Über die Ursache des Glasaustritts und der Blasenbildung an schmelzgegossenen Steinen bei hohen Temperaturen

Abstract

Sechs schmelzgegossene Steine mit unterschiedlichen Gehalten an Al2O3 und ZrO2 und unterschiedlicher Herstellungsart wurden auf ihr Verhalten beim Erhitzen bis zu 1600 °C in oxydierender und reduzierender Atmosphäre mit dem Erhitzungsmikroskop untersucht. Während beim Erhitzen unter Formiergas keine Veränderung an den Proben beobachtet wurde, trat in Sauerstoffatmosphäre bei den meisten Steinen eine schmelzflüssige Phase unter gleichzeitiger Gasentwicklung aus. Der stark verunreinigte graue „Zac" -Stein zeigte diese Erscheinung schon ab 1050 °C, die reineren hellen Steine erst oberhalb von 1350 °C. Die aus den grauen Steinen stammenden Gase enthielten SO2, CO2 und N2; bei den hellen Steinen fehlte der SO2-Anteil. Schwefel und Stickstoff liegen im Stein in Form von Sulfiden bzw. Nitriden vor, der Kohlenstoff als Carbid oder elementar. Glasaustritt und Blasenbildung lassen sich auf diese Verbindungen zurückführen, da sie durch Reaktion mit dem eindiffundierenden Sauerstoff die entsprechenden Gase entbinden, welche dann die schmelzflüssige Phase aus dem Stein herausdrücken und selbst in Form von Blasen an der Oberfläche sichtbar werden. Die jeweilige Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs sowie Art und Menge der Verunreinigungen im Stein, seine Struktur und sein Anteil an Glasphase bedingen das unterschiedliche Verhalten der Steine beim Erhitzen.