AT394038B

AT394038B - Verfahren zur herstellung eines gebrannten, feuerfesten magnesiasteins auf der grundlage von sintermagnesia und feinverteiltem zirkonsilikat

Info

Publication number: AT394038B
Application number: AT0129088A
Authority: AT
Inventors: Thomas Dr Weichert
Original assignee: Didier Werke Ag
Priority date: 1987-06-20
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1992-01-27
Also published as: GB2206110A; GR1000325B; ATA129088A; IT1221387B; FR2616778A1; GR880100300A; GB8812938D0; FR2616778B1; GB2206110B; IT8804834A0; DE3720460C2; DE3720460A1

Description

AT 394 038 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gebrannten feuerfesten Magnesiasteins auf der Grundlage von Sintermagnesia und feinverteiltem Zirkonsilikat mit geringer Porosität und einer forsteritischen Matrix.

Ein feuerfester Formkörper auf der Grundlage von Magnesit-Zirkonsilikat mit guter Volumenbeständigkeit, geringer Porosität (offene Porosität unter 16 Vol.-%) und Permeabilität für einen Wärmespeicher von Glaswannen ist nach der DE-AS 14 71232 bekannt. Die Formkörper sollen bei periodisch aufitretendem Wechsel der Temperatur kein Abplatzen zeigen und eine gute Festigkeit bei hohen Temperaturen besitzen. Bei der Herstellung der Formkörper wird von einem Ansatz mit 60 bis 90 % MgO in Form von Magnesiasinter und 40 bis 10 % Zr02.Si02 in Form von Zirkonsilikat ausgegangen, wobei das Zirkonsilikat vollständig in der Körnung unter 0,21 mm und Magnesiasinter in ausreichender Menge unter 0,21 mm vorliegen soll. Vorzugsweise soll das Zirkonsilikat und der feinkörnige Magnesiasinter in der Körnung unter 0,15 mm vorliegen. Der Formkörper ist nach dem Brand petrographisch gekennzeichnet durch eine Textur mit groben Periklaskömem, gebunden durch eine Matrix aus Forsterit (2 MgO.SiC^), sowie durch in der Matrix verteilte

Ablagerungen aus stabilisiertem Zirkoniumoxid. Die Erwartungen hinsichtlich der Volumenbeständigkeit beim Brennen der Formkörper und die Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturwechsel bei hohen Temperaturen konnte aber von den Formkörpem insbesondere bei verwendeten hohen Anteilen von Zirkonsilikat nicht in jedem Falle erfüllt werden.

Ausgehend von der Aufgabe, den Magnesiastein der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Eigenschaften, wie insbesondere Porosität, Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturwechsel und chemischem Angriff durch Gase und Dämpfe in Kammergitterungen von Glaswannenöfen zu verbessern, wurde die Lösung nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6 gefunden.

Durch den zusätzlichen Einsatz von Zirkonsilikat in der Mischung mit der über 0,1 mm und bis 0,5 mm reichenden Körnung in bestimmten Anteilen werden in überraschender Weise die Verbesserung der Eigenschaften und insbesondere die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturwechsel erreicht Vorzugsweise wird das Zirkonsilikat in der Körnung 0,1 bis 0,5 mm in die zwei Körnungen 0,1 bis 0,2 mm und 0,2 bis 0,5 mm in bestimmtem prozentualen Verhältnis aufgeteilt, um die Verteilung der Körnung bis 0,5 mm in ausreichender Weise zu gewährleisten.

Der Anteil des Magnesiasinters in der Körnung unter 0,1 mm ist nach dem Anteil des Zirkonsilikats in der Körnung 0,1 bis 0,5 mm zu bemessen. Durch dieses Vorgehen werden in besonders sicherer Weise die angestrebten vorteilhaften Ergebnisse sowie die Ausbildung der Mineralphasen beim Brand der geformten Magnesiasteine erreicht

Um eine gute Festigkeit bei hohen Temperaturen, eine geringe Porosität und eine weitgehend nur aus Forsterit (2 MgO.SiC^) und Zirkoniumoxid (Zk)2) bestehende Matrix neben den Körnern aus Periklas (MgO) zu erhalten, ist eine Sintermagnesia vorteilhaft, die niedrige Gehalte von CaO, AI2O3, Fe202 und eine hohe Rohdichte aufweist

Als Zirkoniumsilikat können übliche Rohstoffe mit 65 bis 68 % Zr02 und 31 bis 33 % Si02 verwendet werden. (Bei der Angabe von Z1O2 ist der Anteil HfO2 in eins· Menge von ca. 2 Gew.-% mit erfaßt).

Das Verfahren nach der Erfindung wird durch die Beispiele 1 bis 6 und die Vergleichsbeispiele 7 und 8 nach der Tabelle näher erläutert

Es wurde eine Sintermagnesia und ein Zirkonsilikat folgender Zusammensetzung (Angabe in Gewichtsprozent) verwendet:

Rohdichte

MgO CaO Si02 Zr02 AI2O3 1¾¾ g/cnP + Hf02

Sintermagnesia ca. 95 1,5 3,5-4 3,35

Zirkonsilikat 31,5 67,3 0,60 0,05

Die Mischungen aus Sintermagnesia, Zirkonsilikat und dem Zusatz von etwa 2,5 1 50 %iger Sulfitablauge Λ auf 100 kg der trockenen Mischung wurden mit einem Preßdruck von 1000 kp/cm zu Steinformkörpem ver-preßt, getrocknet und bei Temperaturen von 1500 bis 1600 °C gebrannt. -2-

AT 394 038 B 1 2 3 4 5 6 7 8 Gew.-% Sintermagnesia 2 - 4 mm 32 30 32 32 30 32 35 33 0,1 · 2 mm 50 46 40 32 30 35 45 42 - 0,1 mm 3 4 3 6 10 3 -- 5 Zirkonsilikat 0,2 - 0,5 mm 2 3 2 7 9 2 0,1 - 0,2 mm 3 4 3 8 11 3 - 0,1 mm 10 13 20 15 10 25 20 20 Summe Zirkonsilikat 15 20 25 30 30 30 20 20 Brennverhalten + % linear 0 +1 +2 0 -0,5 Rohdichte g/cm 3,10 3,05 3,05 3,08 3,10 Porosität offen Vol.-% 14,0 17,0 18,0 15,5 14,5 Kaltdruckfestigkeit N/mm^ Heißbiegefestig 90 60 50 70 100 keit N/mm^; 1400 °C 9,0 8,0 6,5 6,5 10,5 Druckfeuerbeständigkeit ta, °C DIN 51064 Temperaturwechsel 1740 1730 1730 1740 1730 DIN 51068, Teil 2 >30 >30 >30 25 17 MgO Gew.-% 76 71 67 76 ZrOn, Gew.-% 13,5 16 19 13,5 S1O2 Gew.-% 9 11 12 9

Die Beispiele 1 bis 6 nach der Erfindung sind in der Tabelle nach steigendem Anteil von Zirkonsilikat in der Mischung geordnet. Mit höherem ZrC^-Gehalt der Magnesiasteine nimmt grundsätzlich die Beständigkeit gegenüber dem chemischen Angriff durch Gase oder Dämpfe zu.

Die gebrannten Steinformkörper haben eine Textur mit groben Periklaskörnem, eine Matrix aus Forsterit (2 MgO.SiC^) und kubisch stabilisiertem Zirkoniumoxid (Z1O2) und insbesondere bei den Mischungen mit den höheren Anteilen von Zirkonsilikat einen die Periklaskömer umgebenden Saum von Forsterit und stabilisiertem Zirkoniumoxid. Nicht durch Reaktion mit Magnesia umgewandeltes Zirkonsilikat fehlt. Das Beispiel 2 zeigt einen Magnesiastein, ausgehend von einer Mischung von 20 Gew.-% Zirkonsilikat, der eine gute Volumenbeständigkeit beim Brennen und insbesondere eine gegenüber den Vergleichsbeispielen 7 und 8 hohe Temperaturwechselbeständigkeit besitzt. Nach den Beispielen 3 und 4 mit mehr als 20 Gew.-% Zirkonsilikat in der Ausgangsmischung wird ebenfalls eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit erreicht, bei noch zulässigen Weiten der Volumenbeständigkeit beim Brennen und einer erhöhten Porosität. Der Zusammenhang zwischen jeweils niedrigem und hohem Anteil von grobkörnigem Zirkonsilikat und feinkörniger Sintermagnesia geht aus den Mischungen 4 oder 5 in Gegenüberstellung zur Mischung 6 nach den Beispielen hervor. -3-

Claims

AT 394 038 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines gebrannten feuerfesten Magnesiasteins auf der Grundlage von Sintermagnesia und feinverteiltem Zirkonsilikat mit geringer Porosität und einer forsteritischen Matrix, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung mit 10 bis 20 Gew.-% Zirkonsilikat in der Körnung unter 0,1 mm, 5 bis 20 Gew.-% Zirkonsilikat in der Körnung 0,1 bis 0,5 mm, wobei in der Mischung das Zirkonsilikat insgesamt 15 bis 30 Gew.-% beträgt, Sintermagnesia in der Körnung unter 0,1 mm in einer Menge entsprechend dem 0,4 bis 1-fachen der Menge des Zirkonsilikats 0,1 bis 0,5 mm, und Sintermagnesia in der Körnung 0,1 mm bis 4 mm als Rest, jeweils bezogen auf das körnige feuerfeste Ausgangsmaterial aus Sintermagnesia und Zirkonsilikat, unter Zusatz eines Bindemittels gemischt, zu Steinformkörpem gepreßt, getrocknet und gebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung die Sintermagnesia in der Körnung unter 0,1 mm in einer Menge entsprechend dem 0,5 bis 0,7-fachen der Menge des Zirkonsilikats der Körnung 0,1 bis 0,5 mm enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung das Zirkonsilikat der Körnung 0,1 bis 0,5 mm zu 50 bis 70 Gew.-% aus Zirkonsilikat der Körnung 0,1 bis 0,2 mm und zu 30 bis 50 Gew.-% aus Zirkonsilikat der Körnung 0,2 bis 0,5 mm besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusammen 15 bis 25 Gew.-% Zirkonsilikat und Sintermagnesia der Körnung unter 0,1 mm enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mindestens 60 Gew.-% Sintermagnesia 0,1 bis 4 mm enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung eine Sintermagnesia mit mindestens 94 Gew.-% MgO, maximal 2 Gew.-% CaO, maximal 0,5 Gew.-% der Summe von Fe20ß und AI2O3 und einer Rohdichte von mindestens 3,25 g/cm^ eingesetzt wird.