DE4317383C2

DE4317383C2 - Ungeformtes feuerfestes Gießmaterial

Info

Publication number: DE4317383C2
Application number: DE4317383A
Authority: DE
Inventors: Takashi Furukawa; Tsuyoshi Takarabe; Akira Ojima; Fumiyuki Inoue; Hideaki Ohashi
Original assignee: Nippon Crucible Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Crucible Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2013-05-26
Also published as: JPH05330930A; MX9303227A; JP2552987B2; DE4317383A1

Abstract

Offenbart wird ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial, das ein feuerfestes Aggregat enthält, bestehend aus einem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell als Hauptkomponente und als Rest Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Kohlenstoff und einem Bindemittel, wobei das Siliciumcarbid in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Siliciumcarbidpartikeln mit Teilchendurchmessern von 30 mum oder mehr besteht und wobei der Kohlenstoff in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Kohlenstoffpartikeln mit Teilchendurchmessern von 2 mm oder weniger besteht, die einer Hydrophilisierungsbehandlung unterzogen wurden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial zur Verwendung bei der Bildung von Auskleidungen für Gießrinnen, insbesondere der Hauptgießrinne zur Aufnahme von aus einem Hochofen abgezapftem Roheisen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein feuerfestes Gießmaterial, das solchen Auskleidungen eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion durch das Metall (geschmolzenes Roheisen), insbesondere FeO, verleiht.

Feuerfeste Gießmaterialien werden zur Bildung der Auskleidungen von Gießrinnen zur Aufnahme von aus Hochöfen abgezapftem Roheisen verwendet. Beim gegenwärtigen Trend hin zu einer Vergrößerung der Hochöfen, einer Verkürzung des Intervalls zwischen den Roheisen-Abzapfungen, einem Anstieg der abgezapften Menge Roheisen und einer Erhöhung der Temperatur des abgezapften Roheisens, werden jedoch die Einsatzbedingungen für die feuerfesten Gießmaterialien immer härter, insbesondere in der Hauptgießrinne, die vom Anzapfloch zum Schlackendamm verläuft. Um diesen verschärften Bedingungen gerecht zu werden, wurden verschiedene Materialien entwickelt. Vor kurzem entwickelte Materialien schließen ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial aus Aluminiumoxid-Kohlenstoff, ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial aus Aluminiumoxid-Siliciumcarbid-Kohlenstoff und ein feuerfestes Gießmaterial aus Spinell-Siliciumcarbid- Kohlenstoff, das einen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell als Hauptkomponente umfaßt und weiterhin Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Kohlenstoff und ein Bindemittel enthält, ein. Diese feuerfesten Gießmaterialien sind beispielsweise in JP 53-82824 A, JP 55-37459 A und JP 55-85478 A offenbart.

In der Hauptgießrinne eines Hochofens trennen sich das geschmolzene Roheisen und die Schlacke, die aus dem Abzapfloch abgelassen werden, voneinander aufgrund eines Unterschieds im spezifischen Gewicht, wobei sich das geschmolzene Roheisen unter der Schlacke befindet, und fließen durch die Hauptgießrinne ab. Das feuerfeste Material erleidet die stärkste Korrosion an der Grenzfläche zwischen dem geschmolzenen Roheisen und der Schlacke, so daß die engen Flächen in der Gegend dieser Grenzfläche gewöhnlich tief erodieren. Dieses Phänomen kann man der Bildung von hochreaktivem FeO an der Grenzfläche zwischen geschmolzenem Roheisen und der Schlacke und der Reaktion des FeO mit dem feuerfesten Material zuschreiben. Es werden Maßnahmen ergriffen, um die Korrosion zu unterdrücken, indem ein Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell in feuerfesten Materialien verwendet wird, der weniger leicht durch FeO erodiert.

Wenn jedoch Siliciumcarbid in einer solchen feuerfesten Zusammensetzung enthalten ist, reagiert es mit FeO wie folgt:

SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + C (1)

wodurch der Effekt der Verwendung des Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinells reduziert wird.

Da Siliciumcarbid zur Gewährleistung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke, Widerstandsfähigkeit gegen Abplatzen/Abblättern (Temperaturwechselbeständigkeit) und anderer Eigenschaften des feuerfesten Materials nützlich ist, verursacht die Entfernung von Siliciumcarbid ein Problem dahingehend, daß sich diese Eigenschaften verschlechtern.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die angestellt wurde, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, ist die Verbesserung eines ungeformten feuerfesten Gießmaterials vom Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell/Siliciumcarbid/ Kohlenstoff-Typ durch Regulierung des Partikeldurchmessers und der Menge des Siliciumcarbids und durch Einführung eines speziellen Kohlenstoffs in einer spezifischen Menge.

Die vorliegende Erfindung stellt ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial zur Verfügung, das ein feuerfestes Aggregat enthält, welches aus einem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid- Spinell als Hauptkomponente und als Rest Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Kohlenstoff und einem Bindemittel besteht, wobei das Siliciumcarbid in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Siliciumcarbidpartikeln mit Partikeldurchmessern von 30 µm oder mehr besteht und der Kohlenstoff in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Kohlenstoffpartikeln mit Partikeldurchmessern von 2 mm oder weniger besteht, die einer Hydrophilisierungsbehandlung unterworfen wurden.

Kurze Beschreibung der Figur

Fig. 1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Kohlenstoffmenge und der notwendigen Wassermenge in einem ungeformten feuerfesten Gießmaterial zeigt.

Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell ist eine Verbindung mit einer chemischen Zusammensetzung, die theoretisch aus 28,3 Gew.-% MgO und 71,7 Gew.-% Al₂O₃ besteht. Da Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinell-Produkte, die hochrein sind und der theoretischen chemischen Zusammensetzung entsprechen, sehr teuer sind und daher zur Verwendung als feuerfeste Materialien in großen Mengen ungeeignet sind, kann zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung von einem weniger teueren im Handel erhältlichen Spinellprodukt ausgegangen werden, das industriell durch ein Elektroschmelz- oder Brennverfahren als Massenprodukt hergestellt wird. Obwohl die chemische Zusammensetzung von solchen Aluminiumoxid- Magnesiumoxid-Spinell-Produkten, die in Massen industriell produziert werden, nicht exakt mit der theoretischen chemischen Zusammensetzung übereinstimmt, stellt die Verwendung dieser Industrieprodukte niemals ein Hindernis zur Ausführbarkeit der vorliegenden Erfindung dar, da ihre kristalline Zusammensetzung aus dem notwendigen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell gebildet wird.

Solche Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell-Produkte wurden bereits in feuerfesten Auskleidungen für Schmelzöfen und Schmelzofenrinnen in Stahlwerken eingesetzt und sind daher kein neues Material. Jedoch wurde der Mechanismus der Auflösung und Korrosion des in einem feuerfesten Material enthaltenen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinells nicht voll aufgeklärt.

Die gegenwärtigen Erfinder untersuchten die lokale Auflösung und Korrosion, durch die das feuerfeste Material in dem Teil der Hauptgießrinne um die Grenzfläche Schlacke-geschmolzenes Roheisen herum, d. h. in der sogenannten Metallzone, spitzwinklig erodiert wird. Als Ergebnis wurde gefunden, daß, obwohl der Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Roheisen hat (FeO-Beständigkeit), er durch die Schlacke, die mit dem Roheisen koexistiert, erodiert wird und gleichzeitig mit aus Siliciumcarbid stammendem SiO₂ reagiert, wie im obigen Schema (1) gezeigt wird, wodurch niedrig schmelzende Substanzen gebildet werden, z. B. Enstatit (MgO SiO₂), und so die Korrosion des Magnesiumoxid-Aluminiumoxid- Spinells im feuerfesten Material beschleunigt wird.

Um die obige Reaktion zu verzögern, ist es bevorzugt, daß der Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell aus groben Spinellpartikeln von 74 µm oder mehr besteht. Im feuerfesten Material der vorliegenden Erfindung sind Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinell-Mengen von weniger als 40 Gew.-% nicht sehr effektiv zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, während Spinell-Mengen von mehr als 70 Gew.-% zu beschleunigter Korrosion durch Schlacke und verschlechterter Temperaturwechselbeständigkeit führen, obwohl eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Korrosion durch geschmolzenes Roheisen erhalten wird.

Als Aluminiumoxid kann eines verwendet werden, das industriell nach dem Elektroschmelz- oder Brennverfahren als Massenprodukt produziert wird und eine chemische Reinheit von 98% oder mehr hat und das die α-Kristallstruktur hat, die auch bis zu hohen Temperaturen stabil ist.

Anders als ein Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell wird Aluminiumoxid durch FeO korrodiert, das in den Bestandteilen von geschmolzenem Roheisen enthalten ist, wird jedoch weniger leicht durch die Schlackenbestandteile erodiert. Daher ist es bevorzugt, Aluminiumoxid so zu verwenden, daß es mindestens einen Teil der feuerfesten Aggregatkomponente(n) und der Feinpartikelkomponente(n) des feuerfesten Materials von weniger als 74 µm ausmacht, für die Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinell-Partikel schwer verwendbar sind.

Falls die verwendete Aluminiumoxidmenge weniger als 3 Gew.-% beträgt, verläuft die Sinterung der Feinpartikel im feuerfesten Material unzureichend, und daher kann die resultierende Struktur des feuerfesten Materials keine hinreichende Festigkeit aufweisen. Andererseits werden Aluminiumoxidmengen von mehr als 15 Gew.-% deshalb nicht bevorzugt, weil das feuerfeste Material dann durch geschmolzenes Roheisen Korrosion erleidet.

Siliciumcarbid hat bekannterweise nicht nur Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion durch verschiedene geschmolzene Metalle und Schlacken, sondern auch gute Widerstandsfähigkeit gegen Abplatzen (Temperaturwechselbeständigkeit). Jedoch zersetzt es sich durch Reaktion mit FeO, das im geschmolzenen Stahl oder geschmolzenen Roheisen gebildet wird, wie durch das oben angegebene Schema (1) gezeigt wird, wodurch die Auflösung und Korrosion von feuerfesten Materialien, die Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinelle einsetzen, beschleunigt wird. In der vorliegenden Erfindung wird Siliciumcarbid verwendet, um die Nachteile des im feuerfesten Material enthaltenen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinells zu vermeiden, d. h. um die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke und die Temperaturwechselbeständigkeit zu verbessern.

Als das Siliciumcarbid zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ein industrielles Massenprodukt eingesetzt werden. Je höher die Reinheit des Siliciumcarbids ist, desto mehr ist es unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit bevorzugt. Das untere Limit für die Reinheit liegt bei ungefähr 85%; Siliciumcarbidprodukte mit solchen Reinheiten werden häufig für feuerfeste Materialien verwendet. Die vorliegende Erfindung setzt Siliciumcarbid, das aus groben Siliciumcarbidpartikeln von 30 µm oder mehr besteht, in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das feuerfeste Material, ein, um den Fortschritt der durch das oben angegebene Schema 1 gezeigten Reaktion zu verzögern, und um dadurch die Bildung von SiO₂, dessen Reaktion mit dem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell zur Auflösung und Korrosion des feuerfesten Materials führt, zu verringern. Falls die Siliciumcarbidpartikel kleiner sind als 30 µm, verläuft die Reaktion mit dem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid- Spinell schneller, was die Auflösung und Korrosion des feuerfesten Materials beschleunigt. Die Obergrenze des Partikeldurchmessers des Siliciumcarbids liegt vorzugsweise bei 5000 µm. Falls die Menge des verwendeten Siliciumcarbids unter 5 Gew.-% liegt, sind die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke und die Temperaturwechselbeständigkeit der aus dem feuerfesten Gießmaterial erhaltenen Strukturen unzureichend. Falls seine Menge 20 Gew.-% übersteigt, wird die Korrosionsbeständigkeit gegenüber FeO-haltigem geschmolzenem Roheisen signifikant verschlechtert, obwohl die Korrosionsbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit verbessert werden.

Kohlenstoff wird durch verschiedene geschmolzene Metalle und Schlacken weniger leicht benetzt und hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber beispielsweise geschmolzenem Stahl oder geschmolzenem Roheisen und gegenüber dem darin enthaltenen FeO, obwohl er einen Nachteil dahingehend hat, daß er oxidiert und verbraucht wird, wenn er bei hohen Temperaturen an der Luft erhitzt wird. Darüberhinaus ist wohlbekannt, daß Kohlenstoff einen weiteren Vorteil dahingehend hat, daß aufgrund seines niedrigen Ausdehnungskoeffizienten seine Beständigkeit gegenüber thermischem Abblättern hoch ist. Ein Beispiel für feuerfeste Materialien, die solche Vorteile von Kohlenstoff nutzen, sind Magnesiumoxid-Kohlenstoff-Ziegel, welche als feuerfestes Material zur Verwendung in Konvertern und elektrischen Öfen entwickelt wurden und tatsächlich gute Resultate ergaben.

Im Fall jedoch von ungeformten feuerfesten Gießmaterialien, welche fluidisiert und durch Kneten mit Wasser gehärtet und dann geformt werden, resultiert der Einbau von Kohlenstoff in erhöhter Menge in einem Anstieg der notwendigen Wassermenge zum Erhalt einer bestimmten Fluidität aufgrund der wasserabstoßenden Eigenschaften des Kohlenstoffs. Als Ergebnis sind geformte Strukturen, die aus solchen Gießmaterialien erhalten wurden, mangelhaft in ihrer Kompaktheit (Dichte), und geschmolzenes Gußeisen und Schlacke penetrieren in die Strukturen hinein, wodurch deren Auflösung und Korrosion beschleunigt wird. Aus diesem Grund wird gegenwärtig die in feuerfeste Materialien eingefügte Kohlenstoffmenge so klein wie möglich gehalten.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, um einen Vorteil aus der Metallbeständigkeit (FeO-Beständigkeit) eines Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinells zu ziehen und um die Beständigkeit gegenüber Schlackenkorrosion zu verbessern, die einen Nachteil des Spinells darstellt, die Menge und der Partikeldurchmesser des verwendeten Siliciumcarbids in spezifischen Bereichen reguliert werden und Kohlenstoff in erhöhter Menge verwendet wird. Zur Einfügung in einer großen Menge ist notwendig, daß der verwendete Kohlenstoff vorher so behandelt wird, daß er durch Wasser leicht benetzbar ist, d. h. daß die Oberfläche der Kohlenstoffpartikel hydrophilisiert wird.

Beispiele für Kohlenstoffmaterialien, die für solche Hydrophilisierungsbehandlungen verwendet werden können, schließen ein: Pech, Mesophasen-Kohlenstoff, Ruß, Koks und Graphit. Hydrophiler Kohlenstoff kann durch Zugabe von beispielsweise Natriumlinoleat, Ammoniumhumat, Natriumalginat, Natriumligninsulfonat oder einem Natriumalkylbenzolsulfonat zu einem dieser Kohlenstoffmaterialien, Kneten der Mischung und dann Trocknung mit einem Sprühtrockner erzielt werden.

Entweder ein so hergestellter Kohlenstoff oder ein im Handel erhältliches Kohlenstoffprodukt, das einer Hydrophilisierungsbehandlung unterzogen wurde, kann verwendet werden. D. h., es ist wichtig, einen hydrophilisierten Kohlenstoff einzusetzen, damit er in einer erhöhten Menge eingebaut werden kann, ohne die Wassermenge zu erhöhen, die beim Kneten zum Erhalt der geforderten Fluidität des ungeformten feuerfesten Gießmaterials notwendig ist. Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen der enthaltenen Kohlenstoffmenge und der Menge an Wasser, die zum Erhalt eines bestimmten Fluiditätsgrads erforderlich ist, bezüglich jeweils einem Kohlenstoff, der einer Hydrophilisierungsbehandlung unterworfen wurde, und einem unbehandelten Kohlenstoff.

Eine Grundzusammensetzung, welche der Zusammensetzung von Beispiel 1, die in Tabelle 1 gezeigt wird, entsprach, mit der Ausnahme, daß der hydrophilisierte Kohlenstoff weggelassen wurde, wurde mit hydrophilisiertem Kohlenstoff vermischt, wobei die Menge an hydrophilisiertem Kohlenstoff von 2 bis 14 Gew.-%, bezogen auf das feuerfeste Material, variiert wurde, und die Wassermenge, die notwendig war, um zu erreichen, daß jede der resultierenden feuerfesten Zusammensetzungen einen Fließwert von 150 mm hatte, wurde bestimmt. Außerdem wurde dieselbe Grundzusammensetzung wie oben mit unbehandeltem Kohlenstoff vermischt, wobei die Menge an unbehandeltem Kohlenstoff von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das feuerfeste Material, variiert wurde, und die Wassermenge, die notwendig war, damit jede der resultierenden feuerfesten Zusammensetzungen einen Fließwert von 150 mm zeigte, wurde bestimmt. Als Ergebnis erforderte die feuerfeste Zusammensetzung, die 10 Gew.-% unbehandelten Kohlenstoff enthielt, die Zugabe von 8% Wasser, was sehr groß ist im Vergleich zu 5,5% Wasserzugabe für die feuerfeste Zusammensetzung, die 10% hydrophilisierten Kohlenstoff enthielt. Wenn ein solcher hydrophilisierter Kohlenstoff einen Partikeldurchmesser von mehr als 2 mm hat, haben feuerfeste Strukturen, die aus dem feuerfesten Gießmaterial erhalten werden, eine verschlechterte Festigkeit oder das feuerfeste Material hat eine verschlechterte Korrosionsbeständigkeit aufgrund von Oxidation der Kohlenstoffpartikel. Außerdem kann die Kohlenstoffmenge, die zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit notwendig ist, desto mehr reduziert werden, je kleiner der Partikeldurchmesser ist. Falls die Menge des verwendeten Kohlenstoffs unter 5 Gew.-% liegt, kann eine hinreichende Korrosionsbeständigkeit nicht erzielt werden. Falls seine Menge 20 Gew.-% übersteigt, wird es notwendig, Wasser in einer zu großen Menge zuzugeben, selbst obwohl der Kohlenstoff hydrophilisiert wurde, so daß die feuerfesten Strukturen, die aus dem feuerfesten Gießmaterial erhalten wurden, eine verschlechterte Kompaktheit (Dichte) und daher eine schlechte Korrosionsbeständigkeit haben.

Als Bindemittel kann Aluminiumoxidzement, ein ultrafeines Silicapulver (amorph) oder feuerfester Ton verwendet werden. Im Fall des Einsatzes von Aluminiumoxidzement kann dieser in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das feuerfeste Material, verwendet werden. Falls seine Menge weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, zeigen aus dem feuerfesten Gießmaterial erhaltene Strukturen eine unzureichende Formbeständigkeit nach der Installation. Falls seine Menge mehr als 2 Gew.-% beträgt, hat das feuerfeste Material eine verschlechterte Korrosionsbeständigkeit aufgrund des Einflusses des CaO, das im Aluminiumoxidzement enthalten ist und weist Mängel in seinen feuerfesten Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit auf.

Im Fall des Einsatzes von feuerfestem Ton kann dieser in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das feuerfeste Material, enthalten sein. Falls seine Menge mehr als 3 Gew.-% beträgt, hat die resultierende Zusammensetzung eine zu hohe Viskosität und daher eine schlechte Gießeignung. Im Fall des Einsatzes von ultrafeinem Silicapulver kann dies in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das feuerfeste Aggregat, eingesetzt werden. Die Zugabe dieses Pulvers, das aus kugelförmigen, amorphen Silicapartikeln von meistens 1 µm oder weniger besteht, erhöht die Hochtemperaturfestigkeit.

Ein Peptisator, wie Natriumhexametaphosphat kann in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Menge des feuerfesten Aggregats, verwendet werden, um die Dispergierbarkeit dieser Pulverbestandteile zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in größerer Ausführlichkeit unter Bezug auf die folgenden Beispiele erläutert, soll jedoch auf diese nicht beschränkt sein.

Beispiele und Vergleichsbeispiele

Vergleichsbeispiel 1 zeigt eine feuerfeste Zusammensetzung, die 8% Gewichtsteile ultrafeines Siliciumcarbidpulver enthält. Vergleichsbeispiel 2 stellt eine feuerfeste Zusmmensetzung dar, die 3 Gewichtsteile eines ultrafeinen Siliciumcarbidpulvers enthält: Dieses Vergleichsbeispiel wurde als Standard für den Korrosionsbeständigkeitsindex verwendet. Vergleichsbeispiel 3 zeigt eine feuerfeste Zusammensetzung mit einer kleinen Menge an Spinellaggregat.

(1) Widerstandsfähigkeit gegenüber Metall (FeO-Beständigkeit)

Beispiele 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung setzten beide ein feines Siliciumcarbidpulver von 30 µm oder mehr und Kohlenstoff ein, der einer Hydrophilisierungsbehandlung unterworfen worden war. Die feuerfesten Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 ergaben gute Ergebnisse, wobei der Korrosionsindex gegenüber Metall (gegenüber FeO) 84 bzw. 81 betrug.

(2) Fließwert

Im allgemeinen wird gesagt, daß der Einbau größerer Mengen an feinem Kohlenstoffpulver allgemein in einer verschlechterten Fließbarkeit resultiert. Jedoch waren die feuerfesten Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2, die Kohlenstoff in Mengen von sogar 10 Gewichtsteilen und mehr enthielten, beide in der Fließbarkeit gleich den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele, die 3 Gewichtsteile Kohlenstoff enthielten.

(3) Festigkeit nach der Härtung

Die feuerfesten Zusammensetzungen, die 24 Stunden gehärtet worden waren, hatten eine Festigkeit, die ausreichte, daß sich die Strukturen nicht mehr verformten, was zeigt, daß die Menge an Aluminiumoxidzement in den Beispielen geeignet war.

(4) Druckfestigkeit nach Brennen bei 800°C

Die Festigkeit bei 800°C, die angeblich in feuerfesten Zusammensetzungen unter Einsatz von Aluminiumoxidzement niedrig sein soll, wurde gemessen. Als Ergebnis war die Festigkeit hinreichend hoch.

(5) Eigenschaften nach Brennen bei 1450°C

Das Ausmaß der Veränderung in Längenrichtung war innerhalb des ±0,1%-Bereiches, was zeigt, daß die feuerfesten Materialien eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität hatten.

[Anmerkungen]

Aluminiumoxidaggregat	8.000-44 µm
Spinellaggregat	Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell 8.000-74 µm
Aluminiumoxidfeinpulver	44 µm oder weniger
Siliciumcarbidfeinpulver	30-125 µm
Ultrafeines Siliciumcarbidpulver	10 µm oder weniger
Hydrophilisierter Kohlenstoff	2 mm oder weniger
Feuerfester Ton	Kaolinton (SANAGE)
Ultrafeines Silicapulver	ungefähr 1 µm oder weniger

[Testverfahren]

Fließwert (mm): Die Messung erfolgte gemäß JIS R2521. Zum Gießen geeignete Fließwerte liegen zwischen 130 und 150 mm. Ein Fließkonus mit einem inneren Durchmesser von 100 mm wurde mit 1 kg einer Probe gefüllt und dann auf den Fließtisch eines Fließtestgeräts gestellt. Danach wurde der Konus entfernt und die Probemasse, die auf dem Tisch verblieb, ließ man fließen, indem man den Tisch so anstieß, daß er sich in der Auf- und Abrichtung bewegte. Durch das Anstoßen wurde die Probe in ihrer Höhe reduziert und breitete sich über eine große Fläche aus. Der längste und der kürzeste Durchmesser des ausgebreiteten Materials wurden gemessen, und der Durchschnitt dieser beiden wurde als Fließwert herangezogen.

Korrosionsbeständigkeitstest: Die Beständigkeit gegenüber Korrosion durch Metall und die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke wurden wie folgt bewertet: Ein Hochfrequenzschmelzofen zu Testzwecken wurde innen mit feuerfesten Probeziegeln ausgekleidet. Hochofenroheisen und Hochofenschlacke (Basizität: CaO/SiO₂ = 1,3) in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 wurden in dem Ofen geschmolzen und die Schmelze 6 Stunden bei 1550°C gehalten. Die Tiefe der resultierenden Korrosion wurde dann gemessen. Die Korrosionstiefe für Vergleichsbeispiel 2 wurde zu 100 gesetzt.

Druckfestigkeit nach 24-stündigem Härten (N/mm²):

Jede feuerfeste Probe wurde in eine Druckform (50 ∅ × 50 H) eingegossen und dann verschlossen. Nachdem die Druckform 24 Stunden bei 60°C gehalten wurde, wurde die Probe aus der Druckform herausgenommen. Die Druckfestigkeit wurde dann unter Verwendung eines Kompressionstestgeräts gemessen.

Druckfestigkeit nach Brennen bei 800°C (N/mm²):

Die jeweilige feuerfeste Probe wurde in eine Druckform gemäß JIS R2653 gegossen. Nach Halten der Druckform auf Raumtemperatur (20°C) während 24 Stunden wurde die Probe aus der Druckform herausgenommen. Dann wurde sie nach Trocknung bei 110°C während 24 Stunden bei 800°C 3 Stunden in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt. Die Druckfestigkeit wurde dann unter Verwendung einer Drucktestmaschine gemessen.

Eigenschaften nach Brennen bei 1450°C [Grad der Längenänderung (%), Bruchmodul (N/mm²), und Kaltbruchfestigkeit (N/mm²)]:

Jede Probe eines feuerfesten Materials wurde in eine Druckform gemäß JIS R2653 gegossen. Nach Halten der Druckform bei Raumtemperatur (20°C) während 24 Stunden wurde die Probe aus der Form herausgenommen. Dann wurde die Probe nach Trocknung bei 110°C während 24 Stunden bei 1450°C 3 Stunden unter reduzierender Atmosphäre gebrannt. Die Eigenschaften der Probe wurden wie folgt überprüft.

1. Die Veränderung der Probe in ihrer Größe vor und nach dem Brennen wurde gemessen, um den Längenänderungsgrad zu überprüfen.
2. Die Bruchfestigkeit wurde unter Verwendung eines Drei- Punkt-Biegetestgeräts gemessen.
3. Die Druckfestigkeit wurde unter Verwendung einer Drucktestmaschine gemessen.

Wie oben beschrieben, waren Auskleidungen für Gießrinnen, insbesondere Hauptgießrinnen zur Aufnahme von aus Hochöfen abgezapftem Gußeisen, in ihrer Korrosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Roheisen verbessert, indem die Auskleidungen aus dem ungeformten feuerfesten Gießmaterial gemäß dem Patentanspruch gebildet werden.

Claims

1. Ungeformtes feuerfestes Gießmaterial, enthaltend ein feuerfestes Aggregat, bestehend aus einem Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinell als Hauptbestandteil und als Rest Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Kohlenstoff und einem Bindemittel, wobei das Siliciumcarbid in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Siliciumcarbidpartikeln mit Teilchendurchmessern von 30 µm oder mehr besteht und wobei der Kohlenstoff in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Kohlenstoffpartikeln besteht, die Teilchendurchmesser von 2 mm oder weniger haben und einer Hydrophilisierungsbehandlung unterzogen wurden.