerhalb der vorstehend
angegebenen Grenzen von etwa 0,5 bis 1,5 liegt. Diese
feuerfeste Masse zeigt daher eine niedrige Heißfestigkeit
und einen hohen Gewichtsverlust nach dem oxidierenden
Brennen.
Die feuerfesten Massen der Vergleichsbeispiele 2 und 3
enthalten die Metallpulver in nicht legierter Form. Auch
diese feuerfesten Massen zeigten eine sehr viel niedrigere
Heißfestigkeit und einen größeren Gewichtsverlust beim
oxidierenden Brennen als die erfindungsgemäßen feuerfesten
Massen der Beispiele 1 bis 4.
Gemäß der Arbeitsweise von Beispiel 1 wurden feuerfeste Massen
hergestellt, mit der Abänderung, daß während der Mischstufe
auch Borcarbid zugesetzt wurde. Die entsprechenden
5 Beispiele erfindungsgemäßer kohlenstoffhaltiger feuerfester
Massen sind auf der linken Seite der nachstehenden Tabelle II
zusammengestellt.
Gemäß der Arbeitsweise der vorstehenden Beispiele 5 bis 9
wurde die auf der rechten Seite der Tabelle II angegebenen
feuerfesten Massen erhalten. Diese feuerfesten Massen enthielten
zwar Borcarbid, aber kein Metallegierungspulver gemäß der
Erfindung. Die Heißfestigkeit dieser feuerfesten Massen war
wesentlich niedriger und ihr Gewichtsverlust beim oxidierenden
Brennen war wesentlich größer als bei den erfindungsgemäßen
Beispielen 5 bis 9, welche sowohl Borcarbid als auch Metallegierungspulver
enthielten.
Claims (2)
1. Ungebrannte kohlenstoffhaltige feuerfeste Masse, enthaltend
ein Gemisch aus Graphit, einem feuerfesten Aggregat und einer
pulverförmigen Metallkomponente und ein Bindemittel, dadurch
gekennzeichnet, daß sie
3 bis 50 Gewichtsteile Graphit,
50 bis 97 Gewichtsteile feuerfestes Aggregat und
1 bis 10 Gewichtsteile mindestens einer Metallegierung in Pulverform, ausgewählt aus der Gruppe der Al-Mg-Legierungen, Al-Mg-Si-Legierungen und Al-Mg-Cr-Legierungen mit einem Gewichtsverhältnis von Al : Mg im Bereich von 0,5 bis 1,5, auf je 100 Gewichtsteile der Gesamtanteile von Graphit und feuerfestem Aggregat enthält.
3 bis 50 Gewichtsteile Graphit,
50 bis 97 Gewichtsteile feuerfestes Aggregat und
1 bis 10 Gewichtsteile mindestens einer Metallegierung in Pulverform, ausgewählt aus der Gruppe der Al-Mg-Legierungen, Al-Mg-Si-Legierungen und Al-Mg-Cr-Legierungen mit einem Gewichtsverhältnis von Al : Mg im Bereich von 0,5 bis 1,5, auf je 100 Gewichtsteile der Gesamtanteile von Graphit und feuerfestem Aggregat enthält.
2. Ungebrannte kohlenstoffhaltige feuerfeste Masse nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,3 bis
5 Gewichtsteile Borcarbid auf je 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge
an Graphit und feuerfestem Aggregat enthält.
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GB2131791B (en) | 1986-06-11 |
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