186842. lajstromszámú szabadalom • Eljárás olvasztott krómmullit tűzálló anyag előállítására
1 A találmány tárgya új eljárás olvasztott krómmullit tűzálló anyag előállítására. Közelebbről a találmány tárgya eljárás olyan krómmullit tűzállóanyag előállítására, amely nagy hőlökésállósága és nagy korrózióállósága folytán jól alkalmazható égető, hőkezelő és hőhasznosító berendezések tűzálló anyagként. Mint ismeretes, a vas és acélkohászatban és az üveggyártásban használatos berendezésekben, továbbá más különféle hőhasznosító berendezésben, így például regenerátor kamrákban elteriedten használnak mullit alapú tűzálló szemcsékből készített alakos idomokat, tűzálló masszákat és tűzálló habarcsokat. Ezekkel az anyagokkal szemben egyre szigorúbb követelményeket támasztanak a technológiai fejlődés folytán. így megkövetelik, hogy a tűzállóanyag magasabb hőmérsékleten is tűzálló és korrózióálló legyen, és nagyobb hőmérsékletváltozást is elviseljen károsodás nélkül. A felsorolt technológiai igények miatt megkövetelik természetesen azt is,hogy a tűzállóanyag tömör, egyenletes szövetszerkezetű legyen. Ismeretes, hogy a kromoxid növeli a mullit alapú tűzállóanyagok tömörségét, korrózióállóságát cshőlökésállóságát. Ezért a szemcsés mullithoz krómércet kevertek, és így készítettek belőle tűzálló terméket. Az így előállított tűzálló termékek valóban jobban ellenállnak a korróziónak és a hirtelen hőmérsékletváltozásnak, mint a krómoxidot nem tartalmazó termékek, hátrányuk azonban, hogy szövetszerkezetük inhomogén, aminek következtében tartósságuk nem kielégítő. Az egyetlen szerkezet következtében az alapanyagba bevitt kromoxid korántsem javítja a termék sajátságait olyan mértékben, amennyire az elméletilegelvárható volna. A találmány célja, hogy olyan eljárást biztosítson, amelynek segítségével egyenletes szövetszerkezetű, jó tűzállóságú, jó hó'lökésállóságú és jó korrózióáUóságú tűzálló anyagot lehet előállítani. Vizsgálataink során azt találtuk, hogy az említett célt elérhetjük, ha 0,6 súly%-nál, előnyösen 03 sűly%-ná] kevesebb Na2 O-t tartalmazó timföldet, kvarchomokot és legfeljebb 5 mm szemnagyságú nyers vagy dúsított krómércet vagy krómoxidot 71—75 súlyrész Al203-nak, 21—24 súlyrész Sitinek és 3—6 súlyrész Cr203-nak megfelelő mennyiségben összekeverünk, homogenizálunk, a homogén keveréket megolvasztjuk, és a homogén olvadékot legalább 200 “C/óra kezdeti és az első négy órában legalább 100 °C/óra sebességgel lehűtjük, majd a lehűlt öntvényt kívánt esetben ismert módon felaprítjuk és/vagy megőröljük. A találmány alapja az a felismerés, hogy az imént említett módon a krómdioxidot beépíthetjük a mullit kristályszerkezetébe, aminek következtében a króm - mint a kristályrács alkotóeleme — tökéletesen kifejti tűzállóságot, hőlökésállóságot és korrózióállóságot növelő hatását. Ez az eredmény annál is inkább váratlan, mert ismert, hogy a mullit legfeljebb 8% alumíniumhoz közelálló idegen iont képes rácsszerkezetébe felvenni, így a króm nagymértékű beépülésére —különösen a kiindulási anyagok nagy vastartalma miatt - aligha lehetett számítani. ' Aluminiumoxid forrásként bármilyen timföldet, így technikai timföldet is használhatunk, feltéve, hogy annak nátriumoxid tartalma a 0,6 súly%-ot nem haladja meg. Előnyösen azonban úgynevezett nátronszegény timföldet használunk, amelynek Na2 O tartalma 03% vagy annál kisebb. A timföldben 2 levő egyéb szokásos szennyezések közömbösek a találmány szerinti eljárás szempontjából. A krómoxidot biztosíthatjuk nyers vagy dúsított krómérccel, de használhatunk mintegy 97-99% tisztaságú krómoxidot is. A nyers .krôm&c általában 45- -50 súly% Cr203 mellett 13-18 súly% Fe203-ot, 8-14 súly% Al203-ot, 3-7 súly% Si02-ot, 0,4-13 súly% CaO-ot és 16-22 súly% MgO-ot tartalmaz, míg a találmány szerinti eljárásban előnyösen használható dúsított krómércben a felsorolt összetevők aránya a következő:Cr203 57-60 súly%, Fe203 12-15 súly%, A1203 7-11 súly%, Si02 1-3 súly%,CaO 03-1,0 súly% és MgO 14-14 súly%. Akrómoxid tartalmú alapanyagot 5 mm-nél kisebb szemcsék alakjában keverjük hozzá a többi kiindulási anyaghoz, így azt, ha szemcséi nagyobbak, előzetesen 5 mm-nél kisebb szemcsék alakjában keverjük hozzá a többi kiindulási anyaghoz, így azt, ha szemcséi nagyobbak,előzetesen 5 mm-nél kisebb szemcsenagyságúra aprítjuk. A találmány szerinti eljáráshoz használhatunk bármilyen kereskedelemben kapható kvarchomokot. A kvarchomok vastartalmú Fe203-ban kifejezve 02%ná! kisebb, alumíniumtartalma Al203-ban kifejezve mintegy 0,6-1,2 súly%, míg Si02 tartalma 97-99 súly%. A kiindulási anyagokat összekeverjük és gondosan homogenizáljuk, majd olvasztókemencében megolvasztjuk. Lényeges a találmány szempontjából a homogenitás biztosítása, mert csak így állíthatunk elő egyenletes szövetszerkezetű terméket. Ezért kell a kromoxid tartalmú kiindulási anyagot az említett szemnagyságúra aprítani, a kiindulási anyagokat gondosan összekeverni és az olvasztást úgy vezetni,hogy közben az anyag homojgnitása megmaradjon. Ezért az olvasztást célszerűen ívfénykemencében végezzük mintegy 260 V feszültség mellett legalább 1000 kW, általában 1100-1500 kW terheléssel. Gondosan kell ügyelni az olvadék lehűtésére is. Ezért a mintegy 1900—2000 °C hőmérsékletű olvadékot célszerűen egy vízhűtéses acélöntő üstben hűtjük le szobahőmérsékletre. A kívánt minőségű termék előállításának feltétele az intenzív hűtés. Ezt a szokásos acélöntő üstökben levegő — illetve vízhűtéssel biztosíthatjuk. Az első órában 280—200 °C/óra, a 2-5. órában 200-100 °C/óra sebességgel hűtjük az olvadékot, a hűtési sebességet fokozatosan csökkentve. Előnyösen úgy járunk el, hogy az öntés utáni második órában legalább 150, a harmadik órában legalább 120, a negyedik és ötödik órában legalább 100 °C/óra sebességgel, majd a továbbiakban a 6-12. órában 100-60, a 13-24. órában pedig 60—40 “C/ /óra sebességgel hűtjük. A kihűlt olvadékot ezután a felhasználói igényeknek megfelelő szemnag/ságúra aprítjuk, illetve őröljük. Ehhez a művelethez a szokásos törőgépeket és malmokat használjuk. Célszerűen úgy járunk el, hogy az olvadékot előbb törőgépen néhány kg-os darabokra aprítjuk, majd malomban 3 mm-nél kisebb szemcsenagyságúra őröljük. Az így kapott termék 66-76 súly% Al2 03-ot, 19- -24 súly% S02 -ot és 33-6,0 súly% Cr2 03-ot tartalmaz, vastartalma Fe203-ban kifejezver, 0,1—23 súly%. A termék 95—97% kristályos és 3—5% amorf fázist tartalmaz. A kristályos fázis alfa-alumíniumoxid-tartalma 3-5%, a többi a mullit kristályra jellemző ásványtani tulajdonságokkal rendelkezik. A krómionok a termék mullitrácsába vannak beépülve, 186342 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
