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

2 146.972 / A mullitra jellemző, hogy tágulása kisfokú^ azonban alkáligőzök behatására már 1400 C°-on korundra és üvegre bomlik. Ennek során iOO rész mullitból 38 rész korund és 62 rész üveg keletkezik, a tégla a bomlás következtében szinte elfolyósodik. A gyakorlatban ezt a veszélyt azáltal igyekeznek megkerülni, hogy a téglákat kívülről tízzel vagy vízgőzzel hűtik és ilyen módon a tégla és az olvadék közötti határréteg hőmérsékletét csökkentik. A kemencében azonban vannak egyes nem hűthető helyek; gazdasági és üzemeltetési egyszerűsítést jelentene, ha a fúvatóberendezéseket, melyek minden egyes tégla előtt beépítendők, mellőzni lehetne. A mullitnak az üvegfázisban való kikristályosodása nem zárul le minden esetben azzal, hogy az olvadék megszilárdul, hanem rekrisztallizáiódik mind a tégla lehűlésekor, mind a kemence újra felfűtésekor. Ennek során spontán kristálynövekedés történik, amely hirtelen tágulást és a téglákban fellépő feszültségeket és repedéseket eredményez. Mint minden kristálynövekedés, úgy ez is függ az üvegfázis viszkozitásától és meghatározott hőmérsékleten maximuma van. Ez utóbbi abban a hőmérsékleti tartományban van, amelyet a kemencék üzembehelyezésekor és a tégla temiperálásakor lépnek túl. Érthető tehát, hogy a mullittartalmú kövek már a hűtőveremben való temperáláskor, vagy a kemencében való felhevítéskor megrepedeznek, vagy rajtuk hasadások keletkeznek. Ez a hátrány még akkor is bekövetkezhet, ha a mullitkristályok röntgenográfiailag ki nem mutathatók, hanem csak gócokként vannak jelen. Mivel a mullit a megdermedő üvegfázisból kristályosodik ki, kristályosodása üvegtelenedésnek fogható fel. Az AI2O3—SÍO2 rendszer sarokpillérét alkotó «-korund az egyetlen stabil kristályfázis az 1400 C° feletti hőmérséklettartományban. Alkáliákkal és földalkáliákíkal szemben ellenálló. Jelentékeny tágulása azzal csökkenthető, ha az olvadékhoz annyi alkáliát vagy földalkáliát adagolunk, hogy /?-timföld képződjék. Ezzel egyúttal az üvegfázis viszkozitása is csökken, az ionok kicserélhetősége növekszik és csökken a korrózióval szembeni ellenállás is. Ezen túlmenően, a ^-timföld (11 Al203-Na20) instabil és hevítéskor «nkorundra és alkáli gőzökre bomlik. Ebből kifolyólag ajánlatos a téglákat az «-karund irányában mineralizálni. Az «-korund téglák előállításának legegyszerűbb módja az lenne, ha olvadékként tiszta timföldet alkalmaznánk. Kitűnt azonban, hogy az ilyén téglák összporozitása nagy és ezzel elvész a folyós olvadékból öntött téglák egyik lényeges előnye. A timföld olvadék nagy viszkozitásának következtében ekkor a téglák belsejében számos lünk er (zsugorodási üreg) keletkezik. 2% kovasav hozzáadásakor a téglák tömörré válnak; ez jellemzi azon timföldtartoimány felső határát, amelyben lunkermentes téglák önthetők. Növekedő kovasav^mennyiséggel növekszik annak veszélye is, hogy az üvegfázisíból a mullit kikristályosodik, mivel a 72%, vagy ennél több timföldnek megfelelő tartományban mind a mullit, mind a korund kikristályosodhat. A mullitkristályosodás megakadályozására meg Kell kísérelni a téglák dermedés közbeni lassú lehűtését, vagy pedig azt, hogy a korund és a mullit közötti kristályosodási egyensúlyt egyoldalúan eltoljuk. Az első esetben a téglákat 2000 C° és 1800 C° közötti tartományban hosszú órákon át temperálni kellene; a korundnak teljes kristályosodásához szüksége van erre az időtartamra. Ez a lassú lehűlés egyszerű eszközökkel, példának okáért a forma szigetelésével, nem biztosítható. Ilyen magas hőmérsékleten temperálókemence alkalmazása sem lenne gazdaságos. Miután a téglát csupán előzetes lehűtés után lehet a temperálókemencébe helyezni, szállítása csak azután lehetséges, hogy felületi rétege bizonyos vastagságot elért. A felületi réteg azáltal keletkezik, hogy az öntvény a t'ormafal hőelvonó hatása következtében megdermed; a lehűlés előrehaladtával megvastagszik úgy, hogy a tégla csupán 1800 C° alatt válik formaállóvá és szállíthatóvá. Mivel a forma 1900 C°-on szétesik vagy elég, a téglának a formával együtt a temperálókemencébe való elhelyezésére nincs mód. Minthogy az előzőekben ismertetett utak nem iárhatók, vagy pedig nem gazdaságosak, a téglák túlgyorsan körülbelül 1800 C°-ra hűlnék le és ennek következtében «-korund mellett még nagyobb mennyiségű mullitot is tartalmaznak. A találmány szerinti eljárással a mullitképződést a folyósítószer pontos adagolásával kerüljük el. Az a-korund kristályosodásánál mineralizálókként (telítő fémsókként) CaO, Na2Ü és K2O hatnak; ezen három alkotórész összegének növekedésével a. mullittartalom csökken. Ezen folyósítószerek koncentrációjának növekedése a mullitmentesség előnye mellett az üvegfázis viszkozitáscsökkenésének és benne a kicserélhető ionok mennyisége emelkedésének hátrányával jár. Mindkét jelenség ugyanolyan mértékben csökkentené a téglák ellenállását a kemenceolvadékkal szemben, mint a mullit bomlásakor fellépő üvegfázis. Valamely tűzálló tégla élettartama akkor válik kielégítővé, ha az üvegfázisban a lehető legkevesebb folyósítószer van. A mineralizátor-tartalomnak az az alsó határa, amelynél mullit többé már nem kristályosodik ki, a találmány szerint y = 0,072 x + 0,25 értéknél van, ahol y a tégla vegyelemzésével meghatározott CaO + Na2Ü + K2O összeget százalékban, x pedig az üvegfázis százalékos mennyiségét jelenti. Mivel az üvegfázis összetétele elemzéssel nehezen meghatározható, ezt az x = 1,2 (100 — z) képlet alapján számítással állapítjuk meg, ahol z a végy elemzéssel megállapított százalékos timföldtartalmat jelenti. Ennek a határnak betartásával, illetőleg túllépésével olyan téglákat kapunk, amelyek mullitot nem, illetőleg 3%-nál nem nagyobb mennyiségben tartalmaznak. Ha az y-érték ennél kisebb, mullit keletkezik, amelynek koncentrációja az y-határtól való távolodással együtt nő, úgy, hogy példának okáért az y-értéktől történő 1,6%-os eltérés esetén adott esetben már 97% mullit keletkezhet. Az ]. alatt csatolt táblázat függőleges 14 oszlopa folyékony olvadékból öntött kádtégla tizenegy példáján mutatja be az y-értéktől való eltéréseket, a függőleges 17 oszlop pedig a tégla mullitrészletének az újbóli felfűtés utáni mennyiségét tűrteti fel. A két oszlopot összehasonlítva, a talál-