Korrosion feuerfester Steine durch Metalltropfenbohren

Abstract

Es werden zunächst Ergebnisse über die Bestimmung von Grenzflächenspannungen zwischen reiner und mit verschiedenen Feuerfestmaterialien gesättigten Hohlglasschmelzen einerseits und Metallschmelzen (Zinn, Blei, Kupfer, Silber und Gold) andererseits sowie die daraus resultierenden Spreitungsdrücke mitgeteilt. Das sogenannte Metalltropfenbohren dieser Metalle und von Aluminium bei 1450 °C an vier feuerfesten Steinen - schmelzgegossener Korundstein (SKS), Chromoxid-Korundstein (CKS), schmelzgegossene Korund-Zirkonoxidsteine mit 33 % ZrO2 (Z33) bzw. 41 % ZrO2 (Z41) - wird quantitativ ermittelt. Die Spreitungsdrücke sind vor allem von der Zusammensetzung der mit den Feuerfestmaterialien gesättigten Glasschmelzen gegenüber der reinen Hohlglasschmelze abhängig. Da die gelöste Hauptkomponente bei allen Steinen AI2O3 ist, sind die Unterschiede nicht sehr signifikant. Bei größenordnungsmäßig gleichem negativen Spreitungsdruck (SKS ≈ CKS ≈ Z33 > Z41) steht man eine zunehmende Beständigkeit des Feuerfestmaterials gegen das „Metalltropfenbohren" in der Reihenfolge SKS < CKS < Z33 < Z41 fest. Dagegen ist keine außerhalb der Fehlergrenzen liegende Systematik in der Reihe der verwendeten Metallschmelzen festzustellen; d. h. die Metallschmelzen verhalten sich trotz der sehr großen Grenz- und Oberflächenspannungsunterschiede in erster Näherung inert. Die Größe der Metalltropfen beeinflußt das Korrosionsverhalten maßgeblich. Kleine Tropfen ergeben einen anderen zeitlichen Korrosionsverlauf als große Tropfen. Einige individuelle Unterschiede sind auf Sekundäreffekte, wie Gasblasen, Zapfenbildung, Form der Metalltropfen und möglicherweise elektrochemische Vorgänge, zurückzuführen. Im elektrischen Gleichspannungsfeld fand lediglich eine tendenzielle Zunahme der Korrosion bei kathodischer Polung des Feuerfestmaterials statt, keine Abnahme bei Umpolung.