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Title:
REFRACTORY CERAMIC MOULDED BODIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/067190
Kind Code:
A1
Abstract:
Refractory ceramic moulded bodies produced from a batch containing 45-85 wt. % bauxite with an SiO¿2? content of < 10 wt. %, 10-40 wt. % MgO, 1-5 wt. % binding agent and other usual batch components.

Inventors:
UMLAND PETER (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/001761
Publication Date:
December 29, 1999
Filing Date:
June 14, 1999
Export Citation:
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Assignee:
DIDIER WERKE AG (DE)
UMLAND PETER (DE)
International Classes:
C04B35/66; (IPC1-7): C04B35/66; C04B35/101
Foreign References:
EP0839775A11998-05-06
FR1267317A1961-07-21
EP0656330A11995-06-07
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 199321, Derwent World Patents Index; Class L02, AN 1993-033831, XP002119320
Attorney, Agent or Firm:
Becker, Thomas U. (Turmstrasse 22 Ratingen, DE)
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Claims:
A N S P R Ü C H E
1. Feuerfester keramischer Formkörper, hergestellt aus einem Versatz, der 1.1 45 bis 85 Gew.% Bauxit mit einem Si02Gehalt < 10 Gew.%, 1.2 10 bis 40 Gew.% MgO, 1.3 1 bis 5 Gew.% eines Bindemittels, 1.4 Rest : übliche Versatzkomponenten wie feuerfeste Rohstoffe, Spinelle, FormgebungsAdditive und/oder Sinterhilfsmittel enthält.
2. Formkörper nach Anspruch 1, bei dem der Bauxit im Versatz eine Korngröße < 5 mm aufweist.
3. Formkörper nach Anspruch 1, bei dem MgO im Versatz eine Korngröße > 0,2 mm aufweist.
4. Formkörper nach Anspruch 1 mit einem Anteil zwischen 1 und 15 Gew.% eines MASpinells im Versatz.
5. Formkörper nach Anspruch 4, bei dem der MASpinell eine Korngröße < 0,1 mm aufweist.
6. Formkörper nach Anspruch 1 mit einem Tonanteil zwischen 0,5 und 5,0 Gew.% im Versatz.
7. Formkörper nach Anspruch 1. mit einem Anteil eines, mit den Versatzkomponenten Al203 und/oder MgO spinellbildenden feuerfesten Rohstoffs.
8. Formkörper nach Anspruch 7 mit einem Anteil an kalzinierter Tonerde zwischen 1 und 10 Gew.% im Versatz.
9. Formkörper nach Anspruch 1 mit einem Anteil an disperser Tonerde im Versatz zwischen 0,5 und 5,0 Gew.%.
10. Formkörper nach Anspruch 1, bei dem das Bindemittel aus Sulfitablauge oder Monoaluminiumphosphat besteht.
11. Formkörper nach Anspruch 1 mit einem Bauxit, der > 86 Gew.% Al203 enthält.
12. Formkörper nach Anspruch 1, der bei einer Temperatur > 1.150°C gebrannt wurde.
Description:
Feuerfester keramischer Formkörper B e s c h r e i b u n g Die Erfindung betrifft einen feuerfesten keramischen Formkörper, hergestellt aus einem Versatz auf Bauxit-Basis.

Bei Bauxit handelt es sich um ein Sedimentgestein, welches als Haupt-Komponente AI203 und ais Nebenkomponenten insbesondere Fe203, SiOz sowie Alkali-und Erdalkalioxide umfaßt.

Der AI20s-Gehalt derartiger Tonerdehydrate schwankt zwischen 50 und 95 Gew.-%.

Der Si02-Gehalt kann zwischen 2 und 45 Gew.-% schwanken.

Die Verwendung derartiger Bauxite, insbesondere in aufbereiteter und vorgebrannter Form, zur Herstellung feuerfester Erzeugnisse ist seit langem bekannt.

Aus dem anläßlich des UNITECR-Kongresses vom 19. bis 22. November 1995 in Kyoto von Eschner et. al gehaltenen Vortrag"WEAR MECHANISM OF ALUMINA- SPINEL BRICKS IN STEEL LADLES", der im zugehörigen Tagungsbericht auf den Seiten 250 bis 256 veröffentlicht wurde ist zu entnehmen, daß feuerfeste Steine auf Bauxitbasis höheren Temperaturen in metallurgischen Schmetzgefäßen nur bedingt

standhalten, ihre Schlackenbeständigkeit im Vergleich zu Korund-Erzeugnissen deutlich schlechter ist und ein wesentlicher Nachteil. dieser Steine darin besteht, daß sie beim Brennen zum Schwinden neigen.

Diese Eigenschaften werden im wesentlichen auf die gegenüber Korund-Produkten höhere offene Porosität sowie einen höheren SiOz-Gehalt zurückgeführt.

Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung von Bauxit als Versatz-Komponente zur Herstellung feuerfester keramischer Formkörper ist der relativ geringe Preis bauxitischer Rohstoffe.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen feuerfesten keramischen Körper auf Bauxitbasis zur Verfügung zu stellen, dessen physikalische Prüfwerte denen konventioneller Korund-Produkte weitestgehend entsprechen.

Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf folgenden Erkenntnissen : Das Schwindungsverhalten keramischer Formteile auf Bauxitbasis ist im wesentlichen durch die Tonerde-Komponente bedingt. Dieser Schwindungseffekt kann jedoch kompensiert werden durch Zugabe einer ausreichenden Menge einer Versatzkomponente, die unter Wärmeeinfluß (beim Brand) zu einem"Wachsen" (also zu einer Dehnung) führt.

Hierzu eignet sich vor allem MgO, welches mit Ail203 spinellbildend ist, wobei die Spinellbildung gleichzeitig zu einer Volumendehnung führt.

Entgegen dem eingangs genannten Stand der Technik sind hierzu jedoch erhebliche Anteile an MgO notwendig (10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Gesamt-Versatz).

Da die Spinellbildung im MgO-Korn von außen nach innen verläuft kann der genannte Kompensationseffekt dadurch optimiert werden, daß die magnesitische Komponente ohne nennenswerten Feinanteil eingesetzt wird. Auf diese Weise wird eine mehr oder weniger kontinuierliche Volumendehnung während der Spinellbildung im Brand erreicht.

In ihrer a) ! gemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen feuerfesten keramischen Formkörper, der aus einem Versatz folgender Zusammensetzung hergestellt ist : -45 bis 85 Gew.-% Bauxit mit einem Si02-Gehalt < 10 Gew.-%, -10 bis 40 Gew.-% MgO, -1 bis 5 Gew.-% eines Bindemittels, -Rest : übliche Versatzkomponenten wie feuerfeste Rohstoffe, Spinelle, Formgebungsadditive und/oder Sinterhilfsmittel.

Dabei kann die bauxitische Vesatzkomponente eine Korngröße < 5 mm aufweisen.

Die Korngröße für MgO soil nach einer Ausführungsform > 0,2 mm betragen. Ein Korngrößenbereich von 0,5 bis 2 mm hat sich als günstig erwiesen.

Als weitere Versatzkomponente wird die Zugabe von Spinellen vorgeschlagen, speziell eines MgO-AI203 (MA) Spinells, dessen Anteil im Versatz zwischen 1 und 15 Gew.-% liegen kann. Diese Spinelizugabe wirkt ebenfalls einer Schwindung des Steins im Brand entgegen. Aufgrund der Zugabe eines vorsynthetisierten Spinells kann dessen Korngröße jedoch kiein gewähit werden und beträgt nach einer Ausführungsform < 0,1 mm.

Optional kann der Versatz einen Tonanteil enthalten, der nach einer Ausführungsform 0,5 bis 5,0 Gew.-% beträgt. Ton fördert die Formbarkeit der keramischen Versatzmasse und steigert die Grünfestigkeit des daraus hergestellten Formkörpers.

Neben oder alternativ zu Ton kann dem Versatz auch eine disperse Tonerde in gleichen Mengenanteilen beigemischt werden.

Neben den AfzOs-Anteifen aus dem Bauxit kann der Versatz weitere spinellbildende Komponenten umfassen. Hierzu gehört beispielsweise kalzinierte Tonerde, deren Gewichtsanteil zwischen 1 und 10 % betragen kann.

Die Auswahl eines geeigneten Bindemittels kann sich an den aus dem Stand der Technik bekannten Bindemitteln orientieren. So eignet sich beispielsweise Sulfitablauge ebenso wie Monoaluminiumphosphat.

Die Feuerfestigkeit des Formkörpers kann durch Auswahl eines aufbereiteten Bauxits gesteigert werden, dessen Al203-Anteil > 86 Gew.-% beträgt. Die Verwendung von Bauxiten aus Lagerstätten in Brasilien und China ermöglicht A1203- Gehalte von zum Teil über 90 Gew.-%.

Nach Mischung der Versatzkomponenten und üblicher Formgebung werden die Formteile gebrannt, wobei die Brenntemperatur über 1.150°C betragen soll.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. Insoweit umfaßt auch die nachstehende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles allgemeingültige Merkmale und beschreibt vor allem die für die genannten Formkörper wesentlichen physikalischen Prüfdaten.

Zur Herstellung eines Steins wurde folgender Versatz gewählt : -Bauxit (Korngröße : < 3mm, AtzOs-Gehait : 90 Gew.-%, Si02-Gehalt : 5,5 Gew.-%) 60 Gew.-% -MgO (Korngröße : 0,5 bis 2 mm) 25 Gew.-% -MA-Spinell (Korngröße : < 0,1 mm) 5,0 Gew.-% -kalzinierte Tonerde (Korngröße < 0,1 mm) 10 Gew.-%

100 Gew.-Teile der Versatzkomponenten wurden mit 3 Gew.-Teilen Sulfitablauge vermischt und homogenisiert sowie anschließend zu. Steinen verpreßt.

Die Steine wurden danach bei 1.180°C gebrannt.

Die Steine weisen folgende Prüfwerte auf : -Rohdichte : 3,0 g/cm3 -offene Porosität : 22,0 Vol.-% -Kaltdruckfestigkeit : 60 MPa -Druckerweichen (To. s gemäß DIN 51053/1) : 1.350°C -Schwindungs-/Dehnungsverhalten (1.500°C/5h gemäß DIN 51066/1) : + 0, 5 % Im Vergleich zu konventionellen Bauxit-Steinen konnte eine Verbesserung der Schlackenbeständigkeit gegenüber einer Schlacke mit einem CaO/SiO2-Verhältnis von 4,7 um mehr als 50 % festgestellt werden.