AT247218B - Feuerfeste Masse, insbesondere Spritzmasse - Google Patents

Description

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  Feuerfeste Masse, insbesondere Spritzmasse 
Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste Masse für das Ausbessem oder Instandhalten einer Ofenauskleidung, beispielsweise einer Ofenwandung oder-decke. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine   nichtsaure Spritzmasse für eine solche Verwendung in Hochtemperaturöfen für metallurgische Zwecke.   



   Bei metallurgischen   Hochtemperaturöfen,   beispielsweise offenen Gefässöfen für das Schmelzen von Stahl oder bei andern Typen von Metallschmelzöfen ist es üblich, die innere Auskleidung durch Ausbessern mit einem feuerfesten Gemisch, beispielsweise einem nichtsauren oder basischen Gemisch aus nichtsaurem oder basischem gekörnten Material und einem Bindemittel zu reparieren und ein solches Ausbesserungsmaterial entweder durch Feststampfen an der betreffenden Stelle oder durch Auftragen mittels einer Düsen-Mischpistole beispielsweise einer Ridley-Pistole oder einer Jet-Crete-Pistole oder mittels einer Schlämmpistole aufzubringen. In einem solchen Fall wird die feuerfeste Masse zuerst mit Wasser in eine Aufschlämmung verwandelt und diese dann in bekannter Weise aus einem Behälter verspritzt.

   Bei einer solchen Auftragung, insbesondere bei Spritzgemischen, ist es erwünscht, ein Material zu haben, welches einer heissen Ofenwandung zugeführt werden kann und sich mit dieser gut verbindet und während des Arbeitens des Ofens an seiner Stelle verbleibt. Einige der bekannten Gemische besitzen den Nachteil, sich nicht   mit den heissen Wänden zu verbinden, so dass es erforderlich ist, den Ofen beträchtlich abzukühlen,   dann das Ausbesserungsmaterial an seine Stelle zu bringen und dann den Ofen wieder auf die Arbeitsbedingungen zu heizen. Dies verursacht verständlicherweise beträchtlichen Zeitverlust.

   Andere Gemische besitzen den Nachteil, dass sie in zu hohem Masse von den Wandungen abprallen oder, nachdem sie einmal aufgebracht sind, beim weiteren Erhitzen im Ofen brechen und abblättern, so dass das Ausbesserungsmaterial nicht genügend lange in gutem Zustand und an seiner Stelle verbleibt. 



   Erfindungsgemäss wurde nunmehr festgestellt, dass die feuerfeste Masse der Erfindung gut auf eine Ofenwandung, insbesondere wenn letztere erhitzt ist, aufgespritzt werden kann und sich gut mit ihr verbindet. Femer wurde gefunden, dass ein Abblättern des Ausbesserungsmaterials beim weiteren Erhitzen im wesentlichen vermieden wird. Die Masse haftet gut an der heissen Oberfläche und verbleibt wesentlich länger in gutem Zustand als andere bekannte   Spritz- bzw. Stampfmassen   für ähnlichen Gebrauch. 



   Die erfindungsgemässe feuerfeste Masse besteht im wesentlichen aus   50 - 95 go   Chromerz bzw. Chromit, 0 - 45 % fein zerteilter nichtplastischer Magnesia, 1 - 5% mindestens eines Bindemittels aus der Gruppe der Alkalitripolyphosphate und Tetraalkalipyrophosphate,   0,     05-3%   eines Plastifizierungsmittels und   0-3%,   falls zugesetzt, vorzugsweise   0,     5-3%   fein zerteilten Eisenoxyds. Eine bevorzugte Masse besteht im wesentlichen aus   50-95%   Chromit,   5-45%   fein zerteilter, nichtplastischer Magnesia, 1 bis 
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 oxyds. 



   Die Chromitkomponente der Erfindung ist zweckmässig irgendein Chrom- bzw. Chromiterz. Beispielsweise kann man Masinloc-Chromiterz verwenden. Man kann auch ein Transvaal-Chromerz gebrauchen, welches eine typische Analyse der folgenden Bereiche aufweist: 30 - 45% Cr2O3, 1 - 20%SiO2, 8 - 25%   Alto,     15-29% Fe20 , 0, 1 -3% CaO   und 5-20% MgO. Es kann auch jedes andere gewünschte Chrom- 

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 erz verwendet werden. Die Chromitkomponente ist bei Verwendung in einem Spritzgemisch vorzugsweise im wesentlichen insgesamt feiner als 20 Maschen und etwa   50 - 650/0   desselben geht durch ein 100-Maschen-Sieb. 



   Die Magnesiakomponente ist irgendein totgebranntes Magnesiamaterial, wie beispielsweise Periklas hoher Reinheit oder totgebrannter Magnesit usw. Vorzugsweise enthält die Magnesiakomponente mindestens etwa   80%   Magnesiumoxyd. Dieses Material wird bis zu einem solchen Zustand gebrannt,   dass   beim weiteren Brennen, wenn es an seinen Platz gebracht ist, im wesentlichen keine Schrumpfung stattfindet ; daher ist ein totgebranntes, hartgebranntes oder   verschmolzenes Magnesiaprodukt als Magnesiakomponen-   te geeignet. Die Magnesia wird in fein zerteiltem Zustand verwendet, um die Bildung einer keramischen bzw. mineralischen Bindung beim Brennen an seinem Platz zu beschleunigen. Vorzugsweise wird die Magnesia in Grössen von im wesentlichen 100% weniger als 100 Maschen verwendet. 



   Das Plastifizierungsmittel wird ebenfalls in leicht dispergierbarer Form, z. B. in Lösung beim Zumischen des Wassers oder in fein zerteilter Form gebraucht. Wenn das Mittel ein unlöslicher Feststoff ist, so liegt er vorzugsweise insgesamt in einer Grösse von unter 200 Maschen vor. Ein geeigneter plastischer Ton oder Betonit kann als ein solches Plastifizierungsmittel verwendet werden. Man kann auch ein organisches Plastifizierungsmittel verwenden, beispielsweise Natriumcarboxymethylzellulose oder ein wasserlösliches Polymeres des Natriumsalzes von Acrylsäure (Cyanamer 370) u. dgl. Wie oben festgestellt, benutzt man   0,   05-3% des Plastifizierungsmittels.

   Wenn dieses Plastifizierungsmittel Ton ist, sollte es in einer Menge von 1 bis 3% zugesetzt werden ; wenn ein organisches Plastifizierungsmittel vorliegt, so beträgt der Zusatz vorzugsweise von 0, 05 bis nicht über 1%. Wenn gewünscht, kann man Gemische der Plastifizierungsmittel miteinander verwenden. 



   Das zugesetzte Eisenoxyd ist sehr fein verteilt und es wurde gefunden, dass eine ausgezeichnete Eisenoxydquelle für diese Masse das Material ist, welches sich aus den Abgasen niederschlägt, die aus Sauerstoff-Stahlkonvertem stammen, in denen ein Bad geschmolzenen Metalls zwecks Bildung von Stahl mit Sauerstoff gefrischt wird. Während des Frischens werden grosse Abgasmengen von solchen Konvertern geliefert und eine überwiegende Komponente solcher Abgase ist fein zerteiltes Eisenoxyd, welches im wesentlichen zu   900/0   durch ein   325-Maschen- (0, 044 mm)-Sieb   geht. Es ist bevorzugt, dass die Eisenoxydkomponente im wesentlichen vollkommen durch ein 100-Maschen-Sieb geht, doch ist es für beste Ergebnisse vorzuziehen, dass mindestens   800/0   durch ein 325-Maschen-Sieb hindurchgehen.

   Irgendeiner der   sogenannten"Präzipitator"-Stäube   mit hohem Eisenoxydgehalt aus Stahlanlagen ist zur Verwendung als Eisenoxydkomponente geeignet, sofern dieser Staub mindestens 85% Eisenoxyd enthält. Ein anderes geeignetes Eisenoxydmaterial ist ein auf einer Mühle sehr fein gemahlenes Material mit einer Partikelgrösse, welche oben als bevorzugt angegeben ist. Es ist zu verstehen, dass das Eisenoxyd auch durch freies Eisenoxyd im verwendeten Chromiterz bereitgestellt werden kann. In einem solchen Fall kann der Eisenoxydzusatz nicht erforderlich sein oder es kann eine geringere Menge benötigt werden, um das gesamte Eisenoxyd innerhalb des festgestellten Bereiches bereitzustellen. 



   Das Alkalitripolyphosphat, welches in der vorliegenden Masse als Bindemittel verwendet wird, weist die typische chemische Zusammensetzung   MgPgO   auf, wobei M ein Alkalimetall, wie Natrium, Kalium 
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   Beim Zusammenstellen der erfindungsgemässen Masse werden die Komponenten Chromit, Magnesia, Tripolyphosphat oder Tetra-Natriumpyrophosphat oder ein ähnliches Salz, Plastifizierungsmittel und Eisenoxyd in irgendeiner gewünschten Stufenfolge zusammengemischt und die Masse kann, wie es gewünscht wird, verfrachtet und gelagert werden. Es ist vorzuziehen, das Material bis zum Zeitpunkt des Gebrauches von Wasser fernzuhalten, weil es beim Zusatz von Wasser in der Kälte leicht zusammenbackt bzw. bindet. 



   Es ist ein Vorteil der erfindungsgemässen Masse, dass sie sich sowohl mit heissen als auch mit kalten Ofenwandungsoberflächen leicht verbindet und dass sie als Spritzgemisch leicht mittels der gewöhnlichen Spritzvorrichtungen, vorzugsweise mittels einer Schlämmpistole für das Aufbringen fester Stoffe, aufgetragen werden kann. Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Masse, dass sie unter den Arbeitsbedingungen des Ofens gegen Absplittern, Abblättern und Brechen   widerstandsfähig   ist. 



   Das folgende Beispiel beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung :   Beispiel : Eine als Spritzgemisch brauchbare Masse wird wie folgt bereitet. Es werden miteinander    vermischt : Masinloc-Chromerz der unten gezeigten chemischen Zusammensetzung und Partikelgrösse, 

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 Periklas wie unten angegeben, und die andern Bestandteile in den angezeigten Mengen : 
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<tb> 
<tb> Gew. <SEP> -0/0 <SEP> 
<tb> Chromit
<tb> (Zusammensetzung <SEP> : <SEP> 29,9% <SEP> Cr2O3. <SEP> 5,5% <SEP> SiO2, <SEP> 27,9% <SEP> Al2O3, <SEP> 82,0
<tb> 14, <SEP> 3% <SEP> Fe2O3, <SEP> 0,8% <SEP> CaO <SEP> und <SEP> 21,6% <SEP> MgO).
<tb> 



  39, <SEP> 7% <SEP> gehen <SEP> durch <SEP> 20 <SEP> Maschen <SEP> und <SEP> blieben <SEP> auf <SEP> 100 <SEP> Maschen.
<tb> 



  60, <SEP> 3% <SEP> gehen <SEP> durch <SEP> 100 <SEP> Maschen <SEP> (etwa <SEP> 26, <SEP> 7% <SEP> gehen <SEP> durch
<tb> 325 <SEP> Maschen).
<tb> 



  Periklas
<tb> (Zusammensetzung <SEP> : <SEP> 2, <SEP> l < 7o <SEP> SiO2, <SEP> 1, <SEP> 0% <SEP> CaO, <SEP> 0, <SEP> 3% <SEP> Cris'13, <SEP> 0
<tb> 0, <SEP> 3% <SEP> AlOg, <SEP> 0, <SEP> 5) <SEP> Fe203, <SEP> 0, <SEP> 1'% <SEP> Glühverlust <SEP> und <SEP> 95, <SEP> 70/0 <SEP> MgO
<tb> (durch <SEP> Differenz).
<tb> 



  97, <SEP> 5% <SEP> gehen <SEP> durch <SEP> 100 <SEP> Maschen, <SEP> einschliesslich <SEP> etwa <SEP> 62%
<tb> gehen <SEP> durch <SEP> 325 <SEP> Maschen.
<tb> 



  Natriumtripolyphosphat <SEP> (Na <SEP> P <SEP> O). <SEP> 3,0
<tb> Bentonit, <SEP> durch <SEP> 100 <SEP> Maschen <SEP> gehend. <SEP> 1, <SEP> 0
<tb> Präzipitatorstaub <SEP> (aus <SEP> Abgasen <SEP> des <SEP> Sauerstoff-Stahlkonverters). <SEP> 1, <SEP> 0
<tb> Der <SEP> Präzipitatorstaub <SEP> enthält <SEP> 90% <SEP> Partikel, <SEP> welche <SEP> durch <SEP> ein
<tb> 325-Maschen-Sieb <SEP> hindurchgehen, <SEP> und <SEP> enthält <SEP> 90 <SEP> Eisenoxyd.
<tb> 
 



   Die obigen Bestandteile werden gründlich miteinander vermischt und zum Verwendungsort verfrach- tet, wo das Gemisch in   20-30 Gew.-%   Wasser angeschlämmt und mittels einer Schlämmpistole bekann- ter Art auf eine heisse Ofenwandung aufgebracht wird. Wenn gewünscht, bringt man das aufgeschlämmte
Gemisch in die Spritzvorrichtung und transportiert das ganze zum Arbeitsplatz. Das Gemisch wird aus der
Spritzpistolenkammer durch Luftdruck in das Zufuhrrohr getrieben, in welchem es durch Hilfsdruckluft längsgetrieben und durch eine Düse, welche gegen die Ofenwandung gerichtet ist, ausgepresst wird. 



   Das Spritzgemisch wird auf die heisse Wandung eines offenen Gefässofens mit folgenden Ergebnissen aufgebracht : Ein dünner Überzug von 3,17 bis 12, 7 mm Dicke wird auf die heissen Flächen vorhandener feuerfester Wandungen und Decken und beim Brennen in Form eines monolithischen Überzuges auf den existierenden feuerfesten Stoffen aufgebracht, wo er Flussmittel absorbiert, welche sonst die existierenden feuerfesten Stoffe angreifen. Dadurch schützt das Gemisch die feuerfesten Stoffe und verzögert die Abnutzung. 



   Zum Vergleich wird ein anderes Gemisch von genau gleicher Zusammensetzung mit der Ausnahme, dass das Natriumtripolyphosphat nicht zugesetzt wurde und dass statt dessen etwa   3, 5 Gew.-lo Natrium-   silicat als Bindemittel einverleibt wurden, in der gleichen Weise auf einen andern Teil derselben Wandung aufgebracht. Dieses Gemisch versagt vollkommen hinsichtlich der Haftung an der heissen, feuerfesten Oberfläche. 



   Ein sehr befriedigendes Spritzgemisch erhält man durch Vermischen von 50 bis 95 %   Chromitkörnern,   5-45% fein zerteilter, nichtplastischer Magnesia,   3-3, 5% Natriumtripolyphosphat, 1-3% Bentonit   und   1-1, 5%   fein zerteilten Eisenoxyds, beispielsweise des oben   beschriebenen Präzipitatorstaubes aus   Sauerstoffkonvertern. 



   Die erfindungsgemässe feuerfeste Masse ist zum Gebrauch in Hochtemperaturofen, wie metallurgischen Öfen, beispielsweise offenen Gefässöfen u. a., geeignet. 



   Es ist zu verstehen, dass in der erfindungsgemässen Masse an Stelle des in obigem Beispiel beschriebenen   Natriumtripolyphosphats,   auch ein Tripolyphosphat des Kaliums, Lithiums, Ammoniums oder eines andern Alkalimetalls verwendet werden kann, wobei" Ammonium" hier als Alkalimetall oder dessen Äquivalenz betrachtet wird mit der Einschränkung, dass die Ammoniumverbindung beim Mischen und Einbrennen unliebsame Zersetzungsgase ergibt. Man kann auch ein Tetra-Natriumpyrophosphat der chemischen Zusammensetzung   NaP0   oder dessen Hydrat, z. B. NaP207. 10    hop,   verwenden. 



   In der obigen Beschreibung und in den Patentansprüchen sind die gezeigten Teil- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anderes angegeben ist. In Übereinstimmung mit der herkömmlichen Praxis der Angabe chemischer Analysen feuerfester Stoffe sind die Mengenverhältnisse der verschiedenen chemischen Bestandteile in der Beschreibung und den Patentansprüchen angegeben, als ob diese Bestandteile als einfache Oxyde vorlägen.

   So ist beispielsweise der Magnesiumbestandteil als   MgO   und das Eisenoxyd als   Fe 0 ausgedrückt,   wenngleich das Magnesiumoxyd und das Eisenoxyd zumindest zum Teil in Kombination miteinander oder mit einer andern Komponente des Gemisches vorhanden sein können und 

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 das Eisenoxyd tatsächlich zum Teil als Ferro'oxyd vorliegen kann, Die hier gegebenen Siebgrössen sind Tyler-Siebe, wie sie auf Seite 1719 des Chemical Engineers Handbook, Herausgeber John H. Perry, ver- öffentlicht von McGraw-Hill Book Company, Zweite Auflage, 1941, definiert sind. Das obengenannte Plastifizierungsmittel Cyanamer 370 stammt von der American Cyanamid   Comp.,   ein anderes geeignetes Plastifizierungsmittel ist   Carbopol370R,   ein wasserlösliches Harz der B. F. Goodrich Chemical Comp. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Feuerfeste Masse, insbesondere Spritzmasse, mit einem Gehalt an Chromerz, gegebenenfalls MagnesiaundgegebenenfallsEisenoxyd, PhosphatenalsBindemittelsowiePlastifizierungsmittel,dadurch gekennzeichnet,   dass sie im wesentlichen enthält : 50 - 95%   Chromitkörner, 0-45% feinzerteilte, nichtplastische Magnesia,   1- 5 %   mindestens eines Bindemittels aus der Gruppe der Alkalitripolyphosphate   undTetra-Alkalipyrophosphate, 0,05 - 3% Plastifizierungsmittelund 0- 3%zugesetztes, feinzerteiltes    Eisenoxyd.

Claims (1)

1. 2. Feuerfeste Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Natriumtripolyphosphat ist. EMI4.1 dadurch gekennzeichnet, dassdasBindemittelTetra-mittel 1-3% plastischen Tons ist.

   5. Feuerfeste Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Plastifizierungsmittel 0, 05 - 1 % organischen Plastifizierungsmittels ist.

   6. Feuerfeste Masse nach Anspruch. l, dadurch gekennzeichnet, dass das feinzerteilte Eisenoxyd als Pulver vorliegt, das mindestens 85% Eisenoxyd enthält.

   7. Feuerfeste Masse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenoxyd eine solche Teilchengrösse besitzt, dass etwa 90% durch ein 325-Maschen- (0, 044 mm)-Sieb hindurchgehen. EMI4.2 dadurch gekennzeichnet, dass0, 5-3% desfeinzer-teiltenEisenoxyds hinzugesetzt sind.

   9. Feuerfeste Spritzmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesent- lichen aus folgenden Teilen besteht : 50-95%, insbesondere 50-90%, Chromitkörner, welche durch ein 20-Maschen-Sieb gehen, 0-45%, insbesondere 5-45%, feinzerteilte, nichtplastische Magnesia, welche durch ein 100-Maschen-Sieb geht, 1-5% mindestens einer Bindesubstanz aus der Gruppe Alkalitripolyphosphate und Tetra-Alkalipyrophosphate, 0, 05-3% eines Plastifizierungsmittels und 0, 5-3% feinzerteilten Eisenoxyds.

   10. Feuerfeste Spritzmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemit- tel Natriumtripolyphosphat ist.

   11. Feuerfeste Spritzmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Tetra-Natriumpyrophosphat ist.

   12. Feuerfeste Spritzmasse nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Plastifizierungsmittel Bentonit ist.

   13. Feuerfeste Spritzmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenoxyd eine solche Partikelgrösse aufweist, dass es durch ein 100-Maschen-Sieb und zu 80% durch ein 325-Maschen-Sieb hindurchgeht.

   14. Feuerfeste Spritzmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Bindesubstanz 3-3, 5 % Natriumtripolyphosphat, als Plastifizierungsmittel 1 - 30/0 plastischen Ton und 1 bis 1, 51o feinzerteiltes Eisenoxyd enthält.

   15. Feuerfeste Spritzmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus etwa 82% Chromit einer durch 20 Maschen hindurchgehenden Partikelgrösse und 50-65% einer durch 100 Maschen hindurchgehenden Partikelgrösse, 13% Periklas einer durch 100 Maschen hindurchgehenden Partikelgrösse, 3 - 3, 5 % Natriumtripolyphosphat, 1% Bentonit und l-l, 5% Eisenoxyd, gewonnen aus den Abgasen aus einer Zone, in welcher durch das Frischen geschmolzenen Eisenmetalls mit Sauerstoff Stahl hergestellt wird, besteht.