DE977255C

DE977255C - Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Formkoerper

Info

Publication number: DE977255C
Application number: DEA15411A
Authority: DE
Inventors: Karl Albert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-03-25
Filing date: 1952-03-25
Publication date: 1965-08-12

Description

Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Formkörper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester, kaltgebundener Formkörper aus Gemischen von Sintermagnesit und Schwermetallschlacken mit bestimmten Korngrößen und Mengenverhältnissen.
Es ist bekannt, daß die Korngrößenverteilung des Einsatzmaterials für die Eigenschaften feuerfester Materialien von wesentlicher Bedeutung ist. Beispielsweise ist aus der deutschen Patentschrift 748222 ein Verfahren zur Herstellung von hochfeuerfesten Magnesitsteinen bekannt, bei dem gemahlener Sintermagnesit aus »Feinkorn« (o bis ioo i,), »Mittelkorn« (ioo bis iooo. R,) und »Grobkorn« (über iooo w) im Verhältnis 2o bis 4o : 15 bis 25 :35 bis 65 unter Zusatz von 2 bis 6% Aluminiumoxyd oder dieses liefernder oder enthaltender Stoffe verwendet wird. Gegebenenfalls kann das Gemisch unter Verwendung von Bindemitteln, unter anderem Wasserglas, zu kaltgebundenen Magnesitsteinen verarbeitet werden. Eine Verwendung von Schwermetallschlacken zieht dieses Verfahren nicht in Betracht.
Es ist weiterhin bekannt, feuerfeste Formkörper aus Schlacken herzustellen. So ist es aus »Chimie et Industrie«, 29 (r933), S. 481, bekannt, aus den bei der Herstellung von Ferrochrom anfallenden Schlacken direkt feuerfeste Formkörper mit etwa 2o bis 40'% Chromoxyd, 18 bis 30'°/o Magnesiumoxyd, 25 bis 45 % Aluminiumoxyd und 8 bis 14"/o anderen Bestandteilen zu gießen. Auch hat man schon aus gemahlenen Schlacken kaltgebundene feuerfeste Formkörper hergestellt, z. B. nach der britischen Patentschrift 210 7o8 aus Ferrotitanschlacke.
Schließlich sind auch feuerfeste Materialien, die aus Magnesit und Schlacken der obengenannten Art hergestellt sind, bekannt. So .wird nach der deutschen Patentschrift 75o 654 ein körniges Sintergut für die Herstellung von Magnesit- oder Chrommagnesiasteinen dadurch erzeugt, daß eine Mischung von feinverteilter Magnesia und 15 bis 50% Chromerz, berechnet auf die Gesamtmenge, unter Bemessung des Kieselsäuregehaltes der Mischung, auf den geglühten Zustand bezogen, auf 3 bis io%" des Ferrooxydgehaltes auf weniger als 12% und des Kalkgehaltes auf weniger als 3010, versintert wird. Hierbei kann im Rohgemisch Chromerz ganz oder teilweise durch chromspinellreiche Schlacken - genannt sind unter anderem Ferrochrom- und aluminothermische Vanadinschlacken - ersetzt werden.
Es wird also nicht die Herstellung der fertigen feuerfesten Erzeugnisse selbst, sondern die Herstellung der Ausgangsstoffe hierfür beschrieben. Es finden sich dort weder Angaben über die Korngrößenverteilung im Rohstoffgemisch oder im für die Weiterverarbeitung zu vermahlenden Sintergut noch über die Art der Herstellung von Formkörpern hieraus. Es bleibt offen, ob das auf die beschriebene Weise hergestellte Sintergut allein oder zusammen mit Zuschlägen zu feuerfesten Körpern zu verarbeiten ist und wie die Bindung hierbei zu bewerkstelligen ist. Diese bekannte Lehre bietet daher keine Basis für einen Vergleich mit der vorliegenden Erfindung, deren Wesen gerade diese dort nicht berührten Merkmale betrifft.
Gemäß der Erfindung gelingt die Herstellung hochfeuerfester, kaltgebundener Formkörper, die sich durch besonders gute Druckfeuerbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit auszeichnen. Diese Vorteile werden erreicht, ohne daß die Feuerfestigkeit und die Verschlackungsbeständigkeit wesentlich absinken.
Erfindungsgemäß wird ein Gemisch folgender Komponenten eingesetzt: 2o bis 4o Gewichtsteile Titan-, Vanadin-, Chrom-, Molybdän-, Wolfram-oder Manganschlacke oder mehrere dieser Schlacken mit einer Körnung über 3 mm, vorzugsweise von 6 bis 3 mm (Grobkorn) ; 20 bis 50 Gewichtsteile solcher Schlacke mit einer Körnung von 3 bis o,18 mm (Feinkorn) ; 2o bis 4o Gewichtsteile Sintermagnesit mit einer Körnung unter o,18 mm (Mehl).
Dieses Gemisch wird in an sich bekannter Weise mit 4 bis 9. Gewichtsprozent einer Wasserglaslösung (d = 1,350) und mit Wasser bis zur Verformbarkeit versetzt, verformt (z. B. zu Steinen oder Auskleidungen) und bei Temperaturen bis zu 200° C getrocknet. Hierbei tritt Abbindung ein.
Als Schlacken werden insbesondere die beim Thermitverfahren und die bei der elektrometallurgischen Reduktion anfallenden Schlacken verwendet.
In Abänderung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise können, wenn entsprechende besondere Eigenschaften des Fertigproduktes erforderlich sind, auch Gemische verwendet werden, in denen der Grobkornanteil oder der Feinkornanteil oder beide bis zu 75 Gewichtsprozent ihrer Gesamtmenge Sintermagnesit entsprechender Körnung enthalten. Zweckmäßig werden bei dieser Ausführungsform 25 bis 9o Gewichtsprozent und vorzugsweise 5o Gewichtsprozent Schlacke im Grob- und/ oder Feinkorn verwendet.
Der Mehlanteil besteht in jedem Falle ganz aus Sintermagnesit.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, als Schlacke ein Gemisch von Schlacken verschiedenen mineralogischen Gefüges und verschiedener Zusammensetzung zu verwenden. Beispiel 1 Zwei Manganschlacken der Zusammensetzung i. S102 . . . . . . . : . . . . . . . . . . . 1,5 bis 3,5'/o A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 bis 63 0/0 Fe 203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . I bis 2,5 0/0 Mn304 ................. io bis 1q.0/0 Ca0 ... .. . . ... . . . .. . . .. 14 bis I60/0 Mg0 .................. 5 bis io% Ba0 ........ .. _ ...... bis I0/0 2. S102 .............. . .... 0,5 bis 1,5% Al 203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 bis 72 0/0 Fe 203 .. .. . ..... . . . . . .. I,5 bis 2% Mn, 04 . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 bis 220/0 Ca0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i bis 4,5 0/0 Mg0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . z bis 7'/o Ba0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . bis 1,5 % werden zu gleichen Teilen gemischt, gebrochen und auf die Körnungen 6 bis 3 mm und 3 bis 0,i8 mm abgesiebt. Diese Fraktionen werden mit Sintermagnesitmehl in folgendem Verhältnis gemischt: Manganschlackengemisch 6 bis 3 mm . . . . . . . . . . . . . . 3o bis 35'/o 3 bis 0,i8 mm . . . . . . . . . . . 35 bis 40% Magnesitmehl . . . . . .. . . . . . . 2o bis 300/0 Als Magnesitmehl kann dabei gemahlener Sinter aus natürlichen oder auch künstlichen Magnesiten verwendet werden, wobei die Verwendung eines flußmittelarmen Meerwassermagnesits folgender Analyse besonders gute Ergebnisse zeigt: s i02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,99-1/0 A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,300/0 Fe203 .................... o,o6% Ca0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,350/0 Mg0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' 96,27'/o Diese Mischung wird mit 5 bis 9 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 6 Gewichtsprozent Wasserglas (d = 1,350) und der zur Verformbarkeit notwendigen Wassermenge gemischt und durch Rütteln, Pressen oder Stampfen zu Steinen verdichtet und einer mehrstündigen Wärmebehandlung bei ioo bis 20o° C unterworfen.
Die auf diese Weise erhaltenen Steine haben eine gegenüber dem normalen kaltgebundenen Magnesitstein verbesserte Druckfeuerbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit und liegen in der Feuerfestigkeit oberhalb Segerkegel 38.

Beispiel 2 Das im Beispiel i genannte Manganschlackengemisch der Körnungen 6 bis 3 mm und 3 bis 0,18 mm wird mit entsprechenden Körnungen aus zerkleinerten Magnesitbrocken sowie Magnesitmehl im folgenden Verhältnis zusammengemischt:

Magnesit

6 bis 3 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12,5 0/0

Manganschlackengemisch

6 bis 3 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12,5 0/0

Magnesit

3 bis 0,18 mm . . . . . . . . . . . . . . . . 25,0010

Manganschlackengemisch

3 bis 0,i8 mm . . . . . . . . . . . . . . . . 25,0q/0

Magnesitmehl . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25,o- %

Dieses Gemisch wird, wie im Beispiel i angegeben, vorzugsweise mit 6 bis 7 Gewichtsprozent Wasserglas, weiterverarbeitet.

Die derart erhaltenen Steine besitzen gegenüber den Steinen gemäß Beispiel i eine kaum verringerte Temperaturwechselbeständigkeit und Druckfeuerbeständigkeit. Sie liegen in der Feuerfestigkeit aber höher, nämlich oberhalb Segerkegel 4.o. Beispiel 3 Es wurden Vergleichsversuche mit industriellen Schlacken der folgenden Zusammensetzungen durchgeführt: i. Mit einer Chromschlacke folgender Zusammensetzung: Si02 ............ ..... 25% A1203 .................. 22% Fe203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0/0 Cr203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13'/o Ca0 ................... 50/0 M90 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 0/0 2. Mit einer Manganschlacke folgender Zusammensetzung 5102 ................... 2% A1203 .................. 620/0 Fe203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0/0 Mn304 . . . . . . . . . . . . . . . . . 20010 Ca0 ................... 8% Ba0 ................... 3% Mg0 ................... 20/0 3. Mit einer Vanadinschlacke folgender Zusammensetzung: si02 ................... 20/0 A1203 ..... . . . . . . . . . . . . . 75 0/0 Fe203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10/0 V205 . . . . . . . . . . . . . . ..... 3010 Ca0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i 0/0 Mg0 ................... 18% Diese in flüssigem Zustand abgezogenen Schlakken wurden zu Blöcken gegossen. Hieraus wurden in den Versuchsreihen A, B und C die folgenden Probekörper hergestellt: A. Aus den erstarrten Blöcken ausgeschnittene bzw. ausgebohrte Probekörper (diese Proben entsprechen also schmelzflüssig gegossenen Steinen).
B. Kaltgebundene Schlackensteine, welche aus 32'% Grobkorn (6 bis 3 mm), 40"/o Feinkorn (3 bis o,18 mm) und 28 % Schlackenmehl bestehen. Das Gemisch wurde mit etwa 6% Wasserglas (d = 1,35) als Bindemittel angemacht und dann bei 2ooo C getrocknet.
C. Kaltgebundene Schlackensteine, welche aus 320/0 Grobkorn (6 bis 3 mm), 40 0/n Feinkorn (3 bis o,1.8 mm) und 28'% Magnesitmehl bestehen. Das Gemisch wurde wiederum mit etwa 6°/o Wasserglas (d = 1,35) als Bindemittel angemacht und dann bei 200' C getrocknet. Die Schlackensteine entsprechen demgemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Temperaturwechselbeständigkeit der so hergestellten Probekörper zu A, B und C wurde jeweils in mehreren Parallelversuchen nach DIN i068 (Zylinderverfahren) bestimmt. Die Versuchsergebnisse, welche jeweils den Durchschnittswert einer Reihe von Einzelversuchen wiedergeben, sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Ver- Anzahl der Abschreckungen

s ch Art bei

u s- reihe des Probekörpers Chrom- Mangan- ! Vanadin

schlacke schlacke schlacke

A Ausgebohrter 3 io 3

Schmelzkörper

B Kaltgebundener 9 25 16

Stein mit

Schlackenmehl

C Kaltgebundener 16 47 21

Stein mit

Magnesitmehl

Die Versuchsergebnisse zeigen ein Ansteigen der Temperaturwechselbeständigkeit von dem Schmelzkörper (A) zu dem Schlackenstein (B), das an sich nicht überraschend ist, weil der kompakte geschmolzene Körper ohne Porenraum sich nicht so günstig verhalten kann, wie ein kaltgebundener Stein mit Kornaufbau.

Völlig überraschend ist aber das weitere Ansteigen der Temperaturwechselbeständigkeit bei kaltgebundenen Steinen mit einem Mehlanteil aus Magnesit.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird Elementenschutz weder für die Korngrößenverteilung noch für die Verwendung von Schwermetallschlacken in Verbindung mit Sintermagnesit an sich beansprucht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung hochfeuerfester Formkörper aus feinteiligen Gemischen von Sintermagnesit und Schwermetallschlacken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus 2o bis 4o Gewichtsteilen Titan-, Vanadin-, Chrom-, Molybdän-, Wolfram- oder Manganschlacke oder mehreren dieser Schlacken mit einer Körnung über 3 mm, vorzugsweise von 6 bis 3 mm (Grobkorn), 2o bis 5o Gewichtsteilen solcher Schlacke mit einer Körnung von 3 bis o,i8 min (Feinkorn) und 2o bis 4o Gewichtsteilen Sintermagnesit mit einer Körnung unter o,18 mm (Mehl) in an sich bekannter Weise nach Zusatz von 4 bis 9 Gewichtsprozent einer Wasserglaslösung (d = 1,350) und von Wasser bis zur Verformbarkeit geformt und bei Temperaturen bis zu 2oo° C getrocknet wird.
2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische verwendet werden, in denen das Grobkorn oder das Feinkorn oder beide bis zu 75 Gewichtsprozent ihrer Gesamtmenge Sintermagnesit entsprechender Körnung enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Schlacken verschiedenen mineralogischen Gefüges und verschiedener Zusammensetzung verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 75o654, 748222, 592 748; deutsche Patentanmeldungen p 38593 VIb/8ob D (bekanntgemacht am 20. 11. 195o), D 5o67 VIb/ Bob (bekanntgemacht am 26.7.1951); österreichische Patentschrift Nr. 108 773; britische Patentschrift Nr. 21o 7o8; USA.-Patentschrift Nr. 1645 030; Berichte der D. K. G., 1930, S. 56/57; Z. f. Chimie et Ind., 29/2 (1933), S. ,I81.