146972. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés folyékony olvadékból nyert tűzálló formadarabok előállítására timföldből és kovasavból

Megjelent: 1980, májua Ói. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.972. SZÁM 80. b. 8. OSZTÁLY — DE—316. ALAPSZÁM Eljárás és berendezés folyékony olvadékból nyert tűzálló formadarabok előállítására timföldből és kovasavból Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Berlin—Adlershof (NDK) Feltaláló: dr. Blanke Martin mérnök, Berlin—Grunewald A bejelentés napja: 1959. március 5. Német Demokratikus Köztársaságbeli elsőbbsége: 1958. november 27. A találmány eljárás tűzálló, folyékony olvadékból öntött formadarabok előállítására timföldből és kovasavból és berendezés az eljárás foganatosítására. Ismeretes, hogy a tűzálló téglák vagy kerámiai úton, vagy pedig folyós olvadókból állíthatók elő. A folyós olvadékból előállítottaknak a kerámiai kötésűekkel szemben előnyeik vannak: porozitásúk kisebb, a pórusok egymással nem közlekednek, zártak és az üvegfázis aránya kisebb. Ennélfogva ezek a téglák a kemencetöltés fémgőzei, ezek oxidjai és vegyületei diffúziójából eredő károsodásokkal szemben ellenállóbbak. Ezeknél azonban a kristálystruktúra megváltozásának veszélye áll fenn, példának okáért a mullit körülbelül 1400 C°-on «Jkorunddá és üveggé alakulhat át; a szövedék rekrisztallizáeió révén bekövetkező tágulásának és az üvegfázis viszkozitása ioncsere útján bekövetkező csökkenésének veszélye is fennáll. 1400 C° alatt a mullit-tartalmú téglák élettartama hosszú lehet,' e felett a hőmérséklet felett azonban csak az esetben, ha azokat külső hűtéssel 1400 C° alá hűtik. 1400 C-nál magasabb kemencöhőmérséklet alkalmazásakor, tehát az üveg-, acél- és karbidipar csaknem egész tartományára érvényes reakciófeltételek mellett, amennyiben hűtést nem alkalmaznak, mullitmentes téglákra van szükség. Eddig mullitmentes téglák előállítására nem volt mód; ugyanis az AI2Ö3—SÍO2 rendszerben 72%-nál nagyobb timföldtartalom jelenlétekor az ömledékből a két ásványfázis, nevezetesen ,a mullit és az «-korund egymás mellett kristályosodik ki. Ezen túlmenőleg, az eddigi előállítási módnál még egyrészt az a veszély is fennáll, hogy a mullit rekrisztallizálódik, másrészt, hogy a kemence alkalikus gőzeivel való érintkezéskor a. rendszer korundra és üvegfázisra bomlik el. Az üvegfázisrészlet így bekövetkező megnövekedése a tűzálló tégla oldhatóságát növeli és folyósítószereik túladagolása esetén a viszkozitást csökkenti. Mindhárom folyamat csökkenti a téglák élettartamát. Az ipari tüzelések 900 C°-tól 1400 C°-os, valamint 1400 C°-tól 1900 C°-os két hőmérséklettartományának kellő számításbavételével a folyékony olvadékból nyert tűzálló téglák fémsókkal való telítését úgy kellene irányítani, hogy azok vagy mullitmentesen, vagy pedig mullitban dúsan kristályosodjanak ki; a mullit tágulása ugyanis viszonylag kicsi, az ff-korundé viszont nagy. Annak megakadályozására, hogy a kristályok a kemenceolvadékba jussanak, ezeknek egymásbafogazottaknak, vagy egymással összenőtteknek kell lenniök és hézagaikat nagy viszkozitású folyóisítórendszerben dús üvegfázissal kell kitölteni. Az előbb említett három fázis mindegyike különböző irányban befolyásolja a téglák minőségét. Az üvegfázis a kristályok közötti hézagokat zárja el és ezáltal a kő szövezetét tömöríti. Másrészt azonban megkönnyíti annak feloldódását, minthogy kémiai szempontból az üvegfázis a legkevésbé ellenálló komponens. Az üveggel vagy salakkal való ioncsere útján, vagy pedig fémgőzök behatolásakor folyósítórendszerben feldúsul és ezáltal hígfolyóssá lesz. A kémiai behatásnak jobban ellenálló kristályok ezzel a higfolyós üveggel együtt az üvegolvadékba vándorolnák és ott kovecskék képződéséhez vezetnek. Ha az üvegfázis olyan nagy mennyiségű, hogy a kristályok belé vannak ágyazva, a téglák határrétege tartását elveszti. Ha ennek az oldódási folyamatnak elébe kívánunk vágni, gondoskodni kell arról, hogy a kicserélhető ionok koncentrációja az üvegfázison belül minél kisebb legyen. Ezen túlmenően az üvegfázis ellen állóképessége azáltal is növelhető, hogy viszkozitását az üzemeltetésnél fennálló hőmérséklettartományban növeljük; a megnövekedett viszkozitás ugyanis a diffúziós sebesség csökkenését eredményezi és ezáltal a téglák és az olvadék közötti határfelületet az áramló üveg nehezebben ragadja magával. Az FM—AI2O3—SÍO2 ternér rendszerben a viszkozitás a folyósítószertartalorn csökkenésével nem növekszik; „FM" a képletben az alkáli, földkáli és nehézfémoxidokat együttesen jelenti. Ezek szerint arra kell igyekezni, hogy a folyósítószer-tartalmat lehetőleg alacsonyan tartsuk. Szükséges továbbá az üvegfázis mennyiségét úgy beállítani', hogy egyrészt a kristályok közötti hézagok ki legyenek töltve, másrészt azonban, hogy a kristályokat az üveg ne válassza el egymástól, hanem ezdk erős, egymással összenőtt, vagy egymásbafogazott vázat alkossanak.