DE3037209C2 - Verwendung eines Werkstoffes für Stützsysteme in Brennöfen für keramische Erzeugnisse - Google Patents
Verwendung eines Werkstoffes für Stützsysteme in Brennöfen für keramische ErzeugnisseInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C—ALLOYS
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Werkstoffes für Ofeneinsätze von Brennöfen für keramische
Erzeugnisse.
Bekannt hierfür ist eine Superlegierung unter dem Namen »NICRALY«,die neben Nickel als Basis Chrom,
Aluminium und Yttrium enthält. Legierungen dieser Art sind in vielen US-Patenten, insbesondere in der US-PS
54 902, beschrieben worden. Auch die DE-AS 12 144 beschreibt solche Legierungen, bei denen aber
zusätzlich eine Al2OrDispersion angestrebt wird. Die
spezielle Anwendung solcher Legierungen als Ofencinsätie
in Brennöfen für keramische Erzeugnisse ist bisher nicht bekanntgeworden.
Bei der Herstellung typischer keramischer Erzeugnisse werden die Keramik, die Tone und andere
nichtmetallische Minerale mit den dazugehörenden Glasuren in üblicher Weise dreimal bei erhöhten
Temperaturen gebrannt. Der hier verwendete Ausdruck »keramische Erzeugnisse« umfaßt Steingut. Porzellan,
Ziegel, Glas, stickstoffhaltige Emaillen und ähnliche Erzeugnisse.
Während des Brennens müssen die keramischen Erzeugnisse gestützt werden, so daß diese ihre
vorgegebene Form behalten, wobei sie sich und das Trägersystem sich jedoch aufgrund der thermischen
Behandlung ausdehnen können, ohne dabei die fertige Oberfläche des keramischen Erzeugnisses zu beschädigen.
Hierzu kann die als Werkstoff verwendete Legierung in Form einer Platte, Stabes oder Drahtes
hergestellt und zu verschiedenen Stützgerüsteinrichtungen geformt werden, um die in Herstellung begriffenen
keramischen Gegenstände während des Brennzyklus zu halten. Beispiele solcher Einrichtungen sind Untersätze,
Stützen, Gerüste und ähnliches.
Wie bekannt ist, werden diese Stützsysteme aus ίο Feuerfestmaterialien zu Komponenten geformt, die
wiederum ein Vorformen und Brennen für ihren Einsatz erfordern.
Diese als feuerfeste Stützsysteme dienenden Komponenten haben zahlreiche Fehler und Mängel. Sie sind
schwierig herzustellen und miteinander zu verbinden, teuer, bröcklig, spröde und erfordern einen hohen
zusätzlichen Energiebedarf. Das bekannte feuerfeste Ofeneinsatzmaterial hält überdies in vieier Fällen nur
einen Ofenzyklus aus.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen, ein metallisches Stützsystem zu
verwenden, das jedoch zu folgenden Nachteilen führte. So wurden nichtrostende Stähle verwendet, die
jedoch auf Dauer nicht oxidationsbeständig waren und damit nicht die nötige Festigkeit behielten. Hochtemperaturbeständige
»Superlegierungen« mit Nickel und Chrom, beispielsweise im Verhältnis von 80 zu 20
Gew.-%, hatten zwar ausreichende Festigkeitswerte, führten jedoch zu unerwünschter Verfärbung beim
J0 Fertigprodukt, was auf eine Reaktion der in Herstellung
begriffenen keramischen Erzeugnisse und der keramischen Glasur mit den sich natürlich bildenden Oxiden
der Werkstoffe zurückzuführen ist. Mit verschiedenen Mischungsansätzen überzogene Werkstoffe führten
ebenfalls zu unbefriedigenden Ergebnissen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Verwendung eines Werkstoffs für Stützsysteme in
Brennöfen vorzuschlagen, der eine ausreichende Festigkeit sowie Oxidationsbeständigkeit besitzt und eine
unerwünschte Verfärbung der keramischen Erzeugnisse verhindert
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines Werkstoffs, der mit einer AbOj-Schicht überzogen
ist, aus
8 bis 25% Chrom,
8 bis 25% Chrom,
2,5 bis 8% Aluminium,
0,005 bis 0,04% Yttrium,
0,005 bis 0,04% Yttrium,
insgesamt bis zu 15% eines oder mehrere der Elemente
Molybdän, Rhodium, Hafnium, Wolfram, Tantal und Niob, insgesamt bis zu 0,5% einei oder mehrere der
Elemente Kohlenstoff, Bor, Magnesium, Zirkon und Kalzium,
bis zu 1% Silicium,
bis zu 2% Mangan,
bis zu 20% Kobalt,
bis zu 5% Titan,
bis zu 30% Eisen,
Rest Nickel,
bis zu 2% Mangan,
bis zu 20% Kobalt,
bis zu 5% Titan,
bis zu 30% Eisen,
Rest Nickel,
für Stützsysteme in Brennöfen für keramische Erzeugnisse.
Eine bevorzugte Zusammensetzung des erfindungs*
gemäß verwendeten Werkstoffs ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.
gend aus Aluminiumoxid bestehende Schicht auf der
gegenüber den meisten Keramikmischungen ist. Diese
verwendeten Werkstoffs bei den Dbliehen Brenntemperaturen,
sie ist »selbst heilend« und ist widerstandsfähig gegenüber Abplatzen und weist eine gute Temperaturweehselbeständigkeitauf.
Zweekm8ßigerwei$e werden die Stützsysteme vor der Beschickung mit den keramischen Erzeugnissen zur
Ausbildung einer isolierenden Oxidschutzschicht durch Glühen voroxidiert.
Eine Reihe von Glühversuchen wurden mit dem erfindungsgemäß verwendeten Werkstoff durchgeführt,
um die Glühbedingungen festzulegen, mit deren Hilfe eine geeignete Oberflächenschicht erzeugt werden
kann.
Die in diesen Versuchen benutzten Legierungen bestanden im wesentlichen aus 15 Gew.-% Chrom, 5
Gew.-% Aluminium, 0,02 Gew.-% Yttrium und einem Rest von Nickel. Sie wurde unter Anwendung des
Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens hergestellt
Das Versuchsprogramm zur Ermittlung der geeigneten Glühbedingungen führte zu folgenden Ergebnissen:
1. Einstündiges Glühen des erfindungsgemäß verwendeten
Werkstoffs bei 11500C ergab eine ausreichende
Oxidschicht
2. Die Aufheizgeschwindigkeit bis 1150° C ist beliebig.
3. Durch Kaltwalzen des erfindungsgemSU verwendeten
Werkstoffs mir einem Verformungsgrad von 20% und anschließend siebenstündiges Glühen bei
|093QC wurde ebenfalls eine ausreichende Oxidschicht
erzeugt
4. Bloßes Erhitzen der Grundlegierung auf Temperaturen unter 10930C ergab keinen hinreichenden,
vorwiegend aus Aluminiumoxid bestehenden Film. Bei diesen Temperaturen bildete sich einr Mischung,
die vermutlich aus grünem Chromoxid (Cr2Cb) und silbergrauem Aluminiumoxid (AI2O3)
besteht
5. Das Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren wirkt
sich günstig auf die angestrebten Eigenschaften des erfindungsgemäß verwendeten Werkstoffs aus.
Aus diesen Ergebnissen wird hergeleitet, daß sich auf
der Oberfläche des erfindungsgemäß verwendeten Werkstoffs die beste Oxidschicht durch Voroxidieren in
einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einer Temperatur über 1093"C, besser von über 1177°C, bildet,
wobei die Glühdauer von den Bedingungen an der Werkstoffoberfläche, vom Sauerstoffpotential der Atmosphäre
und der Glühtemperatur abhängt
Claims (4)
1. Verwendung eines Werkstoffs, der mit einer AhCh-Scnicht überzogen ist, aus
8 bis 25% Chrom,
2£ bis 8% Aluminium,
0,005 bis 0,04% Yttrium,
insgesamt bis zu 15% eines oder mehrere der Elemente Molybdän, Rhodium, Hafnium, Wolfram,
Tantal und Niob, insgesamt bis zu 0,5% eines oder mehrere der Elemente Kohlenstoff, Bor, Magnesium,
Zirkon und Kalzium,
bis zu 1% Silicium,
bis zu 2% Mangan,
bis zu 20% Kobalt,
bis zu 5% Titan,
bis zu 30% Eisen,
Rest Nickel.
für Stützsysteme in Brennofen für keramische Erzeugnisse.
2. Verwendung eines Werkstoffs nach Anspruch 1 mit
10 bis 20% Chrom,
3 bis 7% Aluminium.
0.005 bis 0.035% Yttrium,
für den Zweck nach Anspruch 1.
3 bis 7% Aluminium.
0.005 bis 0.035% Yttrium,
für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung eines Werkstoffs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, der unter Anwendung des
Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens erschmolzen, dann um 20% kaltverformt und bei Temperaturen
oberhalb von 10930C geglüht wurde, für den
Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung eines Werkstoffs nach Anspruch I oder 2, der unter Verwendung des Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahrens
erschmolzen und bei Temperaturen oberhalb von 1150° C geglüht wurde, für den
Zweck nach Anspruch 1.
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| DE3037209C2 true DE3037209C2 (de) | 1983-02-17 |
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