SE504561C2 - Förfarande för framställning av ett eldfast, kolhaltigt keramiskt material - Google Patents

Description

504 561 2 partiklarna väts likformigt av suspensionen, varigenom det kolhaltiga bindemedlet kan påföras likformigt på de eldfasta partiklarna.

Det blir därigenom möjligt att utan användning av ett varmblandningsförfarande framställa ett eldfast, kolhaltigt keramiskt material i vilket den kolhaltiga komponenten är likformigt fördelad.

Uttryckt pà annat sätt omger bindemedelskomponenten i materialet de elfasta partiklarna som en "panering".

Det kolhaltiga bindemedlet kan vara beck, tjära och/eller bitumen. Företrädesvis används bitumen med en koksrest enligt Conradsen av mer än 35 viktprocent. På detta sätt fàs ett högre kolutbyte, som kan jämföras med det kolutbyte som fås med till exempel stenkolstjära (cirka 45 viktprocent). l detta fall kan andelen konstharts vara relativt låg. Företrädesvis används ett harts med relativt kort flytsträcka (företrädesvis mindre än 30 cm), emedan ett sådant harts höjer utbytet av kol efter en förkoksning och höjer slitstyrkan för materialet som helhet.

Företrädesvis används fenolhartser, exempelvis novolackharts.

Suspensionens fasta beståndsdelar används företrädesvis i en kornfraktion under 1 mm för att suspensionen skall få god homogenitet. Företrädesvis används kornfraktioner under 500 pm.

Med finare fasta beståndsdelar kan en mer homogen suspension beredas. Enligt en föredragen utföringsform används den kolhaltiga komponenten och/eller hartset i pulverform (mindre än 100 pm).

Med hjälp av ett dispergeringsmedel, särskilt ett ytaktivt ämne, till exempel en tensid, kan de nämnda fasta ämnena då beredas till en homogen vattensuspension, och detta kan ske vid omgivningens temperatur.

Andelen dispergeringsmedel beror av det fasta materialets kornstorlek i suspensionen och av vilken vätska som används (som vätska kan även en alkohol användas). Normalt räcker 0,01 till 5 viktprocent, hänfört till suspensionen som helhet. Ett föredraget intervall är 0,05 till 1,0 viktprocent.

Enligt en utföringsform av uppfinningen tillsätts elementärt svavel till suspensionen med en viktprocent av 0,1 till 10%, företrädesvis 0,5 till 2%. Svavlet fungerar därvid som tvärbindnings- medel och höjer samtidigt kolutbytet.

Detär vidare gynnsamt att bereda suspensionen med ett temporärt bindemedel, till exempel metylcellulosa, sulfitavlut eller polyvinylalkohol. Blandningens plasticitet (efter tillsatsen av det eldfasta matrismaterialet) kan förbättras genom att exempelvis 0,1 till 5 viktprocent, företrädesvis 0,3 till 1,0 viktprocent, av detta temporära bindemedel tillsätts. Bindemedlet fungerar ungefär som ett lim och sörjer för att de enskilda partiklarna respektive i förväg bildade granuler förblir formbeständiga även efter torkning av materialet och att beläggningen på de enskilda partiklarna inte lossnar.

Som nämnts ovan kan det enligt förfarandet framställda materialet torkas efter fram- s 504 561 ställningen. Huruvida en torkning behövs beror av i vilka proportioner suspensionen med det eldfasta matrismaterialet beretts, dvs vilken konsistens suspensionen har. Behovet av en torkning och torkningens omfattning bestäms emellertid även av pà vilket sätt materialet skall bearbetas vidare.

Om materialet skall användas för framställning av pressade formartiklar, speciellt isostatiskt pressade formartiklar, till exempel sänkrör, skyddsrör och monolitiska proppar för stränggjut- ningsmaskiner för stål, bör det vara så torrt som möjligt, och torkas därför till en restfukthalt av till exempel lägre än 1,0 viktprocent.

I vissa fall är det å andra sidan till och med önskvärt att fukta materialet ytterligare. På grund av innehållet av dispergeringsmedel kan detta göras utan svårighet utan att massans homogenitet försämras.

Viktproportionerna mellan suspensionens olika komponenter bestäms av den konkreta användningen i varje enskilt fall. Normalt ligger dock halten av det kolhaltiga bindemedlet mellan 0,1 och 70 viktprocent, företrädesvis mellan 10 och 30 viktprocent, halten av konsthartset mellan 0,1 och 70 viktprocent, företrädesvis mellan 1 och 10 viktprocent, och halten av dispergerings- medlet mellan 0,01 och 5,0 viktprocent, företrädesvis mellan 0,5 och 2,0 viktprocent.

Kombinationen av det kolhaltiga bindemedlet, särskilt beck, tjära och/eller bitumen i pulver- form, med ett konstharts och eventuellt en tillsats av elementärt svavel ger med beredningsför- farandet enligt uppfinningen karbonatiserade, kolhaltiga eldfasta formkroppar som har mycket hög mekanisk hàllfasthet både vid rumstemperatur och vid användningstemperaturen. Pà grund av den samtidigt också överraskande låga elasticitetsmodulen får formkropparna dessutom en mycket god beständighet mot termiska chocker.

Förfarandet enligt uppfinningen har också fördelen att det beskrivna blandnings- och formningsförfarandet minimerar utsläppen av ohälsosamma substanser och i det närmaste helt eliminerar luktproblem.

Det eldfasta matrismaterialet kan bestå av sedvanliga eldfasta oxider. För att materialet skall få god homogenitet föredras även här relativt små kornstorlekar, företrädesvis under 2 mm.

Det eldfasta keramiska matrismaterialet kan självfallet även tillsättas tillsatser av gängse slag, till exempel kolhaltiga ämnen i form av grafit eller sot, metallpulver (exempelvis Si-pulver) eller karbid (exempelvis SiC). Dessa tillsatser innefattas vid uppfinningen i det keramiska matrismaterialet i fràga om mängduppgifterna.

Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare med ledning av ett utföringsexempel.

Först framställs genom homogen blandning en suspension med följande sammansättning: 72,0 viktprocent vatten 20,0 viktprocent stenkolshàrdbeck (mindre än 100 um) 5,0 viktprocent novolackharts (mindre än 100 um) 2,0 viktprocent elementärt svavel i pulverform

Claims (22)

504 561 4 0,1 viktprocent av en ytaktiv tensid, och 0,9 viktprocent metylcellulosa. 40 viktdelar av denna suspension blandas därefter homogent med 100 viktdelar av ett magnesitiskt material i en omrörarblandare. Därefter bringas materialet i granulform och torkas till en restfukthalt under 1,0 viktprocent. Det granulformiga beredda materialet pressas slutligen isostatiskt till block, som avslutningsvis bränns vid en temperatur av cirka 600° i reducerande atmosfär. De erhållna karbonatiserade blocken har följande egenskaper: Öppen porositet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 volymprocent Kallböjhållfasthet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 MPa Varmböjhàllfasthet vid 1400°C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 MPa Elasticitetsmodul vid rumstemperatur . . . . . . . . . . . . . . .. 16 GPa Restkolhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 viktprocent Patentkrav

1. Förfarande för framställning av ett eldfast, kolhaltigt keramiskt material genom intim blandning av ett kornformigt keramiskt matrismaterial med en suspension bestående av minst ett kolhaltlgt bindemedel, ett konstharts, en vätska och ett dispergeringsmedel och efterföljande form ning i en för den vidare bearbetningen lämplig form, kännetecknat av att beck, tjära och/eller bitumen används som kolhaltigt bindemedel.

2. Förfarande enligt kravet 1, kännetecknat av att som matrismaterial används minst en eldfast oxid.

3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, kännetecknat av att det använda matrismaterialet har en kornstorlek under 2 mm.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att ett fenolharts används som konstharts.

5. Förfarande enligt kravet 4, kännetecknat av att novolackharts används som fenolharts.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vatten används som vätskefas i suspensionen.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att en ytaktiv substans används som dispergeringsmedel.

8. Förfarande enligt kravet 7, kännetecknat av att en tensld används som ytaktiv substans.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att 10 till 70 viktdelar av suspensionen blandas med 100 viktdelar av det eldfasta matrismaterialet.

10. Förfarande enligt något av kraven 1 till 9, kännetecknat av att suspensionen ges följande sammansättning: 0,1 till 70 viktprocent av det kolhaltiga bindemedlet, 0,1 till 70 viktprocent av konsthartset, och 0,01 till 5,0 viktprocent av dispergeringsmedlet. ...i *~___»' fi' i 5 504 561

11. Förfarande enligt kravet 10, kännetecknat av att suspensionen ges följande sammansättning: 10 till 30 viktprocent av det kolhaltiga bindemedlet, 2 till 10 viktprocent av konsthartset och 0,5 till 2,0 viktprocent av dispergeringsmedlet.

12. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att suspensionen tillsätts en halt av ett medel som verkar tvärbindande med den kolhaltiga komponenten.

13. Förfarande enligt kravet 12, kännetecknat av att suspensionen tillsätts elementärt svavel

14. Förfarande enligt kravet 13, kännetecknat av att 0,01 till 5 viktprocent svavel blandas in i suspensionen.

15. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att ett temporärt bindemedel tillsätts till suspensionen.

16. Förfarande enligt kravet 15, kännetecknat av att suspensionen tillsätts metylcellulosa, sulfitavlut och/eller polyvinylakolhol som temporärt bindemedel.

17. Förfarande enligt kravet 15 eller 16, kännetecknat av att det temporära bindemedlet tillsätts i en mängd av 0,1 till 5,0 viktprocent, hänfört till suspensionen som helhet.

18. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att suspensionens fasta beståndsdelar tillförs med en kornfraktion under 1,0 mm.

19. Förfarande enligt kravet 18, kännetecknat av att suspensionens fasta beståndsdelar tillförs med en kornfraktion under 500 pm.

20. Förfarande enligt kravet 19, kännetecknat av att suspensionens fasta beståndsdelar tillförs med en kornfraktion under 100 um.

21. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att blandningen därefter torkas till en för den efterföljande formningprocessen lämpligt fuktighet.

22. Förfarande enligt kravet 21, kännetecknat av att blandningen torkas så att ett rinnbart gods erhålles.