P-D Refractories - Praxishandbuch Feuerfeste Werkstoffe | Silikasteine

4 33 4. Dichte geformte feuerfeste Erzeugnisse (Gesamtporosität < 45 Vol.-%) 4.1 Nichtbasische geformte Erzeugnisse Diese Erzeugnisgruppe umfasst die Werkstoffe der SiO 2 -Al 2 O 3 -Reihe und andere nach ihrem chemischen Reaktionsverhalten nicht näher eingruppierbare Werkstoffe, wie Silici- umcarbid (SiC)- und Kohlenstoff-Produkte. Die hoch SiO 2 -haltigen Werkstoffe werden auch als saure Werkstoffe bezeichnet. Nach dem chemischen Reaktionsverhalten ist SiO 2 ein saures Oxid, welches mit Wasser eine Säure bildet. Die als neutral einzustufenden Werkstoffe auf Basis Forsterit, Spinell und Chromit werden üblicherweise den basischen Erzeugnissen zugeordnet. 4.1.1 Silikasteine Fred Brunk Silikasteine bestehen chemisch zu über 93 Gew.-% aus SiO 2 . In der Regel liegt der SiO 2 - Gehalt bei 95 bis 97 Gew.-%. Nach ASTM C 416-84 sind für die chemische Zusammen- setzung folgende Grenzwerte festgelegt: < 1,5 % Al 2 O 3 , < 2,5 % Fe 2 O 3 , < 0,2 % TiO 2 , < 4 % CaO. Die weitere Unterteilung lehnt sich sehr stark an den jeweiligen Verwendungs- zweck an. Die Bezeichnung einzelner Gruppen ist unterschiedlich und erfolgt zum Teil nach nationalen Normen [1, 2]. Einteilungskriterien sind die prozentualen Gehalte an den Flussmitteln Al 2 O 3 und Alkalien, die stark die thermo-mechanischen Eigenschaften der Silikasteine bestimmen. Ein weiteres Einteilungsmerkmal ist die nach dem Steinbrand vor- liegende nicht umgewandelte Menge an β-Quarz. Dieser so genannte Restquarz-Gehalt gibt Hinweise auf das zu erwartende Nachwachsen der Steine im Einsatz. Für die Herstellung von sehr dichten, hochwärmeleitenden Silikasteinen werden Silicium- nitrid (Si 3 N 4 ) oder Siliciumcarbid (SiC) als Versatzkomponenten verwendet [3–5]. Durch Oxidation während des Brandes bildet sich hieraus kristallines SiO 2 , welches die intergra- nularen Poren ausfüllt. Als Rohstoff für die Silikasteinherstellung werden überwiegend chemisch reine Quarzite mit SiO 2 -Gehalten größer 96 Gew.-% eingesetzt. Anteilig finden auch Quarzsande mit hohem Reinheitsgrad Verwendung. Hinsichtlich ihrer Genese aus quarzreichen Sanden unterscheidet man zwei Typen von Quarziten: den tektonisch verfestigten grobkristallinen Felsquarzit und den chemisch ver- festigten überwiegend feinkristallinen Zementquarzit. Die chemische Analyse, insbeson- dere der Gehalt an Flussmitteln Al 2 O 3 , TiO 2 und Alkalien, ist wichtig für die Beurteilung der Quarzite. Das SiO 2 liegt in der Tieftemperaturmodifikation β-Quarz vor. Dieser durchläuft in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit displazive und rekonstruktive Umwandlungen, was mit mehr oder weniger intensiven Dichte- bzw. Volumenänderungen verbunden ist.

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