DE2519839A1

DE2519839A1 - Feuerfeste gegenstaende aus dolomit- magnesit

Info

Publication number: DE2519839A1
Application number: DE19752519839
Authority: DE
Inventors: Robert Charles Doman
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1975-05-03
Publication date: 1975-11-27
Also published as: FR2271187B1; JPS50158602A; FR2271187A1; US3901721A

Description

Anmelderin: Corning G-laas Works
Corning, II.Y. U S A

!Feuerfeste Gegenstände aus Dolomit-Magnesit

Die Erfindung betrifft feuerfeste Gegenstände und Ansätze für dieselben, welche im wesentlichen aus Dolomit-Magnesit bestehen und gegenüber basischer Umgebung beständig sind«

Dolomit enthaltende feuerfeste Stoffe sind "besonders als Futter für Stahlschmelzöfen mit Sauerstoffeinblasung geeignet. Sie müssen gegen basischen Angriff der "basischen Schlacken* Dämpfe und anderer Bestandteile der Stahlschmelze korrosionsbeständig sein. Zu ihrer Herstellung wird ein grobes Schmelzkorn aus Dolomit, gegebenenfalls mit einem Überschuß an MgQ oder OaO mit einer feinkörnigen Magnesitfraktion zu einem basischen Ziegel gebrannt, vgl. die US-PS 2,943,240, 3,060,042, 3,262,795, 3,141,784.

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Für die grobe !Fraktion wird hierbei eine Misdrung aus totgebranntem Dolomit und Magnesit in inniger Mischung» zusammengebranntes oder zusammengeschmolzenes Korn aus inniger Mischung von CaO und MgO für notwendig gehalten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine blasse
mechanische Mischung aus grobem doloraitischem. Schmelz—
korn (oder äquivalenten Oxiden), grobem totgebranntem
Magnesitkom und feinem Magnesitkorii genügt,, um verdichtete und gebrannte feuerfeste Körper mit überragender Korrosionsfestigkeit gegenüber basischem Angriff, insbesondere in
Stahlsehmelzöfen mit Sauerstoffeinblasung ergeben.

Fach dem Erfindungsvorschlag enthält der für die Herstellung solcher feuerfester Gegenstände geeignete Ansatz (im Sew. %)i

25 - 55 % feines» totgebranntes Magnesit der Größenordnung 0_t147 mm (-100 mesh)_r

1o - 55 % grobes totgebraontes Magnesit der Größenord-0_f208 - 4,699 mm (-4+65 mesh),

15; - 60 % grobes Schmelzkorn der Größenordnung 0_f208 4*699 mm (-4+65 m«sh}_t welches im wesentlichen auf Oxid 50 - 65 Ji CaO und 30 - 45 % MgO.

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Das Schmelzkorn der G-robfraktion besteht aus einer geschmolzenen, wieder erstarrten und gemahlenen Mischung der feuerfesten Rohstoffe entsprechender analytischer Zusammensetzung. Als Rohmaterial dient vorzugsweise das Mineral Dolomit, oder Dolomit in gebrannter oder totgebrannter Form. Äquivalente Mengen,können auch durch die Oxide MgO und CaO ersetzt werden.

Die Grobfraktion kann aus einer einheitlieh gemahlenen Fraktion mit wenigstens 95 % der Klasse 0,208 - 4,699 mm (-4+65 mesh) bestehen, oder sie kann zur Erzielung eines noch dichteren Kompaktkörpers zwei getrennte Fraktionen im gleichen Klassenbereich 0,208 - 4,699 mm enthalten.

Bevorzugt wird die folgende Ansatzklassierung:

45 % grobes Magnesit und grobes Schmelzkorn der Klasse 1,397 - 4,699 mm (-4+12 mesh),

25 % grobes Magnesit und grobes Schmelzkorn der Klasse 0,369 - 0,833 mm (-20+40 mesh),

30 % feines Magnesit 0,147 mm (-100 mesh).

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Das grobe totgebrannte Magnesit und grobe Schmelzkorn wird vorzugsweise entsprechend ihrem Anteil am Gesamtansatz auf jede der beiden Grobfraktionen verteilt, etwa innerhalb der auf die nächsten 0, 1 % berechneten, in der Tabelle I verzeichneten Bereiche. Die bevorzugten Bereiche stehen im Klammern.

Tabelle I

Größe in Tyler mesh und mm	Fraktion in % des Ansatzes	Schmelzkorn in des Ansatzes	% totgebranntes MgO als % des Ansatzes
grob -4+65 0,208-4,699 mm	65-75	15-60 (30-50)	10-55 (20-40)
fein -100 0,147 mm	25-35	-	25-35
bevorzugt -4+12 1,397-4,699 mm	45	9,6-38,6 (19,3-32,1)	6,4-35,4 (12,9-25,7)
-20+40 0,369-0,833 mm	25	_/ 5,4-21,4 (10,7-17,9)	3,6-19,6 ( 7,1-14,3)
-100 0,147 mm	30	-	30

In allen Ansätzen hat die bevorzugte feine Magnesitfraktion die Größe 0,147 mm (-100 mesh), wobei für die Sinterung und Verdichtung am günstigsten wenigstens 65 % in der Größenordnung 0,043 mm (-325 mesh) liegen.

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Zur Herstellung werden die Ansät zkomponennt en im gewünschten Verhältnis mit einem vorläufigen organischen Bindemittel, wie z.B. Paraffin, öder einem handelsüblichen Teerpech vermischt, verdichtet, getrocknet und zur keramischen Bindung bei wenigstens 1600° gebrannt. Die gebrannten Körper können in bekannter Weise auch mit Teer oder Wachs imprägniert werden.

In den folgenden Beispielen bestand das gebrannte Dolomit aus handelsüblicher Qualität der analytischen Zusammensetzung 57,8 % CaO, 41,2 % MgO, 0,5 % SiO₂, 0,2 % Fe₃O₃, 0,15 % Al₀O₇,, 0,15 % Brennschwund.

Beispiel 1

Eine Zahl handelsüblicher Ofenziegel der Abmessung 11,4 x 7,6 χ 5,7 cm

(41/2x3x21/4 inch)

wurden mechanisch mit einer Schlagpresse (14 Hübe je 700 kg/qcm = 10 000 psi) gepreßt und in einem G-as-Sauerstoff-Ofen bei

1600⁰C gebrannt.

Die Tabelle II zeigt die Ansätze und die Korrosion. Außer den trockenen Bestandteilen wurde vor Verdichtung 3 % Bindemittel aus Paraffinwachs 10 Minuten bei 60⁰C zusammen mit dem Ansatz gemahlen.

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Tabelle II

Beispiel-Nr.

Zusammensetzung (% des G-esamtansatzes -4+12 und 2o+4o Fraktionen

-100 mesh

% Schmelz- % totgebranntes totgebranntes dolomit MgO MgO (%)

Schlacken

gebranntes
Schuttgewicht ,
(lbs/ft^)

maximale Einschütt- tiefe in inch	entferntes Volumen ^ (in inch )
0,35	0,92
0,39	0,41
0,34	0,57
0,36	0,52
0,48	1,74
0,44	0,47

14 56 28 42 7 63

56

H 42 28 63 7

30 30 30 30 30 30

178 180 179 179 178 179

Das Schmelzkorn bestand aus einem elektrisch, geschmolzenen und wieder erstarrten Ansatz aus gebranntem Dolomit der analytischen Zusammensetzung 57,8 % GaO, 41,2 % MgO, 0,5 % SiO₂, 0,2 % Fe₂O₅, 0,15 % Al₃O₅, 0,15 % Brennschwund. Die Schmelze wurde auf eine Graphitplatte gegossen, erstarren gelassen, zermahlen und klassiert. In den Beispielen machte die 1,397 4,699 mm (-4+12 mesh) große Fraktion 45 % des Gesamtansatzes und die 0,369 - 0,833 mm (-20+40 mesh) große Fraktion 25 % des Gesamtansatzes aus. Die Mengen Schmelzdolomit und grobes totgebranntes MgO wurden auf jede der beiden Grobfraktionen im gleichen Verhältnis von Schmelzkorn zu grobem MgO verteilt, wie im Gesamtansatz. Die Tabelle III zeigt eine solche Aufteilung für einen besonders günstigen Ansatz der Tabelle

Tabelle III Partikelverteilung in der Grobfraktion nach Beispiel 3

Bestandteil % des -4+12 mesh -20+40 mesh

Ansatzes +) Fraktion Fraktion

(% des An- (% des Ansatzes) satzes)

grobes MgO 42 27 15

Schmelz-

dolomit 28 18 10

Insgesamt 70 45 25

+) Das Verhältnis von grobem MgO zum Schmelzdolomit im Ansatz beträgt 1,5.

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Die typische Analyse des in den Beispielen verwendeten Magnesits zeigt 98,5 % MgO, Om55 % CaO, 0,38 % SiO₂, 0,44 % sonstige Bestandteile, (Ee₂O.,, Al₂O.,, B₂O-) bei 0,13 % Brennschwund. i"ür eine gute Korrosionsfestigkeit sollte das Schüttgewicht der feinen MgO Fraktion wenigstens 2,5 g/ccm betragen, besonders wenn die Korngröße nur 0,147 mm (-100 mesh) ist. Wenn die Fraktion feiner, auf wenigstens 65 % 0,043 nun (-325 mesh) gemahlen wird, ist das Schüttgewicht (Massendichte) nicht so wichtig.

Mit dem hier angewendeten, ziemlich rauhen Schlackenversuch wurde die Korrosionsfestigkeit einer Reihe von Proben untersucht. In einem rotierenden Laborofen gelangt die Schlacke mit einer aus den feuerfesten Proben aufgebauten Vertiefung in Kontakt. Ein elektrischer Licl&ogen hält die Schlacke auf einer Normaltemperatur von etwa 175O⁰C. Nach der Kontaktdauer wird die Schlackeneinschnittiefe in das feuerfeste Material gemessen und durch Auffüllen des erodierten Einschnitts mit Sand das Erosionsvolumen bestimmt. Die relative Schlackenfestigkeit wird dann durch Vergleich mit anderen Proben der Versuchsreihe beurteilt und evtl. auch durch prozentualen Vergleich mit einem bei jedem Versuch in die Vertiefung eingesetzten feuerfesten Standar dblock korrigiert.

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Die Zusammensetzung der Schlacke in diesem Beispiel war 20 % PeO, 53,5 % CaO, 21,5 % SiO₂ und 5 % Al₂O₅; dies ergibt ein Kalk-Kieselsäureverhältnis von 2,5.

Beispiel 2

Bei einer G-rößenverteilung entsprechend der Tabelle IV wurde in der Grobfraktion Schmelzdolomit durch totgebranntes Dolomit ersetzt.

Tabelle IV

Korngrößen mesh	%	% des Dolomit	Ansatzes %	MgO
-4+12	22	1/2	22	1/2
-20+40	12	1/2	12	1/2
-100			30

Die Ziegel wurden gepreßt, gebrannt und nach Beispiel 1 auf Schlackenfestigkeit untersucht.

Einschnitt- entferntes tiefe Volumen

35 % totgebranntes ^

Dolomit 0,56 inch 0,72 inoir 65 % MgO (35 % grobes
MgO)

35 % Schmelzdolomit 0,31 inch 0,43 inch' 65 % MgO (35 % grobes
MgO)

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Die Schmelzkorndolomit enthaltenden. Proben zeigten neben besserer Korrosionsfestigkeit eine geringere'neigung bei V/ärmeschock zu brechen und geringere Ablösungserscheinungen der Heißfläche vom Block.

Beispiel 3

Die Proben 1o, 11, 12 der Tabelle Y wurden wie im vorigen Beispiel (Tabelle 17) klassiert, (mit 30 ^c/o MgO in der Eeinfraktion) und gemäß Beispiel 1 untersucht.

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Tabelle V

	Probe	S chüt ti	gewicht	Einschnitt	entferntes	Risse	% Ablösung	% starke
		(lbs/		tiefe	Volumen	wertung	der Heiß	Ablösung
		grün	gebrannt	(inch)	(inch)		fläche
	10	177	182	0,41	0,63	3,5	63	37
cn ο	11	178	179	.0,37	0,56	2,4	25	6
CD
Co	12	184	178	0,46	0,73	1,5	33	0
ca

Is Probe 10: 35 % totgebranntes Dolomit +65 % totgebranntes MgO

ω Probe 11: 35 % Schmelzdolomit - 65 % totgebranntes MgO

Probe 12: 35 % Schmelzdolomit - 35 % Schmelz-MgO - 30 % totgebranntes MgO.

CD OO GO CD

N5

Die Risse wurden nach Punkten 0-5 (5 = stärkste Risse) "beurteilt.

Die Ablösung der Heißfläche "beruht auf der Entstehung einer das weitere Eindringen der Schlacke verbindenden dichten Schicht auf der Oberfläche, die sich vom übrigen Block löst und von der Schlacke oder dem Schmelzgut weggeschwemmt wird. Die Tabelle V gibt den Prozentsatz der diese Erscheinung zeigenden Proben.

Die feuerfesten Gegenstände der Erfindung (Probe 11) zeigen trotz der im Vergleich zur Probe 10 niedrigeren Massendichte bessere Korrosionsfestigkeit und geringere Ablösung der Heißfläche. Die Probe 12 zeigte eine geringfügig bessere Reißfestigkeit und Haftung der Heißfläche.

Beispiel 4

Der Vergleich der Schlackenfestigkeit zeigt praktisch gleiche Ergebnisse für die erfindungsgemäßen feuerfesten Gegenstände und solche in denen die Grohfraktion durch gemahlenes Korn aus einem Schmelzguß von 70 % Dolomit und 30 % MgO ersetzt wurde.

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Tabelle VI

Korngrößenverteilung

	% 70 30	Probe	20	Probe 21	13,5
Größe in mesh		Schmelzkorn % Dolomit + % MgO	% totgebranntes MgO	% Schmelz- % totge- dolomit branntes MffO	7,5
-4+12		45	—	31,5	30,0
-20+40		25	-	17,5	51,0
-100		-	30	-
Insgesamt	70	30	49,0

Ausgehend von der Ansatzformulierung der Tabelle YI enthielten die Proben 49 % Dolomit und 51 % MgO (normalisiert). In der Probe 20 wurden Dolomit und MgO in der Grobfraktion zu einer homogenen getrenntkörnigen Mischung von CaO und MgO zusammengeschmolzen. Im Gegensatz dazu stellt die erfindungsgemäße Probe 21 eine blaß mechanische Mischung von Schmelzdolomitkorn und totgebranntem MgO dar. Beide Proben enthalten die feine MgO Bindungsfraktion.

Die nach Beispiel 1 erzeugten Schlackeneinschnitte zeigten für beide Proben, 20 und 21, einen Unterschied von nur 0,01 inch = 0,254 mm. Die Probe 20 zeigte den etwas kleineren Einschnitt von 0,38 inch = 9,65 mm. Das erodierte Volumen war in beiden Fällen 0,48 inch⁵ =7,87 ecm. Die Probe 20 zeigt also keine

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entscheidenden, den größeren Aufwand des Schmelzens und Wiedererstarrens von MgO mit dem Dolomit in der Grobfraktion rechtfertigenden Vorteile,.

In den Beschreibungen sind die mesh-Angaben in Tyler-mesh, die Prozentsätze soweit nicht anders angegeben in Gewichts %,

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Claims

Patentansprüche

1. Ansatz für die Herstellung basischer feuerfester Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß er in Gew. % enthält:

25 - 35 % feines totgebranntes Magnesit der Größenordnung 0,147 mm (-100 mesh),

10 - 55 % grobes totgebranntes Magnesit der Größenordnung 0,208 - 4,699 mm (-4+65 mesh),

15 - 60 % grobes Schmelzkorn der Größenordnung 0,208 4,699 mm (-4+65 mesh), welches im wesentlichen auf Oxidbasis 50 - 65 % CaO und 30 - 45 % MgO.

2. Ansatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klasse 0,208 - 4,699 mm (-4+65 mesh) auf den ganzen Ansatz bezogen aus 6,4 - 35,4 % grobem totgebranntem Magnesit der Größen 1,397 - 4,699 mm (-4+12 mesh), 9,6 - 38,6 % grobem Schmelzkorn der Größen 1,397 ~ 4,699 mm (-4+12 mesh) besteht, und

3,6 - 19,6 % grobem totgebranntem Magnesit der Größen 0,369 - 0,833 mm (-20+40 mesh), und

5,4 - 21,4 % grobem Schmelzkorn der Größen 0,369 - 0,833 mm (-20+40 mesh).

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3. Ansatz nach. Anspruch. 1, dadurch, gekennzeichnet, daß er im wesentlichen enthält;

25 - 35 % feines totgebranntes Magnesit, 20 - 40 % grobes totgebranntes Magnesit,

30 - 50 % grobes Schmelzkornj wobei wenigstens 65 % der feinen totgebrannten Magnesitpartikel die Größe O₅043 mm (325 mesh) haben.

4«, Ansatz gemäß Anspruch 3j dadurch, gekennzeichnet_s daß die Fraktion 0,208 - 4_S699 mm (°4-ι·δ5 mesh) auf den Ansatz bezogen aus

12,9 -"25,7 % grobem totgebranntem Magnesit der Größen 1*397 mm - 4,699 mm (-4+12 mesh),

19»3 - 32,1 % grobem Schmelzkorn der Größen I₅,397 - 4*699" mm. (-4+12 mesh.),

7,1 - 14,3 % grobem totgebranntem Magnesit der Größen O₅ 369 - 0,833 mm (-20+40 mesh.),

_s7 - 17,9 % grobem Schmelakor-n der Größen O₉369 - O₈83 20-5-40 mesh) besteht»

ί?) .1

5. Ansatz nach Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 1,397 - 4,699 mm (-4+12 mesh) große Fraktion 45 % des Ansatzes und die 0,369 - 0,833 mm (-20+40 mesh) große Fraktion 25 % des Ansatzes ausmacht.

6. Ansatz nach Ansprüchen 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das grobe Schmelzkorn aus geschmolzenem und wieder erstarrtem Dolomit, gebranntem Dolomit oder totgebranntem Dolomit besteht.

7. Ansatz nach Ansprüchen 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzkorn analytisch auf Oxidbasis zu wenigstens 98 % aus GaO + MgO besteht.

8. Aus dem Ansatz nach Ansprüchen 1 oder 4 hergestellter, verdichteter und gebrannter feuerfester Gegenstand.

9. Gegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er bei wenigstens 1600⁰C gebrannt wird.

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