ZELEZARSKI ZBORNIK
IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETNIK III	DECEMBER 1969	ŠT. 4
DK: 666.76 ASM/SLA: RMh
Priprava in uporabnost korundnih opek v metalurgiji
mag. Rajko Kejžar, dipl. inž. Železarna Jesenice
Pri poizkusih priprave kompaktnih korozijsko odpornih korundnih izdelkov, ki so v članku opisani, smo ugotovili, da je za dosego zadovoljive plastičnosti korundne mase potrebno dodati 15 nt. °/o surove gline Blatuša, za dobro sintranje pri temperaturi 14000 C pa še ustrezne količine fosfatov. Visoko gostoto korundnih izdelkov smo dosegli s tako izbiro granulacijske sestave, pri kateri je bila teoretično izračunana količina manjših zrn ravno tolikšna, da je zapolnila prazne prostore med večjimi zrni.
Taki kompaktni sintrani korundni izdelki z visokim procentom AI2O3 (ca. 85%) so primerni za obzidavo zelo obremenjenih mest, ki so podvržena kombinirani obremenitvi — istočasnim toplotnim, mehanskim in korozijskim vplivom.
UVOD
Nenehen razvoj novih tehnoloških postopkov izdelave in obdelave jekel, vedno ostrejše zahteve glede njihove kvalitete in težnja po neprestanem povečevanju storilnosti postavljajo pred industrijo ognjeodpornih proizvodov vedno nove in vse ostrejše zahteve. Klasični materiali, kot šamot, sili-ka, magnezit itd., ne ustrezajo več v celoti vse pestrejšim zahtevam metalurgije, težnja po čim-večji storilnosti pa ne dopušča več dolgotrajnih popravil. Da bi zadostila zahtevam metalurgije, je industrija ognjeodpornih proizvodov pričela razvijati visoko kvalitetne taljene in sintrane izdelke na bazi korunda, magnezita, mulita itd., najrazličnejše nabijalne mase, ognjeodporne betone in mase za vroča popravila peči.
Zelo dobra obstojnost korunda pri višjih temperaturah, ob istočasnem korozijskem delovanju bazične žlindre ali pa Fe oksidov (škaja), je bila osnoven razlog za razvijanje novih korundnih pro-
izvodov za potrebe metalurgije, in to zaradi visoke cene korunda, predvsem za toplotno, mehansko in korozijsko najbolj obremenjene dele metalurških naprav.
Odpornost sintranih korundnih proizvodov proti kemičnim korozijskim vplivom bazične žlindre je predvsem odvisna od procenta A1203 in poroznosti. S povečano vsebnostjo procenta A1203 se zmanjšuje količina steklaste faze, ki je od vseh sestavin opeke najmanj odporna proti nagrizanju žlindre. Z zmanjšano poroznostjo pa se zmanjša kontaktna površina med žlindro in opeko.
Ognjeodpornost korundnih proizvodov je odvisna od procenta A1203 in dodatka talil za izboljšanje sintranja.
Sintrani korundni proizvodi, odporni pri visokih temperaturah proti mehanskim in korozijskim vplivom, morajo biti gosti, kompaktni produkti z visoko trdnostjo, majhno poroznostjo, visokim procentom A1203 in čim manjšo količino steklaste faze.
TEORETSKE OSNOVE IZDELAVE
KOMPAKTNIH KOROZIJSKO ODPORNIH
KORUNDNIH PROIZVODOV
1. Sistem A1203 — Si02
Izdelava sintranih korundnih izdelkov bazira na vezanju zrn korunda z malimi količinami gline in vezivnih dodatkov v trdno kompaktno celoto. Osnovna sestavna dela korundnih proizvodov sta A1203 in Si02.
Iz faznega diagrama A1203 — Si02 je razviden potek reakcij vezivnega materiala (običajno glina) in reakcij, ki nastopajo med korundom in glino.
Mineraloška sestava korundnih proizvodov je torej: korund, mulit, tridimit in steklasta faza.
Sistem Si02 - Al203
o
S
S <b
1800
1600
1400
										
		Tati	na						(orur	id
Kris -h tat	obal ina	t					■h ta		Ima	
1713/	v		Mu	tit+t	ilina				Korii	•nd
V									i-Mu	it
	Kr	istob	al i t-h	Mula				/55	5 "C	
	Tri	limit	+ M	ulit						
O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Si02	(ut. %)
Diagram št. 1
Evtektična točka sistema Si02 — A1203 — torej zmesi mulita in Si02 — je pri temperaturi 1595° C, vendar nastopijo pri običajnih glinah prvi znaki taljenj že pri ca. 1000° C. Navadne gline vsebujejo namreč poleg Si02 in A1203 še talila, kot n. pr. okside alkalij, CaO in Fe — okside, ki tvorijo evtektike s tališčem pri ca. 1000° C.
2. Veziva
Da pridejo pri korundnih proizvodih ugodne lastnosti korunda kot kemijsko zelo težko reaktivne komponente čimbolj do izraza, mora biti dodatek vezivnih sredstev čim manjši. Ker torej ne smemo dodati takih količin gline kot pri izdelavi samotnih opek (prevelik dodatek gline bi bistveno poslabšal korozijsko odpornost korundnih izdelkov — odplakovanje korundnih zrn iz korundne mase), moramo poleg malih količin surove gline, ki so nujno potrebne za oblikovanje, dodati ko-rundni masi po potrebi še lepila za utrditev izdelka v surovem stanju in dodatke za izboljšanje sintra-nja (za povečanje količine steklaste faze pri temperaturah žganja izdelkov).
a)	Gline
Za izdelavo korozijsko odpornih korundnih izdelkov dodamo le toliko surove gline, kolikor je nujno potrebno, da lahko izdelke oblikujemo. Po ugotovitvah D. N. Polubojarinowa je za pripravo izdelkov enostavnih oblik potrebno le 10 ut. % surove gline, za pripravo izdelkov kompliciranih oblik pa 15 ut. %.
b)	Lepila za utrditev izdelkov v surovem stanju
V ta namen se v tehniki uporabljata v glavnem le melasa in sulfitna lužnica.
Te snovi pri žarjenju zgore ter tako povečujejo poroznost izdelkov. Uporabljati jih moramo le v malih količinah, če pa je mogoče, se jim moramo
izogniti. Primernejše so za površinske premaze — utrditev robov takoj po oblikovanju.
c) Dodatki za izboljšanje sintranja
Vezanje zrn na osnovi sintranja poteka v bistvu na dva načina: z difuzijo in z nastankom steklaste faze.
Z difuzijo atomov med sosednjimi kristali nastopi vraščanje kristalov v trdem stanju. Hitrost vraščanja je neposredno odvisna od temperature in nepravilnosti, ki so v kristalnih mrežah dveh sosednjih kristalov.
Nepravilnosti v kristalni mreži
AI2O3
O •	o	• O	I °	•
• o	• k	o —	I k	o
o •	i	• o	1 o	•
• —o	o	o-*	o •	o
o •	9	• o	• o	•
• o	t •	o •	o •	o
o
O
O
Skica št. 1
Običajne nepravilnosti v kristalni mreži so sledeče:
—	atom ne zasede svojega mesta in ostane prazno mesto v kristalni mreži,
—	atom se vrine na napačno mesto v kristalni mreži.
Posledica vrinjenega atoma je razmik atomov, posledica praznega mesta pa zbližanje atomov v kristalni mreži. Defekt praznega mesta se širi v okolico in atomi v takem defektnem kristalu lažje zapuste svoja mesta v kristalni mreži. Difuzija snovi v trdnem stanju je pri takih kristalih znatno lažja. Vraščanje kristalov nastopi običajno pri 0,8 T — tališča, pri nekaterih kristalih pa celo pri 0,7 T — tališča.
Vezanje zrn materialov z visokim tališčem (korund) je pri sorazmerno nizkih temperaturah (okoli 1400°C in manj), ko je vraščanje kristalov zaradi difuzije snovi v trdnem stanju še neznatno, omogočeno z nastankom steklaste faze, ki pri temperaturi žganja kot gosta viskozna tekočina oblije zrna in jih poveže v trdno kompaktno celoto.
Navadna glina vsebuje vedno poleg Si02 in A1203 še večje ali manjše količine primesi talil, kot so alkalijski oksidi, CaO in FeO. Pri žganju zaradi taljenja dvo in trokomponentnih evtektikov nastaja steklasta faza.
Za sintranje gline so pomembne sledeče evtek-tične točke trokomponentnih sistemov: (glej tabelo št. 1.
Tabela št. 1
Krivulje za izbiro granulaci/ske sestave
Sistem	Tališče evtektika
Si02 — A1203 — K,0	985° C
Si02 — A1203 —- Na20	1050° C
Si02 — A1203 — CaO	1170° C
Si02 — A1203 — BaO	1175° C
Si02 — A1203 — MgO	1345° C
SiO, — A1203 — FeO	1073° C
Pri izdelavi korundnih proizvodov pa zaradi uporabe malih količin gline ne zadostuje za vezanje zrn pri žganju na 1400° C le steklasta faza, ki nastane zaradi primesi, ki so že v glini, temveč moramo še posebej dodati talila, da tako povečamo količino steklaste faze. Kot taki dodatki služijo alkalijski oksidi, hidroksidi, vodno steklo, okensko steklo itd.
Za znižanje točke sintranja uporabljamo tudi dodatek P205, ki je zaradi majhnega ionskega radija P — iona (0,35 A) in visokega naboja (+5) boljši steklotvorec kot Si — ion, ki ima ionski radij 0,39 A in naboj + 4. Temu ustrezno so tudi točke tališč alkalijskih in zemljoalkalijskih fosfatov nižje od točk tališč ustreznih silikatov (glej tabelo št. 2).
Tabela št. 2
Spojina	Tališče	Spojina	Tališče
K20. PA-	798° C	K,0 . Si02	976° C
Na20 . P2Os	619° C	Na20 — Si02	1089° C
2 Na,0 . P205	880° C	2 Na20 . Si02	1120° C
CaO . P205	975° C	CaO . Si02	1540° C
2 CaO . P205	1230° C	2 CaO . Si02	2130° C
P205 lahko dodajamo kot fosforno kislino, alka-lijske fosfate, kalcijev fosfat in kot aluminijev fosfat.
3. Granulacija
Kemijska korozijska odpornost proizvodov je v veliki meri odvisna od poroznosti, to je od velikosti kontaktne površine proizvoda z žlindro. Pri izdelavi zelo gostih proizvodov z malo odprtih por, torej z majhno kontaktno površino, ki imajo tudi malo steklaste faze, kot je to primer pri korundnih izdelkih, je granulacijska sestava osnovnega pomena.
a) Izbira granulacije na podlagi eksperimentalno določenih krivulj
K. Litzow je na osnovi poizkusov določil najprimernejšo granulacijsko sestavo zrn za izdelavo gostih šamotnih izdelkov. V diagramu št. 2 je to krivulja — 1. Krivulja — 2 pa predstavlja najprimernejšo granulacijsko sestavo za izdelavo betona, ki jo je eksperimentalno določil Fuller.
b) Izbira granulacije na podlagi računov zapolnitve praznih prostorov
Zelo goste izdelke dobimo tako, da prazne prostore, ki nastanejo med delci približno enake velikosti, zapolnimo z bistveno manjšimi delci. Le, če je razlika v velikosti med posameznimi delci bistvena, teže manjši delci pod vplivom zunanjih sil k zapolnitvi praznih prostorov med večjimi delci.
S predpostavko, da imajo zrna obliko krogle, ne naredimo pri sestavljanju korundnih zrn bistvene napake. Korundna zrna so po drobljenju nepravilna telesa z mnogo ploskev ter so običajno v geometrijskem pogledu še najbliže krogli.
S predpostavko, da imajo zrna obliko krogle, smo bistveno poenostavili matematične izpeljave ob računanju diagramov poroznosti sistema s tremi dimenzijsko bistveno različnimi frakcijami pri dveh ekstremnih postavitvah zrn: postavitvi zrn z maksimalno (kocka) in minimalno (tetraeder) poroznostjo. V trofrakcijskem diagramu poroznosti (groba — srednja — fina zrna) dobimo tako prostor, ki ga omejujeta dve ploskvi, ki predstavljata ekstremne poroznosti pri postavitvi zrn v obliki kocke in tetraedra. Pri idealnem pomeša-nju frakcij mora biti poroznost izdelka vedno med obema ploskvama, in to odgovarjajoče granulacij-ski sestavi. Nikoli ne dobimo le ene postavitve zrn, temveč vedno kombinacijo več postavitev zrn. Na to, katere postavitve zrn je v nekem izdelku več, vplivajo predvsem zunanje sile. Po Le Chateliero-vem principu bo v izdelku pri višjih pritiskih oblikovanja zavzelo več zrn postavitev v obliki tetraedra.
Postavitev zrn v obliki kocke.
cfi
N oo
S-Š
<-J V)
20
lLitzowa krivulja 2Fullerjeva krivulja
3.0 4.0 5.0 Velikost zank pri situ (mm) za krivuljo!
1111
0 123 45	10	15	20
Velikost zank pri situ(mm) za krivuljo2
Diagram št. 2
Skica št. 2
Izračun poroznosti pri postavitvi zrn enake velikosti v obliki kocke:
V vsako smer je po »z« kroglic Vseh kroglic je »z3«
4 n r3	4 n:
Volumen kroglic: Vk = z3. —-— = (z r)3. -—
Volumen zavzetega prostora: Vp=(2rz)3 = = (z r)3. 8
% poroznosti (kocka) =
vP-vk
v„
. 100 =
(1 --—). 100 = 47,7 %
6
% poroznosti (kocka) = 48 % Postavitev zrn v obliki tetraedra.
Skica št. 3
Izračun poroznosti pri postavitvi zrn enake velikosti v obliki tetraedra:
V vsako smer je po »z« kroglic Vseh kroglic je »z3«
Volumen kroglic: Vk = (zr)!
4 -K 3
lice
Volumen zavzetega prostora: Vp = a . b . c »a« — dolžina prostora, ki ga zavzemajo krog-
a = z . 2 r
»b« — širina prostora, ki ga zavzemajo kroglice b = z . v; v = višina enakostraničnega trikotnika
b = z . r
»c« — višina prostora, ki ga zavzemajo kroglice c = z . V; V = višina tetraedra

Volumen zavzetega prostora: Vp = a . b . c = = (zr)3. 4 V2
Vp-Vk
% poroznosti (tetraeder) =-----------. 100 =
(1 —
-) . 100 = 26 %
3 V2
% poroznosti (tetraeder) = 26 %
Rezultati izračunov poroznosti za obe ekstrem-ni postavitvi zrn, ki so potrebni za konstrukcijo teoretičnih trofrakcijskih diagramov poroznosti, so podani v tabeli št. 3.
Podana tabela je osnova za konstrukcijo obeh trofrakcijskih diagramov na strani 246, pri katerih konstruirani ploskvi predstavljata ekstremne poroznosti (glej diagram št. 3 in diagram št. 4).
Ta dva teoretično izračunana diagrama poroznosti za sistem s tremi dimenzijsko bistveno različnimi frakcijami sta osnova za izbiro granula-cijske sestave za izdelavo kompaktnih gosto pakiranih izdelkov z nizko poroznostjo. Pri idealnem pomešanju frakcij mora biti poroznost vedno med obema ploskvama. Območje, v katerem bo poroznost neke sestave frakcij, določata prebodišči ploskev s premico, ki predstavlja sestavo frakcij. Kje na daljici, ki nastane med prebodiščema, bo ležala točka, ki določa dejansko poroznost izdelka, pa je odvisno od zunanjih sil, to je od količinskega razmerja med postavitvijo zrn v obliki kocke, tetraedra in ostalih vmesnih oblik (Le Chatelier).
Izbira granulacijske sestave za izdelavo kompaktnih gosto pakiranih izdelkov je prikazana v trofrakcijskem diagramu (glej diagram št. 5). Ta je kombinacija obeh ekstremnih oblik postavitev zrn. Na njem so označena področja teoretično najprimernejših granulacijskih sestav za izdelavo kompaktnih gostih izdelkov z nizko poroznostjo.
Dvakrat črtkano polje predstavlja področje granulacijskih sestav sistema s tremi dimenzijsko bistveno različnimi frakcijami, ki dajo pri idealnem pomešanju po oblikovanju izdelke s poroznostjo od 5 % (postavitev zrn v obliki tetraedra) do 15 % (postavitev zrn v obliki kocke).
o/o sr. fr.	0	10 20 30 40 50 60 70 80	90 100
0 % grobe frakcije
% por. (kocka)	48	45,4	42,4	39,3 35,7 31,6 26,9 25,6 35 42,1 48
%por. (tetr.)	26	23,9	21,9	19,7 17,4 14,9 12,3 9,5 7,4 18,0 26
10 % grobe frakcije
% por. (kocka)	45,4	42,4	39,3	35,7 31,6 26,9 21,7 30,8 39,0 45,4
% por. (tetr.)	23,9	21,9	19,7	17,4 14,9 12,3 9,5 6,6 15,3 23,9
20 °/o grobe frakcije
% por. (kocka)	42,4	39,3	35,7	31,6 26,9 21,7 26,1 35,8 42,4
% por. (tetr.)	21,9	19,7	17,4	14,9 12,3 9,5 6,6 12,8 21,9
30 % grobe frakcije
% por. (kocka)	39,3	35,7	31,6	26,9 21,7 20,6 31,1 39,3
% por. (tetr.)	19,7	17,4	14,9	12,3 9,5 6,6 9,9 19,7
40 % grobe frakcije
% por. (kocka)	35,7	31,6	26,9	21,7 15,6 26,5 35,7
0/opor. (tetr.)	17,4	14,9	12,3	9,5 6,6 7,0 17,4
50 % grobe frakcije
% por. (kocka)	31,6	26,9	21,7	15,6 21,3 31,6
% por. (tetr.)	14,9	12,3	9,5	6,6 3,9 14,9
60 °/o grobe frakcije
% por. (kocka)	26,9	21,7	15,6	15,0 26,9
% por. (tetr.)	12,3	9,5	6,6	3,4 12,3
70 % grobe frakcije
% por. (kocka)	25,6	25,6	25,6	25,6
% por. (tetr.)	9,5	6,6	3,4	9,5
80 °/o grobe frakcije
% por. (kocka)	35,0	35,0	35,0
% por. (tetr.)	7,4	7,4	7,4 90 % grobe frakcije
% por. (kocka)	42,1	42,1
% por. (tetr.)	18,0 18,0
Enkrat črtkano polje predstavlja področje gra-nulacijskih sestav sistema s tremi dimenzijsko bistveno različnimi frakcijami, ki dajo pri idealnem pomešanju po oblikovanju izdelke s poroznostjo od 10 % (postavitev zrn v obliki tetraedra) do 20 % (postavitev zrn v obliki kocke).
Na osnovi trofrakcijskih diagramov poroznosti je razvidno, da je za dosego kompaktnih izdelkov teoretično najprimernejša sledeča granulacijska sestava:
Groba frakcija (korund 2—3 mm)	55 %
Srednja frakcija (korund 0,25—0,5 mm) 30 %
Fina frakcija (korund ciklon)	15 %
Nemogoče pa je doseči idealno pomešanje frakcij, zato je praktično najprimernejša granulacijska
sestava za dosego kompaktnih izdelkov premaknjena nekoliko v korist finih frakcij in je sledeča: Groba frakcija (korund 2—3 mm)	50 %
Srednja frakcija (korund 0,25—0,5 mm) 30 % Fina frakcija (korund ciklon)	20 %
Za omenjene velikosti korundnih zrn smo se odločili zato, ker je za izdelavo abraziv najprimernejša velikost zrn 1—2 mm, ki smo jo izpustili ter za izdelavo korundnih opek uporabili le bolj groba in bolj fina korundna zrna, ki jih pri drobljenju vedno dobimo.
Glino, ki je sestavljena iz izredno finih delcev (pod 20 pO, lahko štejemo tudi za četrto frakcijo, ki naj zapolni prazen prostor med korundnimi frakcijami. Pri pomešanju surove gline z ovlaže-
Diagram št. 3
nimi korundnimi zrni surova glina najprej korundna zrna obleče, pri oblikovanju pa se delno (odvisno od pritiska) stisne v prazne prostore med korundna zrna. Pri granulacijski sestavi v področju enkrat črtkanega polja je delež praznih prostorov ca. 10—20 %. Ker se le del gline stisne v prazne prostore med korundna zrna, je potrebno vzeti več surove gline, kot je je teoretično potrebno za zapolnitev praznih prostorov.
Pri računanju utežnih razmerij dodatka korundnih frakcij in gline moramo upoštevati razliko v specifični teži med glino in korundom (razmerje specifičnih tež glina : korund = ca. 2 : 3). Običajen dodatek surove gline je ca. 10—15 utežnih procentov.
4. Kemična korozija šamotov (nagrizanje)
a) Vpliv sestave korozijskega medija (žlindre) na kemično korozijo
Kemična sestava žlindre je bistvenega pomena za kemično korozijo ognjeodpornega materiala.
Sledeči formuli jasno kažeta vplive posameznih komponent žlindre na intenziteto nagrizanja šamotov.
Za tehnične bazične plavžarske žlindie velja
sledeča formula: K1500 °C =
7 CaO + 4 MgO + 4 FeO + 3 MnO
= 1>° • ., „______—-mm
A1203 + 2 Si02 + 0,5 Fe203 + 2,5 P205
Oksidi so izraženi v utežnih procentih.
Za bazične Fe oksidne žlindre velja naslednja formula:
v or _ 10 (PbO) + 8 (Cu20) + 7 (BaO) + (Ni203) + l,6(Al203) + l,6(Si02) +
+ 6(CaO) + 5 (MgO) + 4(SnO) + 3(FeO) + + 2,2 (Fe203 + 3 (ZnO) + 5 (Sb205) + + 3 (NiO) + 2 (MnO) + 14 (Sn02) + 18 (Cr20^mm
Oksidi so izraženi v molskih procentih.
Vplive kemične sestave žlindre na nagrizanje samota lepo prikazuje diagram št. 6.
V diagramu korozija bazične CaO žlindre je prikazano, da alkalije učinkujejo na korozijo ša-mota podobno kot P205 in Ti02. To si razlagamo z visoko tvorbeno toploto alkalijskih silikatov, zaradi katere manj disociirajo kot drugi silikati in zato ne povzročajo korozije.
Korozija bazične CaO -žlindre
Korozija bazične Fe - oksidne žlindre
Vpliv 44O3 na korozijsko odpornost šamotov
O TO 20 30 40 50 Mol. %
Diagram št. (
Tvorbene toplote nekaterih silikatov so sledeče:
Na20 . Si02 CaO . Si02 FeO . Si02 MnO . Si02 ZnO . Si02
97,85 kal 19,3 kal 10,0 kal
5.4	kal
2.5	kal
3 6
? 5
Z <
n 3
e 3 š 2 i
o
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Mol. %
V primeru, da alkalije niso vezane na silikat, temveč so proste, pa povzročajo močno korozijo.
b) Vpliv kemične sestave in fizikalnih lastnosti Samota na kemično korozijo
Izreden pomen sestave samota (%A1203) in njegove kompaktnosti (% poroznosti) kažeta sledeča diagrama: (glej diagram št. 7)
Visok procent A1203 in nizka poroznost je pri pripravi izdelkov na bazi Samota pogoj za dobro korozijsko obstojnost.
PRAKTIČNA PRIPRAVA IN LASTNOSTI KOMPAKTNIH KOROZIJSKO ODPORNIH KORUNDNIH PROIZVODOV
SUROVINE, KI SMO JIH UPORABLJALI PRI
PRIPRAVLJANJU KORUNDNIH PROIZVODOV
(glej tabele št. 4, 5, 6 in 7)
I. PRIPRAVA KORUNDNIH IZDELKOV
1. Izdelava probnih teles
a) Priprava mase
Pri pripravi korundne mase je zelo pomemben vrstni red mehanskih operacij. Goste korozijske odporne izdelke pripravljamo z malo surove gline (ca. 10—15 ut %), zato je bistvenega pomena, da je čim enakomerneje porazdeljena med korundnimi zrni. Tako enakomerno porazdelitev dosežemo najenostavneje tako, da najprej ovlažimo korundna zrna ter šele za tem pomešamo s fino zmleto sušeno surovo glino. Pri takem poteku dela se korundna zrna enakomerno obdajo s surovo glino.
1 1 1
iiii
>50 >44 >42 % %	% %% % (15
% Alfi,
Vpliv poroznosti na korozijsko odpornost šamotov
% poroznosti
Velikost krogov je proporcionalna številu poiskusov, ki predstavljajo določeno točko krivulje
Diagram št. 7
Model za stiskanje probnih teles
Model za ročno nabijanje probnih teles
!			
	z	■	
	z		>
	*	|	*
		i	/ /
		jisJ <t>55	
m\
155,
m
fse mere so v mm
Skica št. 4
Tabela št. 4		Elektro taljeni korund		iz tovarne	dušika Ruše			
Kemična analiza:		A1A 0/0	SiO, o/o	FeA 0/0	Ti02 o/o	CaO o/o	MgO O/o	S %
Korund 2—3 mm		88,78	8,00	0,60	1,26	0,06	0,50	0,056
Korund 0,25—0,5 mm		91,97	4,80	0,66	1,29	0,05	0,43	0,043
Korund ciklon		90,30	3,70	1,64	2,80	0,10	0,86	0,072
Tabela št. 5		Recikel korund iz		tovarne dušika Ruše				
Kemična analiza:		A1A 0/0	Si02 o/o	FeA %	Ti02 O/o	CaO o/o	MgO O/o	S %
Korund 2—3 mm		89,45	3,10	2,08	2,43	1,12	0,16	0,049
Korund 0,25—0,5 mm		87,61	3,96	2,88	2,36	1,35	0,16	0,049
Korund ciklon		91,69	2,10	1,28	2,64	1,12	0,16	0,057
Tabela št. 6			Surove gline					
Kemična analiza:	Si02 %	A1A O/o	Fe203 o/o	CaO %	MgO %	TiO; o/o	žaro izg. %	SK
Brežice	46,20	32,84	2,89	1,34	0,88	1,13	10,2	28/29
Blatuša	57,20	29,37	1,62	0,90	0,80	1,14	6,5	28
Rudovci	47,20	32,54	2,45	1,00	0,88	0,58	13,2	33
Vrbica	54,96	29,78	1,90	0,78	0,24	1,17	10,4	32/33
Češki Brod	43,28	36,82	1,38	0,90	0,72	1,66	14,4	33/34
Tabela št. 1		Surovi fosfat	iz kemične tovarne		v Hrastniku			
Kemična analiza:								
CaO P ,05 % %		RA °/o	SiO, %	MgO %	F O/o		vlaga o/o	zaro izg. %
50,88 39,53		1,93	1,43	0,81	2,25		0,06	0,15
Enakomerno porazdelitev dodatkov za izboljšanje vezanja (talila, lepila) zagotovimo tako, da vodotopne dodatke raztopimo v vodi, ki jo uporabimo za navlaženje korundne mešanice, trdne dodatke pa sušene, fino zmlete temeljito pomešamo s sušeno, fino zmleto glino ter tako pripravljeno mešanico pomešamo z ovlaženimi korundnimi zrni.
b) Oblikovanje
Priprava valjčkov (dimenzije 0 35 mm, h ca. 35 mm)
(glej skico št. 4)
V dobro namazan model smo nasuli 100 g korundne mase in stiskali na stiskalnici za določanje pritisne trdnosti v hladnem pod pritiskom 200 in 600 kp/cm2.
Za oblikovanje probnih teles z ročnim nabijanjem smo uporabljali nekoliko daljši model, zgornji del modela je služil kot vodilo batu pri nabijanju.
Korundne valjčke smo po ustrezni toplotni obdelavi uporabljali za določanje sledečih fizikalnih
karakteristik: ti. trdnosti, spec. teže, vol. teže, vpij. vode, poroznosti, Ta-točke, temp. sprememb, kvalitete sintranja in korozijske obstojnosti (večkratno žlindranje).
Priprava valjčkov z utorom (dimenzije valjčka 0 35 mm, h ca. 35 mm, dimenzije utora 0 12 mm, h 10 mm)
Valjčke z utorom smo izdelovali v istih modelih kot navadne valjčke in na popolnoma enak način. Oblikovanje utora smo dosegli z utisnjenjem konusa v korundno maso. Iz oblikovanega probnega telesa smo vtisnjen konus odstranili s pomočjo klina z navojem (glej skico št. 5).
Ta probna telesa smo po ustrezni toplotni obdelavi uporabljali za določanje najedanja žlindre.
Notranjo steno modela, obe ploščici in konus moramo pred nasipanjem korundne mase v model dobro namazati z oljem. Po oblikovanju (stiskanju ali nabijanju) tako znatno laže iztisnemo probno telo iz modela, odstranimo ploščici in konus.
Konus za oblikovanje utora
±8_
C\l
LO|
i>3
\M3
l/se mere so v mm
Skica št. 5
2. Izbira veziva
a) Izbira gline
Povezava korundnih zrn je pri pripravi kompaktnih trdnih korundnih izdelkov bistvenega pomena. Pri enaki pripravi probnih teles in enaki sestavi korundne mešanice je povezava korundnih zrn odvisna le od uporabljene surove gline in dodatkov za izboljšanje vezanja. Kot merilo za primerjanje kvalitete povezave korundnih zrn lahko v tem primeru uporabimo rezultate tlačnih trdnosti.
Na osnovi tlačnih trdnosti probnih teles, ki so bila izdelana z uporabo petih vrst surovih glin, smo izbrali najprimernejšo surovo glino za pripravo kompaktnih trdnih korundnih proizvodov.
Probna telesa (valjčki 0 35 mm, h ca. 35 mm) so bila izdelana iz korundne mase sledeče sestave: Korund	2—3 mm	50 %
Korund 0,25—0,5 mm	30 °/o
Sušena, fino zmleta surova glina 20 %
Vlažnost mase je bila 7 %, za vezanje v surovem stanju pa je bilo dodano 0,5 % conc. melase.
Probna telesa smo oblikovali s stiskanjem na 600 kp/cm2 ter jih po osušenju pri 105° C še 30 minut žgali na temp. 1400° C.
Tako pripravljena probna telesa so imela sledeče tlačne trdnosti: (glej tabelo št. 8)
Tabela št. 8
Uporabljena surova glina
Tlačna trdnost kp/cm2
Blatuša Brežice Rudovci Vrbica Češki Brod
396 212 115 212 195
Iz rezultatov tlačnih trdnosti je razvidno, da je surova glina Blatuša najprimernejša za izdelavo kompaktnih trdnih korundnih izdelkov.
Pri uporabi malih količin surove gline korundna zrna še niso trdno zasintrana v korundni masi. Dobro povezavo korundnih zrn dobimo šele s pravilno izbiro vezivnih dodatkov.
b) Dodatki za izboljšanje vezanja (sinlranje)
Enako kot v prejšnjem poizkusu smo tudi za ta poizkus izdelali probna telesa z uporabo surove gline Blatuša. Kot dodatek za izboljšanje sintranja smo dodali fosforno kislino.
Pripravili smo probna telesa s tremi različnimi dodatki fosforne kisline. V tabeli je podana tlačna trdnost in videz vzorcev, odvisnih od dodatka P2Os (glej tabelo št. 9).
Tabela št. 9
PA
ca. 0,8 ca. 1,6 ca. 3,2
Tlačna trdnost Opis prob. telesa kp/cm2
0 mm
573
lep
nabrekel zelo nabrekel
36 42 50
Probni telesi s ca. 1,6 in 3,2 % P205 sta imeli zaradi nabrekanja deformirani osnovni ploskvi ter zato nismo mogli določiti zanju realnih tlačnih trdnosti.
Pri uporabi fosforne kisline (ca. 1 % P205) kot dodatka za izboljšanje sintranja so korundna zrna trdno zasintrana v korundni masi. Prevelik dodatek fosforne kisline škoduje, ker pri pečenju povzroči nabrekanje. Kot najprimernejši se je pokazal ca. 1 % dodatek P205, ker pri sintranju izdelkov, ki so pripravljeni iz korundne mase z malimi količinami surove gline Blatuša (ca. 10—20 % ut.) še ne nastopi nabrekanje, tvori pa se že zadostna količina steklaste faze, ki poveže korundna zrna v trdno kompaktno celoto.
3. Izbira optimalnih pogojev za pripravo
korundnih proizvodov iz elektro taljenega korunda z uporabo surove gline Blatuša in fosforne kisline kot veziva
a) Vpliv sestave na kvaliteto korundnih izdelkov (uporaba korundnega ciklonskega prahu na račun manjšega dodatka surove gline)
Probna telesa smo pripravili iz sledečih sestav: (glej tabelo št. 10)
Tabela št. 10
ut.
ut. 9 b.
Korund 2—3 mm Korund 0,25—0,5 mm Korund ciklon Sušena, fino zmleta surova glina Blatuša
50 30
20
50 30 10
10
Vlažnost pripravljenih mas je bila 10 %, za vezanje v surovem stanju je bilo dodano 0,5 % conc. melanse, za izboljšanje sintranja pa 0,8 %
PA.
Probna telesa smo oblikovali s stiskanjem na 600 kp/cm2 ter po osušeniu pri 105° C še 30 minut žgali na temperaturi 1400° C.
Tlačne trdnosti izdelanih vzorcev so bile sledeče: (glej tabelo št. 11)
Tabela št. 11
Tlačna trdnost kp/cm2
a.
b.
573 1045
Zelo visoka trdnost izdelkov, izdelanih iz ko-rundne mase, sestave »b«, je posledica zelo kompaktne strukture izdelanega vzorca. Pri tej sestavi se z granulacijsko sestavo korundnih zrn zelo približamo teoretični granulaciji, ki po računih za-polnjenja prostorov pri idealnem pomešanju da najgostejše proizvode (glej tabelo št. 12).
V tem primeru dodana surova glina delno služi kot četrta frakcija za zapolnitev praznih prostorov med korundnimi zrni.
b) Vpliv vlage
Iz korundne mase, sestave »b« (z dodatkom ko-rundnega ciklonskega prahu), ki smo jo navlažili enkrat s 5 % vode, drugič pa z 10 % vode (dodatki za vezanje so enaki kot v prejšnjem primeru — 0,5 °/o koncentrirane melase in 0,8 % P205), smo pripravili probna telesa popolnoma enako kot v prejšnjem primeru.
Tlačne trdnosti izdelanih vzorcev so bile sledeče: (glej tabelo št. 13)
Tabela št. 13
Vlaga	Tlačna trdnost
°/o	kp/cm2
5	1185
10	1045
Manjši dodatek vlage ima za posledico trdnejšo in bolj kompaktno strukturo.
Voda, ki jo uporabljamo pri navlaženju korundne mešanice za dosego enakomerne porazde-
litve surove gline v korundni masi ter za izboljšanje plastičnosti surove gline in s tem tudi za izboljšanje oblikovalnosti korundne mase, je v surovem izdelku zelo fino porazdeljena. Pri sušenju in žganju odpari ter zapusti prazna mesta, s tem se poveča poroznost izdelka ter zmanjša njegova trdnost.
c) Izbira potrebne temperature pečenja
Za ta poizkus smo pripravili več probnih teles, valjčkov, dimenzij 0 35 mm, h 35 mm.
Probna telesa smo oblikovali pri pritisku 600 kp/cm2 iz korundne mase, sestave »b«.
Korund 2—3 mm	50 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	30 ut. %
Korund ciklon	10 ut. %
Surova glina Blatuša	10 ut. %
Vlažnost mase je bila 5 %, za vezanje v surovem stanju in izboljšanje sintranja pa je bilo dodano 0,8 % P205 v obliki fosforne kisline.
Po oblikovanju probnih teles pri 600 kp/cm2 in osušenju pri 105° C smo jih po 30 minut žgali pri različnih temperaturah.
Fizikalno kemijske lastnosti pripravljenih vzorcev so bile sledeče: (glej tabelo št. 14)
Tabela št. 14
Topi. obdelava	Tlačna trd. kp/cm2	Spec. teža g/cm3	Porozn. %
105	185	—	—
500	341	3,72	15,5
800	487	3,71	15,5
1000	487	3,71	15,5
1200	695	3,73	17,5
1300	1080	3,70	16,8
1400	1220	3,60	14,5
1500	1120	3,64	15,5
Pri uporabi dodatka fosforne kisline (0,8 % P205) za izboljšanje sintranja je najprimernejša temperatura žganja korundnih izdelkov 1400° C. Pri tej temperaturi dobimo goste kompaktne proizvode s čvrsto povezanimi korundnimi zrni.
Tabela št. 12
		Sestava kor. mase deli %		Izračunane sestave za dosego gost. izd. teor. gr. prakt. gr. °/o %	
Korund 2—3 mm	groba frakcija	50	56	55	50
Korund 0,25—0,5 mm	srednja frakcija	30	33	30	30
Korund ciklon	fina frakcija	10	11	15	20
4. Izbira optimalnih pogojev za pripravo korundnih proizvodov iz elektro taljenega korunda z uporabo surove gline Blatuša in surovega fosfata [ca. 90 °/o Ca3 (P04)2] kot veziva.
a)	Vzroki za nadomestitev fosforne kisline s surovim fosfatom
Pri navlaženju korundnih zrn s kislo raztopino fosforne kisline se razvijejo znatne količine žveplo-vodika (H2S), ki je strupen in neprijetno dišeč plin.
Razvijanje H2S pri učinkovanju kisline (fosfor-na kislina) na korundna zrna je posledica primesi kovinskih sulfidov, ki reagirajo s H3P04.
Če se iz celotne količine S razvije H2S, se bo razvilo ca. 340 mlH2S/kg kor. mase.
Da se izognemo razvijanju H2S, uporabljamo za dodajanje P205 namesto fosforne kisline surove fosfate, ki so razen tega tudi cenejši.
b)	Vpliv dodatka surovega fosfata
Probna telesa smo pripravili iz korundnih mas, ki so se od korundne mase sestave »b« razlikovale le v vezivnih dodatkih.
Sestava pripravljene korundne mase je bila sledeča:
Korund 2—3 mm	50 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	30 ut. %
Korund ciklon	10 ut. %
Surova glina Blatuša	10 ut. %
Vlažnost mas je bila 5 %, za vezanje v surovem stanju smo dodali 0,5 % conc. melase, za izboljšanje sintranja pa za posamezne korundne mase sledeče količine surovega fosfata: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 %.
Probna telesa smo oblikovali pod pritiskom 600 kp/cm2 ter jih po osušenju pri 105° C pol ure žgali pri temperaturi 1400° C.
Fizikalne lastnosti pripravljenih vzorcev so bile sledeče: (glej tabelo št. 15)
Tabela št. 15
Dodatek sur. fosfata %	PA °/o	Tlač. trd. kp/cm2	Sp. teža g/cm3	Porozn. %
2,5	1,0	910	3,44	12,0
2,0	0,8	1260	3,48	11,3
1,5	0,6	1640	3,55	10,5
1,0	0,4	1500	3,55	11,8
0,5	0,2	1290	3,64	13,5
korundne izdelke, kot če uporabimo kot dodatek za izboljšanje sintranja fosforno kislino, razen tega pa dobimo optimalne rezultate pri nekoliko nižjih dodatkih P205. Vzrok za to je, da pri uporabi surovega fosfata dodamo istočasno s P205 tudi CaO, ki kot talilo tvori s P205 Ca fosfatna stekla.
c) Vpliv količine dodatka surove gline Za ugotavljanje vpliva dodatka surove gline na kvaliteto korundnih proizvodov smo pripravili probna telesa iz sledečih sestav korundne mase: Korund 2—3 mm	50 ut. delov
Korund 0,25—0,5 mm	20 ut. delov
Korund ciklon	10 ut. delov
Surovi fosfat	1 ut. delov
Melasa (conc.)	0,5 ut. delov
Korundne mase so se razlikovale le v dodatku surove gline Blatuša. Vsebovale so jo 0, 5, 10, 15 in 20 utežnih % in bile navlažene s 5 % vlage.
Probna telesa smo oblikovali pod pritiskom 600 kp/cm2 in jih po osušenju pri 105° C pol ure žgali pri 1400° C.
Fizikalne lastnosti pripravljenih vzorcev so bile sledeče: (glej tabelo št. 16)
Tabela št. 16
Dodatek osušene, fino zmlete surove gline Blatuša (ut. °/o)	Tlač.trd. kp/cm2	Spec. teža g/cm3	Porozn. %
0 5	1470	3,66	10,0
10	1340	3,55	10,6
15	1210	3,47	14,5
20	860	3,36	14,0
Najbolj trdne in kompaktne korundne izdelke dobimo pri dodatku ca. 1,5 % surovega fosfata. Pri večjem dodatku se zaradi nabrekanja struktura zrahlja in dobimo poroznejše, manj trdne izdelke, pri manjšem dodatku pa se tvori manj steklaste faze ter so tako korundna zrna šibkeje zasintrana.
Pri uporabi surovega fosfata [Ca3(P04)2] za izboljšanje sintranja dobimo trdnejše in bolj goste
Količina surove gline močno vpliva na oblikovalno sposobnost korundnih mas. Brez dodatka surove gline je praktično nemogoče oblikovati korundni izdelek. Za normalno delo je potreben vsaj 10 % dodatek surove gline.
10—15 ut. % surove gline Blatuša je glede na rezultate poizkusa optimalni dodatek, saj so tako pripravljene korundne mase sorazmerno dobro oblikovne, iz njih pripravljeni korundni izdelki pa kompaktni in trdni.
d) Vpliv pritiska na kvaliteto kor. izdelkov (oblikovanje)
Probna telesa smo pripravili iz korundne mase sledeče sestave:
Korund 2—3 mm	50 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	30 ut. %
Korund ciklon	10 ut. %
Surova glina Blatuša	10 ut. %
Vlažnost mase je bila 5 %, za vezanje v surovem stanju je bilo dodano 0,5 % conc. melase, za izboljšanje sintranja pa 1 % surovega fosfata.
Probna telesa smo oblikovali pod pritiskom 200, 400, 600 in 1000 kp/cm2 ter jih po osušenju pri 105° C pol ure žarili pri temperaturi 1400° C.
Fizikalne lastnosti pripravljenih vzorcev so bile sledeče: (glej tabelo št. 17)
Tabela št. 11
Oblikovanje	Tlačna trd. kp/cm2	Spec. teža g/cm3	Poroznost %
200 kp/cm2	690	3,54	19,8
400 kp/cm2	1290	3,57	15,2
600 kp/cm2	1520	3,51	10,9
1000 kp/cm2	1490	3,52	10,7
Vpliv oblikovalnih pritiskov na tlačno trdnost in poroznost korundnih izdelkov
E
t
1600 MO 1200 1000 800				_	
		1	y		
		/			
		/			
600	<				
0 200 600 1000
20 Š? 18 T? 16
5 M e 12 £ 10
O 200 600
Oblikovalni pritiski (kp/cm1) Diagram št. 8
Pri visokih pritiskih smo dobili zelo goste ko-rundne izdelke. Gostota izdelkov narašča z oblikovalnimi pritiski do 600 kp/cm2, naprej pa praktično ni več bistvenih sprememb.
e) Vpliv temperature na sintranje korundnih izdelkov
Iz korundne mase, ki smo jo pripravili na popolnoma enak način kot pri prejšnjem poizkusu, smo pripravili probna telesa, ki smo jih oblikovali pod pritiskom 600 kp/cm2. Po osušenju pri 105° C smo jih pri različnih temperaturah žgali po 30 minut.
Tlačne trdnosti pripravljenih probnih teles so bile sledeče: (glej tabelo št. 18)
Tabela št. 18
Toplotna obdelava °C	Tlačna trdnost kp/cm2
105	83
500	227
800	407
1000	450
1200	533
1300	1260
1400	1360
1500	1300
Odvisnost ti. trdnosti kor izdelkov od toplotne obdelave
1-uporaba	fosforne kisline kot vezivnega dodatka
2-uporaba	surovega fosfata kot vezivnega dodatka
1500
1000
500h
1000
800 1000 1200 1400
Toplotna obdelava (°C) Diagram št. 9
Minimalna temperatura za dosego dobre povezave korundnih zrn je 1300° C.
Višje trdnosti izdelkov, pripravljenih z dodatkom fosforne kisline pri nižjih temperaturah, so posledica tvorbe soli, ki nastajajo pri učinkovanju fosforne kisline na korundno maso.
Zelo dobro sintranje izdelkov, pripravljenih z dodatkom surovega fosfata pri temperaturah okoli 1300° C, je posledica nastanka večje količine steklaste faze — nastajajo Ca — fosfatna stekla.
5. Izbira optimalnih pogojev za pripravo korundnih proizvodov iz recikel korunda z uporabo surove gline Blatuša in Al fosfata kot veziva
a)	Priprava Al (H2P04)3 (Al-fosfat)
Gel — Al (H2P04)3, ki smo ga uporabili kot vezivni dodatek, je bil pripravljen z učinkovanjem 219 ml conc. H3P04 na 100 g Al (OH)3 pri segrevanju na temperaturi 80° C ob intenzivnem mešanju.
Prah — Al (H2P04)3 pripravljamo iz gela — Al (H2P04)3 s segrevanjem na 300° C.
b)	Izbira granulacije
Oblikovnost korundne mase je odvisna predvsem od dodatka surove gline. Pri prejšnjih poizkusih smo ugotovili, da je 10 % dodatek surove gline v laboratorijskem merilu najprimernejši za izdelavo kompaktnih korundnih izdelkov. Pri 15 % dodatku pa smo dobili še vedno dobre rezultate, a oblikovnost se je znatno izboljšala. To pa je pri praktični pripravi korundnih izdelkov velikega pomena.
Na osnovi trofrakcijskih diagramov in po predpostavkah, da surova glina, ki obleče korundna zrna, ne zapolnjuje kot tretja frakcija praznih prostorov med večjimi zrni, temveč se njeni zelo fini delci (pod 20 p.) pri stiskanju vrinejo kot četrta faza v prazne prostore med korundna zrna, so izračunane sledeče korundne granulacijske sestave: (glej tabelo št. 19)
Probna telesa smo pripravili iz korundnih mas treh različnih granulacijskih sestav. Prvi dve gra-nulacijski sestavi sta izbrani na osnovi prejšnjih
-——'—■———'—— ••		Granulacijska sestava 1		Granulacijska sestava 2	
		Teor. gr.		Prakt. gr.	
		% ut. °/o		%	Ut. °/o
Korund 2—3 mm	groba frakcija	55	47	50	43
Korund 0,25—0,5 mm	srednja frakcija	30	25	30	25
Korund ciklon	fina frakcija	15	13	20	17
Surova glina			15	----	15
teoretičnih izračunov, tretja pa na osnovi Litzowe in Fullerjeve krivulje.
Granulacijske sestave uporabljenih korundnih mas so sledeče: (glej tabelo št. 20)
Tabela št. 20
Granulacijska sestava 1	2	3
	ut. %	ut. %	ut. °/0
Korund 2—3 mm	45	40	16
Korund 1—2 mm	—	—	23
Korund 0,5—1,0 mm	—	—	14
Korund 0,25—0,5 mm	25	25	12
Korund ciklon	15	20	20
Surova glina Blatuša	15	15	15
Korundna zrna so bila navlažena z raztopino
2 g gela Al (H2P04)3 v 3 ml 10 % H3P04 (računano na 100 g korundne mase, ki ji je bilo dodano še 0,5 g surovega fosfata).
Vlažnost korundne mase je bila ca. 3 %. Dodatek P205 pa je bil ca. 1,4 %.
Probna telesa so bila oblikovana pri 600 kp/cm2, osušena pri 105° C in pol ure žgana pri temperaturi 1400° C.
Fizikalne lastnosti pripravljenih probnih teles so bile sledeče: (glej tabelo št. 21)
Tabela št. 21
Granulacijska Tlačna trd. sestava	kp/cm2
Spec. teža g/cm5
820 860 485
3,49 3,44 3,51
16,4 16,9 19,6
dober material za izdelavo kompaktnih trdnih korundnih proizvodov. Ker je za abraziva neuporaben, je bistveno cenejši od elektro taljenega korunda.
c) Razlike v učinku vezivnega dodatka surovega fosfata in vezivnega dodatka Al-fosfata
Probna telesa smo pripravili iz korundnih mas, ki so se razlikovale le v vezivu.
Sestava korundnih mas je bila sledeča:
Korund 2—3 mm	40 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	25 ut. %
Korund ciklon	20 ut. %
Surova glina Blatuša	15 ut. %
Na 100 g korundne mase so bili dodani sledeči dodatki za vezanje v surovem in žganem stanju: (glej tabelo št. 22)
Tabela št. 22	___
Sestava vezivnih dodatkov 1.	2.	3.
Melasa	lg	—
Surovi fosfat	1 g	—
Al — fosfat (gel)	—	2 g
Al — fosfat (prah)	—	1 g	—
H)PC>4	—	3 ml (5%) 3 ml (10%)
0,5 g 2g
Poroznost
°/o
Naj kompaktnejše probno telo smo pripravili iz granulacijske sestave 1, to je iz računsko ugotovljene teoretično najprimernejše granulacije.
Pri uporabi recikel korunda, ki smo ga uporabili v tem poizkusu, ne dobimo tako trdnih in kompaktnih izdelkov kot pri uporabi elektro taljenega korunda. Nekoliko manjša gostota in trdnost teh izdelkov je posledica razlik v kvaliteti korundnih zrn _ recikel korund je poroznejša plast fino kri-staliziranega korunda okoli goste gmote elektro taljenega korunda. Ker razlike niso velike ter so trdnosti in gostote izdelkov iz recikel korunda še vedno zelo visoke, je tudi recikel korund zelo
Vlažnost korundnih mas je bila ca. 3 %.
S stiskanjem opisanih korundnih mas pod pritiskom 600 kp/cm2 smo pripravili vzorce, osušene pri 105° C ter žarjene na 800° C in 1400° C.
Fizikalne lastnosti pripravljenih vzorcev so, odvisne od uporabljenih vezivnih dodatkov, prikazane v sledeči tabeli: (glej tabelo št. 23)
Tabela št. 23	_____
Sestava vez. dodatkov	Tlačne trdnosti v kp/cm2 Toplotna obdelava 105° C 800» C 1400° C			Poroznost % (1400° C)
1	90	340	1090	17,5
2	290	570	570	17,9
3	285	525	860	16,9
Iz tabele in diagrama je razviden zelo velik pomen izbire vezivnega dodatka, z ozirom na namen uporabe korundne mase.
Vpliv vezivnega dodatka geta Al - fosfata
o c »u
a fe
1000 500 0
	
	—j.
	
	
	/—
	
1-uporaba	surovega fosfata
2-uporaba	gela Al-fosfata
3-uporaba	surovega fosfata in gela Al-fosfata
105
1400
Toplotna obdelava (°C)
Diagram št. 10
Dodatek gela Al — fosfata (sestava vez. dodatkov 2) povzroči zelo visoke trdnosti izdelkov že v surovem stanju (sušeno pri 105° C) in žarjenem pri 800° C. Pri nadaljnjem povečanju temperature sintranja do 1400° C praktično ni nikakega izboljšanja pritisne trdnosti, vezanje korundnih zrn (sintranje) se zaradi nastanka steklaste faze izboljša, toda nastale majhne količine steklaste faze, ki nastanejo zaradi alkalijskih in zemljoalkalijskih primesi v glini, so premajhne, da bi bistveno utrdile že pri 800° C zelo trde izdelke. Podobno kot Al-fosfat (gel) učinkuje pri višjih temperaturah tudi Al-fosfat (prah). Točka taljenja Al-fosfa-tov je namreč nad 1500° C.
Dodatek gela Al-fosfata (sestava vez. dodatkov 1) zaradi nastanka Ca-fosfatnih stekel povzroči pri žganju na višjih temperaturah (okoli
Tabela št. 24
1400° C) zelo dobro zasintranje korundnih zrn in s tem visoke trdnosti izdelkov.
S kombinacijo gela Al-fosfata in surovega fosfata kot dodatkov za izboljšanje sintranja (sestava vez. dodatkov 3) dobimo izdelke, ki imajo visoke trdnosti v surovem stanju in pri pečenju na nižjih temperaturah (okoli 800° C), pri pečenju na visokih temperaturah (okoli 1400° C) pa so zelo trdni in dobro zasintrani. Taka kombinacija gela Al-fosfata in surovega fosfata je idealna za pripravo korundnih nabijalnih mas in za izdelavo korundnih izdelkov (opek), ki jih bodo vgradili v surovem stanju, ali pa pečenem pri nižjih temperaturah (okoli 800°C).
6. Primerjava korozijske obstojnosti samotnih in korundnih proizvodov — večkratno žlindranje
Iz šamotne in korundne mase smo pripravili po 4 probna telesa — valjčke, dimenzij 0 35 mm, h ca. 35 mm.
Korundna masa je imela sledečo sestavo:
Korund 2—3 mm	40 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	25 ut. %
Korund ciklon	20 ut. %
Surova glina Blatuša	15 ut. %
Vlažnost korundne mase je bila ca. 3%, na 100 g mase je bilo dodano za vezanje 2 g gela Al-fosfata, 3 ml 10 % H3PO4 in 0,5 g surovega fosfata.
Velikost zrn (premer v mm)	nad 5	4—5 3-4	Granulacijska sestava 2-3 1-2	0,5—1	0,25—0,5	pod 0,25
% frakcij	9,4	7,5 9,2	14,5 9,0	6,2	9,0	35,2
Sestava šamotne mase je bila sledeča: (glej tabelo št. 24) Vlažnost šamotne mase je bila ca. 9 %. Tabela št. 25			Ta sestava šamotne mase se uporablja za izdelavo ponovčnih opek. Fizikalno kemične lastnosti izdelkov, pripravljenih iz opisanih mas, so sledeče: (glej tabelo št. 25)			
	AI2O3 %	SK	Tlačna tr. Sp. teža kp/cm2 g/cm3	Poroz. 0/0	Temp. sp.	Najed. mm
Kor. izd. Šam. izd.	85 36	nad 35 28	800 3,5 400 2,5	18 18	nad 8 nad 8	1 5
Korozijska obstojnost (najedanje) je razvidna iz slik najedanja (slika št. 1).
Probna telesa, pripravljena iz opisanih mas, smo oblikovali pod pritiskom 600 kp/cm2, osušili pri 105° C in pol ure žgali na temperaturi 1400° C.
Tabela št. 26
Izvedba večkratnega ilindranja
V kriptolni peči smo najprej žlindrali korundne izdelke na sledeč način:
Vse štiri korundne vzorce smo dali v kriptolno peč ter na vsakega položili 2 g briket žlindre (ploščati valj) sledeče sestave: (glej tabelo št.26)
SiO:	Ahch	FejCh	CaO	MgO	Fe	FeO	MnO	P2Os	CaFi
%	«/o	%	%	%	%	%	%	%	%
7,5	4,5	10,91	37,83	7,73	22,45	19,18	5,84	0,80	5,28
Večkratno žlindranje samotnih in korundnih izdelkov
zagotovili pri vseh žlindranjih približno enake pogoje nagrizanja žlindre.
Korundne vzorce smo jemali iz peči po enkratnem, trikratnem, petkratnem in sedemkratnem žlindranju.
Na popolnoma enak način smo žlindrali tudi vzorce, pripravljene iz samotne mase.
Rezultat žlindranja je bil sledeč: (glej tabelo št. 27, sliki št. 2 in 3 in diagram št. 11)
Korund — šamot
Slika št. 1
Tako opremljene korundne vzorce smo 15 minut segrevali na temperaturi 1550° C. Po ohladitvi na ca. 1000° C smo vzeli iz peči prvi vzorec, na ostale tri pa ponovno položili 2 g briket žlindre in opisani način žlindranja ponovili. Pri izvedbi žlindranja je zelo pomemben enakomeren dvig temperature od ca. 1000° C na temperaturo žlindranja 1550° C. Porast temperature v našem primeru je bil ca. 100° C/10 min. Po končanem 15-minutnem žlindranju smo ohlajali vedno v zaprti peči. Tako smo
Tabela št. 21
Žlindranje
0
1 X
3 X
5 X
7 X
33 33 32 31 28
37 35 30 23 15
1 X	3 X	5 x	7 x
Večkratno žlindranje korundnih vzorcev
Slika št. 2
1 X	3 x	5 x	7 X
Večkratno žlindranje šamotnih vzorcev
Slika št. 3
	2b
S	?0
t	
i.	75
Cl	
N	7 (1
P	
■S	5
	0
						
						
						
■k-——" C					j<orund	,jizdelek
Višina vzorcev »h« v mm korund	šamot
Število žlindranj Diagram št. 11
Iz diagramov, slik večkratnega žlindranja in rezultatov merjenja višin probnih teles po žlindranju se jasno vidi, da je korozijska obstojnost korundnih izdelkov bistveno večja od korozijske obstojnosti šamotnih izdelkov (korundni izdelki si. št. 2, šamotni izdelki si. št. 3).
7. Vpliv oblikovanja in toplotne obdelave na korundne proizvode izbranih sestav
a) Sestava I. (ca. 1,4 % P2O5) — vezivni dodatek: gel Al-fosfat, surovi fosfat in 10 % H3PO4
Probna telesa smo pripravili iz korundne mase sledeče sestave:
Korund 2—3 mm	45 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	25 ut. %
Korund ciklon	15 ut. %
Surova glina Blatuša	15 ut. °/o
Vlažnost mase je bila ca. 3 %, na 100 g mase je bilo dodano za izboljšanje vezanja v surovem in žganem stanju 2 g gela Al-fosfata, 3 ml 10 % H3PO4 in 0,5 g surovega fosfata.
Probna telesa so bila oblikovana na 3 različne načine: ročno nabijanje, stiskanje pri 200 in 600 kp/cm2.
Po sušenju so bila probna telesa toplotno obdelana tudi na tri različne načine: osušena pri 105° C ter žgana pri 800 in 1400° C.
Merjenja probnih teles in fizikalno kemične preiskave so dale sledeče rezultate: (glej tabeli št. 28 in 29)
Potrebno temperaturo sintranja izdelkov iz korundne mase, sestave I smo ugotavljali na probnih telesih, pripravljenih z ročnim nabijanjem, in ugotovili sledeče: (glej tabelo št. 30)
Al A SiO, °/o %	FeA %		CaO 0/0		MgO %	Ti02 %	PA 0/0	žar. izg. %	al kal. °/o
82,92 7,00	4,00		0,78		0,72	2,71	1,23	0,40	0,20
Tabela št. 29 —	Mere (0)	in fizikalno kemične lastnosti:							
Oblikovanje	Topi. obd. °c	0 mm		Tlač. trdn. kp/cm3	Spec. teža g/cm3	Poroz. %	Ta — točka "C	Temp. sp.	Najed. žl. mm
600 kp/cm2 600 kp/cm2 600 kp/cm2	105 800 1400	35,9 35,9 36,4		245 520 820	3,49	16,9 16,4	nad 1700 1640	23 X	0,8
200 kp/cm2 200 kp/cm2 200 kp/cm2	105 800 1400	35,9 35,9 36,1		130 280 750	3,51	21,5 20,5	nad 1700	(1305)	0,9 0,7
ročno nab. ročno nab. ročno nab.	105 800 1400	36,0 36,0 36,0		80 240 430	3,49	24,3 23,6	1335 1665	nad 30X	1,3
Tabela št. 30
Temp. sintranja
Ocena kvalitete sintranja — vezave korundnih zrn
1000° C	dobro
1100° C	prav dobro
1200° C	odlično
1300° C	odlično
1400° C	odlično
Najprimernejši oblikovalni pritiski za izdelavo izdelkov iz korundne mase, sestave I, so med 200 kp/cm2 in 600 kp/cm2, primerno je tudi nabijanje s pnevmatičnimi kladivi.
Korundne mase te sestave so zelo primerne kot nabijalne mase in mase za izdelavo korundnih izdelkov, ki naj se vgrade v surovem stanju.
b) Sestava II. (ca. 0,9% P2O5) — vezivni dodatek: 20 % H3PO4 in surovi fosfat
Probna telesa smo pripravili iz korundne mase sledeče sestave:
Korund 2—3 mm	45 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	25 ut. %
Korund ciklon	15 ut. %
Surova glina Blatuša	15 ut. %
Vlažnost mase je bila ca. 3 %, za izboljšanje vezanja v surovem in žganem stanju je bilo za 100 g mase dodano 3 ml 20 % H3P04 in 1 g surovega fosfata.
Probna telesa so bila oblikovana in termično obdelana popolnoma enako kot v prejšnjem primeru pri sestavi I.
Merjenja probnih teles in fizikalno kemične preiskave so dale sledeče rezultate: (glej tabeli št. 31 in 32)
Potreb, temperaturo sintranja izdelkov iz korundne mase, sestave II, smo ugotavljali na probnih telesih, pripravljenih z ročnim nabijanjem, in ugotovili sledeče: (glej tabelo št. 33)
Tabela št. 33
Temp. sintranja	Ocena kvalitete sintranja — vezave korundnih zrn
10003 C	zadostno
1100° C	prav dobro
1200° C	odlično
1300° C	odlično
1400° C	odlično
Korundne mase te sestave so na osnovi ugotovljenih rezultatov posebno primerne za izdelavo zelo kompaktnih in trdnih korundnih izdelkov (opek), žganih pri temperaturi 1400° C in oblikovanih pod visokimi pritiski (okoli 600 kp/cm2).
c) Sestava III. (ca. 1,5 % P2O5) — vezivni dodatek: 40 % H3PO4 in surovi fosfat
Probna telesa smo pripravili iz korundne mase sledeče sestave:
Korund 2—3 mm	45 ut. %
Korund 0,25—0,5 mm	25 ut. %
Korund ciklon	15 ut. %
Surova glina Blatuša	15 ut. %
Vlažnost mase je bila ca. 3%, za izboljšanje vezanja v surovem in žganem stanju je bilo na 100 g mase dodano 3 ml 40 % H3P04 in 1 g surovega fosfata.
Al,O,	SiO:	F-jOj	CaO	MgO	Ti02	P,05	žar. izg.	alkal.
O/o	%	%	%	%	°/o	%	%	%
83,43	8,50	2,72	1,00	0,40	2,71	0,87	0,10	0,20
Tabela št. 32 —• Mere (0) in fizikalno kemične lastnosti:
Oblikovanje		Topi. obd. °C	0 mm	Tlač. trdn. kp/cm2	Spec. teža g/cm3	Poroz. %	Ta — točka °C	Temp. sp.	Najed. žl. mm
600 kp/cm2 600 kp/cm2 600 kp/cm2		105 800 1400	35,9 35,9 36,1	135 450 965	3,40	16,8 15,4	nad 1700 1685	nad 30X	0,7
200 kp/cm2 200 kp/cm2 200 kp/cm2		105 800 1400	35,9 35,9 36,0	60 200 835	3,51	22,6 20,2	nad 1700		0,9 0,7
ročno nab. ročno nab. ročno nab.		105 800 1400	36,0 36,0 36,0	25 105 410	3,42	28,8 27,6	1235 1640	30 x	1,3
Tabela št.	34 -	- Kemična	analiza:						
A1A %	SiO, %	Fe203 %		CaO O/o	Mg O %	TiO, %	PA %	žar. izg. %	alkal. o/o
84,66	7,60	1,76		0,78	0,40	2,67	1,26	0,10	0,70
Tabela št. 35 —		Mere (0)	in fizikalno kemične lastnosti:						
Oblikovanje		Topi. obd. °C	0 mm	Tlač. trdn. kp/cm2	Spec. teža g/cm3	Poroz. %	Ta — točka "C	Temp. sp.	Najed. žl. mm
600 kp/cm2 600 kp/cm2 600 kp/cm2		105 800 1400	35,9 35,9 36,4	175 470 905	3,43	17,7 16,3	1660 1640	21 X	0,7
200 kp/cm2 200 kp/cm2 200 kp/cm2		105 800 1400	35,9 35,9 36,3	85 250 1005	3,53	23,6 20,4	nad 1700 (1315)		1,1 0,7
ročno nab. ročno nab. ročno nab.		105 800 1400	36,0 36,0 36,2	50 185 675	3,46	27,0 28,4	1270 1640	21 X	1,3
Probna telesa so bila oblikovana in termično obdelana popolnoma enako kot v prejšnjih dveh primerih (pri sestavi I in sestavi II).
Merjenja probnih teles in fizikalno kemične preiskave so dale sledeče rezultate: (glej tabeli št. 34 in 35)
Potrebno temperaturo sintranja izdelkov iz korundne mase, sestave III, smo ugotavljali na probnih telesih, pripravljenih z ročnim nabijanjem, in ugotovili sledeče: glej tabelo št. 36)
Tabela št. 36
„	Ocena kvalitete sintranja
Temp. sintranja	_ yezave korundnih zrn
1000° C	prav dobro
1100° C	odlično
1200° C	odlično
1300° C	odlično
1400° C	odlično
Korundna masa te sestave je primerna kot na-bijalna masa in masa za izdelavo korundnih izdelkov, ki jih oblikujemo pri nižjih pritiskih (okoli 200 kp/cm2 in manj) ter žgemo pri nižjih temperaturah (med 1100 in 1400° C). Tako pripravljene izdelke moramo žgati v temperaturnem območju od 800—1400° C neobremenjene.
d) Primerjava obnašanja opisanih sestav pri pripravi korundnih izdelkov v odvisnosti od oblikovanja in toplotne obdelave
Odvisnost nabrekanja od načina oblikovanja in toplotne obdelave za posamezne korundne sestave
0.4 Q3 0.2 +0.1 0 -0.1
Sestav	7/ /
	/
	/
/	
/	
	
W°C
Sestav	alt.
	
	
	
	
	
%00°C
SestaM^pOO°C
800°C 105 "C
ročno 200 600 ročno 200 600 ročno 200 600 Oblikovanje (kp/cm1) Diagram št. 12
Pri žganju do 800° C ni nabrekanja; to se pojavi šele v temperaturnem območju od 800—1400° C in je močno odvisno od sestave in oblikovalnih pritiskov.
Izdelki, oblikovani pri nižjih pritiskih, znatno manj nabrekajo. Ti izdelki niso tako gosti ter se širjenje, ki je odvisno od količine in vrste vezivnih dodatkov, delno prenese v prazne prostore med korundna zrna.
Najmočneje je nabrekanje izraženo pri sestavi III ter je zato tudi uporabna le za pripravo izdelkov, ki jih oblikujemo pod nižjimi pritiski.
Pri izdelkih, pripravljenih iz sestave II, je opaziti le minimalno nabrekanje, in to le pri izdelkih, oblikovanih pod pritiskom 600 kp/cm2 ter je zato ta sestava uporabna za pripravo zelo kompaktnih trdnih korundnih proizvodov, ki jih oblikujemo pri visokih pritiskih (ca. 600 kp/cm2).
Korundni izdelki, oblikovani pri višjih pritiskih, so gostejši ter imajo zato tudi višje tlačne trdno-
Odvisnost tlačne trdnosti od toplotne obdelave in uporabljene sestave za različne načine oblikovanja
sti. Samo pri sestavi III ima probno telo, oblikovano pri 200 kp/cm2, višjo tlačno trdnost kot probno telo, oblikovano pri 600 kp/cm2. Vzrok odstopanja je zrahljanje goste strukture zaradi nabrekanja, ki je pri tej sestavi najmočnejše.
Pri nizkih oblikovalnih pritiskih (ročno nabijanje — 200 kp/cm2) dobimo po žganju na 1400° C najvišje trdnosti, če uporabimo za izdelavo korundnih izdelkov sestavo III.
Pri visokih oblikovalnih pritiskih (600 kp/cm2) pa dobimo najvišje tlačne trdnosti po žganju pri 1400° C, če uporabimo za pripravo korundnih izdelkov sestavo II.
Visoke tlačne trdnosti, pri žganju na nižjih temperaturah (800° C) ali pa v osušenem stanju, pa dobimo, če uporabimo za pripravo korundnih proizvodov sestavo I., ki vsebuje gel Al — fosfat.
Za izdelavo žganih korundnih proizvodov sta torej primerni sestava II in sestava III, in to pri uporabi visokih oblikovalnih pritiskov sestava II, pri uporabi nizkih oblikovalnih pritiskov pa sestava III.
Za izdelavo surovih korundnih izdelkov in izdelkov, ki jih pečemo pri nižjih temperaturah (800° C), ter pripravo korundnih nabijalnih mas je najprimernejša sestava I.
Odvisnost poroznosti od načina oblikovanja in toplotne obdelave za posamezne korundne sestave
30
25
20
15
Sestavit.

800°C 1400°C
ročno 200 600 ročno 200
800°C KOOV
Oblikovanje (kp/cm1) Diagram št. 14
Zelo goste korundne izdelke dobimo pri uporabi visokih oblikovalnih pritiskov.
Z uporabo sestave II dobimo najgostejše korundne proizvode, ki jih pripravimo tako, da korundno maso oblikujemo pod visokimi pritiski (okoli 600 kp/cm2) ter žgemo pri 1400° C.
Odvisnost Ta-točke od načina oblikovanja in toplotne obdelave za posamezne korundne sestave
I
I
1000
500
Rnr.nn	nnhijn-nje
	
	
	/
	S
IX	
1400°C
eoor
105°C
1400V
105"C
lit I. II. I/I. t. II.
	i/rmz
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
t. H	///
1400°C
800V 105°C i
1700 1600 1500 1100 1300 1200
Sestav	a t.
	
	
	
	
L____	
	
800°C
Sestoi	al/.
	
	
	
	
800oC\SKtd^llL
ročno 200 600 ročno 200 600 ročno 200 600
Sestava Diagram št. 13
Oblikovanje (kp/mm) Diagram št. 15
Pri nižjih oblikovalnih pritiskih
(okoli
200 kp/cm2) in ročnem nabijanju dobimo naj-gostejše korundne izdelke, če uporabimo sestavo I.
Odvisnost Ta-točke od oblikovalnih pritiskov in toplotne obdelave (glej diagram št. 15).
Temperaturni diagrami določanja Ta-točke za posamezne sestave so sledeči:
Temperaturni diagram določanja Ta - točke Sestava I.
Velikost prob: 035 mm, h 35 mm
1-	800 °C, ročno nab.,
2-800"C,	200 kp/cm
3-800	"C, 600 kp/cm1
4-1400°C,	600 -"-
E -c
																	
													——				
												toJ	P	K"!'		\	
											7		<A		—	-J	-z
																	
														V			V
500
1000
1500
Temperatura CC) Diagram št. 16
Temperaturni diagram določanja Ta-točke Sestava II.
Iz prikazanih temperaturnih diagramov določanja Ta točke je razvidno, da ob nastajanju steklaste faze nastopi okoli temperature 1300° C zaradi obremenitve (2 kp/cm2) delen premik korundnih zrn pri izdelkih, žganih do temperature 800° C.
Velikost premika zrn je odvisna od načina oblikovanja ter pri ročno nabitih vzorcih privede do porušitve, pri vzorcih, oblikovanih pod pritiskom 200 kp/cm2 do malega posedanja, pri vzorcih, oblikovanih pod pritiskom 600 kp/cm2 pa do ponehanja raztezanja probnega telesa.
Iz poizkusov sledi, da surove izdelke, oblikovane pod nizkimi oblikovalnimi pritiski (pod 200 kp/cm2) ne smemo v temperaturnem območju med 1000 in 1400° C žgati obremenjene.
Ta-točke so pri vseh sestavah zelo podobne, najvišje so pri sestavi II, ker ima ta najmanj vezivnih dodatkov.
Odvisnost nagrizanja žlindre od načina oblikovanja za posamezne korundne sestave
£ £ >"Rj <b C1 .8
Velikost prob 135 mm. h 35mm
1-	800 "C, ročno nab.
2-	800 "C. 200 kp/cm2
3-800'C.	600
^ - 7400 "C, 600 —
E
-C <3
Temperatura (°C) Diagram št. 17
določanja Ta-točke
Temperaturni diagram Sestava III.
Velikost prob 035mm, h35mm
1-	800 bC, ročno nab
2-800	"C, 200 kp/cm"
3-800"C,	600 """
4-1400V,	600 -
Temperatura (°C) Diagram št. 18
Oblikovanje (kp/crfi) Diagram št. 19
Med posameznimi sestavami ni bistvenih razlik v najedanju žlindre, zelo pomemben pa je način oblikovanja. Korozijsko najobstojnejši izdelki morajo biti oblikovani pod visokimi oblikovalnimi pritiski (600 kp/cm2), da dobimo kompaktne izdelke s čim nižjo poroznostjo.
ZAKLJUČEK
1.	Visoka ognjeodpornost, izredna trdnost ter predvsem dobra korozijska odpornost so lastnosti, ki usmerjajo uporabo kompaktnih, sintranih korundnih proizvodov z visokim % A1203 (ca. 85 %) v metalurgiji predvsem pa mesta, ki so podvržena kombinirani obremenitvi — istočasnim toplotnim, mehanskim in korozijskim vplivom.
2.	Kompaktne, korozijsko odporne sintrane korundne proizvode pripravimo tako, da korundna zrna povežemo z malo količino vezivnih dodatkov.
Za dosego goste strukture ob malem dodatku gline je zelo pomembna izbira granulacijske sestave korundnih zrn, ki mora biti izbrana tako, da je količina manjših zrn ravno tolikšna, da zapolni prazne prostore med večjimi zrni. Pri uporabi 15 ut. % dodatka surove gline se je za pripravo kompaktnih sintranih korundnih proizvodov pokazala kot najprimernejša sledeča granulacijska sestava:
d	--sfoogčjeorc
ročno 200 600 ročno 200 600 ročno 200 600
Korund 2—3 mm	45 ut. °/o
Korund 0,25—0,5 mm	25 ut. %
Korund ciklon	15 ut. %
Surova glina Blatuša	15 ut. %
Razlike v velikosti korundnih zrn izbranih frakcij morajo biti znatne, kajti to omogoči, da se manjša zrna pod vplivom zunanjih sil (mešanje, pritisk itd.) res vrinejo v prazne prostore med večja zrna.
Pri pripravi kompaktnih korozijsko odpornih korundnih proizvodov dodamo le toliko surove gline, kolikor jo je nujno potrebno za dosego oblikovalne sposobnosti korundne mase — to je 10—15 ut. % surove gline Blatuša.
Ker dodana količina gline še ne omogoči dobrega sintranja pri temperaturi 1400° C, moramo dodati še dodatke za izboljšanje sintranja — za tvorbo steklaste faze.
3. Lastnosti korundnih mas in iz njih pripravljenih proizvodov so v veliki meri odvisne od uporabljenega vezivnega dodatka.
Za pripravo korundnih nabijalnih mas in za pripravo korundnih izdelkov, ki jih bomo vgradili v surovem stanju ali pečene pri nižjih temperaturah (ca. 800° C), moramo uporabljati kot vezivni dodatek gel Al-fosfat, ki utrdi korundni izdelek že v surovem stanju in pri pečenju na nižjih temperaturah ter dodatek surovega fosfata Ca3 (P04)2, ki izboljša sintranje pri višjih temperaturah (ca. 1400° C). Najprimernejši oblikovalni pritiski za korundne mase »sestava I« s ca. 1,4 % P205 so okoli 200 kp/cm2.
Za pripravo kompaktnih sintranih korundnih izdelkov (opek) je najprimernejša »sestava II«, s ca. 0,9 % P205. Pri tej sestavi zaradi sorazmerno malih količin dodatkov za izboljšanje sintranja (tehnična H3P04 in surovi fosfat) nastopi pri izdelkih, oblikovanih pod visokimi pritiski (ca. 600 kp/cm2) pri žarenju na 1400° C le mini-
malno nabrekanje, ki nima praktično nikakega škodljivega vpliva na kvaliteto izdelka. Najprimernejši oblikovalni pritiski za to korundno sestavo »sestava II« so okoli 600 kp/cm2, najprimernejša temperatura žganja osušenih izdelkov pa 1400» C.
Za pripravo sintranih korundnih izdelkov (opek), ki jih izdelujemo pod nižjimi oblikovalnimi pritiski (ročno nabijanje in stiskanje do 200 kp/cm2), je zelo primerna »sestava III« s ca. 1,5 °/o P205. Dodatek večje količine tehnične fosforne kisline in surovega fosfata omogoči dobro sintranje korundnih izdelkov že pri temperaturi ca. 1100° C.
Korundne izdelke, oblikovane pod nižjimi pritiski (pod 200 kp/cm2) ne smemo žgati v temperaturnem območju med 1000—1400° C obremenjene.
Vse korundne izdelke je priporočljivo takoj po oblikovanju površinsko premazati z vodno raztopino melase. S tem utrdimo izdelkom robove v surovem stanju.
Literatura
1.	Harders — Kienovv: Feuerfestkunde (1960)
2.	H. Salmang: Die Keramik (1958)
3.	Beljankin — Lapin — Iwanow: Technische Petrogra-phie (1960)
4.	J. Muster: Ugotovitev optimalne kvalitete ponovične opeke (1964)
5.	J. Muster — A. Ručigaj: Uvajanje posebnih kvalitet ponovične opeke za jeklarne (1967)
6.	J. Muster — A. Ručigaj: Razvoj korundne opeke za ponve
7.	Ost — Rasov: Učbenik hemiske tehnologije I. (1952)
8.	B. V. Njekrasov: Opšta hemija (1959)
9.	Dr. M. Perpar — Dr. M. Tišler: Organska kemija I. (1956)
10.	Eucken — Wicke: Grundriss der physikalischen Chemie (1959)
11.	Spravočnik himika I. (1962)
12.	Spravočnik himika II. (1963)
ZUSAMMENFASSUNG
Die Entvvicklung neuer Verfahren fiir die Ausmauerung und Reparatur der feuerfesten Bekleidungen an verschie-denen metallurgischen Anlagen so wie die Entvvicklung immer neuer feuerfester Produkte ist zum Teil die Folge vollig neuer Verfahren bei der Erzeugung und Bearbeitung von Stahl und des Bestrebens nach dauernd steigender Leistung.
Fiir die Produktion kompakter korosions- und tempe-raturbestandiger feuerfester Steine ist im Elektroofen geschmolzener Korund ein sehr geeigneter Rohstoff. Er ist chemisch nicht reaktiv sehr hart und hoch feuerbestan-dig. Solche kompaktgesinterte Korundprodukte mit hohem AI203 gehalt (ca 85 %) sind fiir die Ausmauerung sehr beanspruchter Teile vvelche zugleich den mechanischen termischen und korrosiven Einfliissen ausgesetzt sind, geeignet.
Eine hohe Dichte der Korundprodukte haben wir durch die richtige AusvvahI der Kornung erreicht, wobei die Menge der kleinen Korner so berechnet vvurde, dass sie die lehren Raume zvvischen den grosseren ausfiillt.
Die Fraktion vvurden so gevvahlt, dass die Grossen-unterschiede zvvischen den Korundkornern ziemlich gross vvaren. Dadurch vvurde ermoglicht dass sich die kleinen Korner unter dem Einfluss der auseren Krafte (mischen) vvircklich zvvischen die lehren Raume der grosseren Korner eindringen. Fiir die Vorbereitung kompakter gesinterter Korundprodukte hat sich als amgeeignetsten die folgende Granulationszusammensetzung ervviesen.
Korund	2—3 m	45 gew. %
Korund	0.25—0.5 mm	25 gew. %
Korund cyklon	15 gew. %
Rohe Tonerde Blatuša (fein gemahlen)	15 gevv. %
Der Zusatz an Bindemitteln muss bei der Vorbereitung der Korundsteine so klein vvie moglichst sein, dass die hervorragenden Eigenschaften von Korund (hohe Harte), hohe Feuerbestandigkeit, ist chemisch schvver angreifbar) zum Ausdruck kommen.
Bei den Vorbereitungsversuchen kompakter korrosions-bestandiger Korund-produkte vvurde festgestellt, dass es zur Erziehlung genugender Plastizitat der Korundmasse
ein Zusatz von 15 Gewichtsprozenten der Rohtonerde Blatuša, und fiir ein gutes Sintern bei der Temperatur 1400» C noch 1 g des Rohphosfates (ca 90% Ca3 (P04)2 und 3 ml technischer ca 20 % H3P04 auf 100 g der gesammten Masse, notig ist.
Zusatz der technischen H2P04 verbessert den Korund-produkten auch die Festigkeit im rohen Zustand. Sehr hohe
Festigkeit im rohen Zustand vverden auch mit dem Zusatz der A1(H2P04), als Bindemittel erreicht. Ein gutes Sintern auch bei der Temperatur unter 1400° C (bei ca 1100) er-moglicht ein Zusatz von Rohphosfat (1 g/100 g Masse) und grossere Menge technischer H,PO, (3 ml technischer ca 40% H,P04 auf 100 g Masse).
SUMMARY
Development of new methods for manufacturing and repairing refractory linings in different metallurgical set--ups, and development of new refractory materials was partially caused by the development of new technologies of producing and manufacturing steels, and by the tendency to increase constantly the productivity.
Electrically melted corundum is a very suitable raw material for manufacture of compact refractory bricks, resistant against corrosion and temperature, because it is chemically nearly unreactive, very hard and a highly refractory material. Such compact sintered corundum products with a high alumina content (about 85 %) are suitable for lining of very loated spots \vhich are subjecl to combined loads — simultaneous thermal, mechanical, and corrosive influences.
High density of corundum products was obtained by such a grain composition that a theoretically evaluated amount of smaller grains was just sufficient to fill the empty spaces between the bigger grains. The fractions were chosen so that the corundum grain sizes of chosen fractions differ appreciably vvhat enabled that smaller grains really crept into empty spaces between the bigger grains due to outer forces (mixing, pressure, etc.). The following grain composition proved to be the most suitable in manufacture of compact sintered corundum products:
Corundum	2 ... 3 mm	45 wt. %
Corundum	0.25... 0.5 mm	25 wt. %
Corundum — cyclone	15 wt. % Raw clay
Blatusha clay (finely ground)	15 wt. %
Addition of binders must be as small as possible in manufacture of corundum bricks if favourable properties of corundum (high hardness, high refractoriness) are wanted to be stressed. Manufacture experiments shovved that satisfactory plasticity of corundum mixture was obtained when 15 wt. % of Blatusha raw clay was added. For successful sintering at 1400° C stili 1 gm of raw phosphate was added — about 90% Ca,(PO,)2 per 100 gm of mixture, and 3 ml technical 20 % H3P04 per 100 gm of mixture (addition of the techn. H3P04 improves the strength of green corundum products). A very good strength of green products is obtained when Al (H2P04)3 is used as a binder. Good sintering, also at the temperatures belovv 1400° C (at about 1100° C), is enabled by adding raw phosphate (1 gm per 100 gm mixture) and higer amounts of techn. H3P04 (3 ml techn. 40% H3PO„ per 100 gm mixture).
3AKAIOHEHHE
Pa3BHTIie HOBbIX CnoCOČOB BMAeAKH H nOHHHKH 0rHeyn0pH0H (JjyTepoBKH caMbix pa3Hoo6pa3Hbix MCTaAAyprnqeCKHx coopy3KeHHH a TaK»te pa3BHTiie HOBbix orHeynopHHx H3AeAHil «acTbio pe3yAbTaT pa3BHTHH HOBbIX TeXHOAOrIiqeCKHX CnOCoSoB npOH3BOACTBa H o6pa60T-KH CTaAH a TaK/KC CTpeMAeHHH K nOCTOSHHOM nOBbllHeHHK) 3(j>c|)eKTHB-HOCTH. AaH npOH3BOACTBa KOMnaKTHMX KOpp03HOHHO-CTOHKHX H OTHe-ynopHbix Kiipnuieft 3AeKTpo-KopyHA BecbMa nOAXOAamee cbipbe; oh XHMHHeCKH nO<JTH HepeaKTHBHbIH, 0«jeHb TBepAblii H BbICOKO OTHe-ynopHbift. TaK>Ke KOMnaKTHbie arAOMepaTbi H3ACAHH KopyHAa c Bbico-kiim coAcpJKaHHGM A1203 (npn6A. 85 %) yn0Tpe6A!»0T aah ;J>yTepOBKH BecbMa HarpyaceHHbix MecT rAe <j>VTepOBKa OAHOBpeMeHHO HaxoAHTCH noA ACHCTBHeM TepMO-MexaHHMeCKOii H KOPP03H0HH0H Harpy3KH. BbicoKaa nAOTHOCTb H3AeAnii KopyHAa noAyHeHa Bbi6opoM rpaHyAO-MeTpHHecKora cocTaBa npn «jeM TeopHTH^ecKH BbmHCAHHO koahhcctbo MeAKHX 3epeH KOTOpbie 3anoAHHAH nyCTbie npoeTpaHeTBa MeaiAY KpynHbiMH 3epHaMH. OTAeAbHbie ijjpaKHHH BbiSpaHbi TaKHM o6pa30M, yTO pa3HHHa Me5KAY BeAHMHHbl 3epeH HMeHHO TaKaH KOTOpaH AaAa B03M0JKH0CTb MeAKHM 3epHaM nOA BAHflHHCM BHeiHHHX CHA (AaBAeHHe, nepeMeuiHBaHHe hta.) BHHKHyTb B nyCTbie npoCTpaHCTBa Me>KAY KpynHbiMH 3epHaMH.
AAa npuroTOBAeHHa KOMnaKTHbix cneyeHHx H3ACAHH KopyHAa OKa3aAca caMbift noAxoAamira CAeAyromHH rpaHyAOMeTpn«iecKHn cocTaB:
KopyHA	2—3 mm 45 %
KopyHA	0.25—0.50 mm 25 %
KopyHA-HHKAOH	15 % CbipaH rAHHa, EAaTyma,
MeAKO H3M€Ab<IOHHaa	15 %
Ao6aBKa BJI5KymHX BemeCTB AOAŽKIia 6bITb hcm mchlnie; TOAbKO 6AarOAOpH 3TOMY MOJKHO nOAYHHTb H3AeAHe BbICOKOH TBepAOCTH, 0raeyn0pH0 h xhmhmcckh ctohko. IIpu onbiraoM npHroTOBAeHHH KOMnaKTHblX KOPP03HOHHO-CTOHKHX H3AeAHH KOpyHAa yCTaHOBAeHHO, qTO, hto6h noAVMHTb yAOBAeTBopaiomyio nAacTHMHOCTb Maccbi KopyHAa, He06x0AHM0 AaAaTb 15 % Cbipoil rAHHbi H3 EAaTyuiH, a aah xopoiuora cneKaHHH npH TeMn. 1400° U 1 rp. cbipora (jioc^aTa- 90 % Ca3(P04)2, a TaKJKe 3 ma. TexHH<jecKoii, npH0A. 20 % H3P04 Ha 100 rp. Maccbi. AoSaBKa TexHimecKOft H3P04 noBbimaeT h3Acahhm KopyHAa npoiHOCTb b cbipoM cocTOHaHHH. Maccy OMeHb XOpOLUOH BH3K0CTH MOJKHO noAy-HHTb c Ao6aBAeHHeM Al (H2P04)3 KaK BH3ymee BemecTBO.
Xopomoe cneKaHHe TaK>Ke npH TeMn. noA 1400° U (npH0A. npn 1100° U) mojkho AOCTHTHyrb AoSaBAeHHeM 1 rp. cbipora (Jjoc^iaTa h 3 MA 40 % H3P04 Ha 100 rp. Maccbi.