AT394055B

AT394055B - Metallurgisches gefaess und verfahren zur herstellung der feuerfesten auskleidung solcher gefaesse

Info

Publication number: AT394055B
Application number: AT88190A
Authority: AT
Inventors: Gerhard Dr Madritsch; Bruno Dipl Ing Hirschberg; Friedrich Dipl Ing Kassegger; Heinz Dr Maslo; Paul Dipl Ing Weitzer
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke Ag
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1992-01-27
Also published as: HUT60789A; PL168877B1; ATA88190A; JPH04506109A; EP0477353A1; PL293026A1; CA2059132C; CA2059132A1; ATA7769791A; HU913920D0; WO1991016459A1

Description

AT 394 055 B

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere eine Transport- oder Behandlungspfanne für die Stahlherstellung.

Die Auskleidungen metallurgischer Gefäße für die Stahlherstellung, es handelt sich hauptsächlich um Auskleidungen von Elektroofen, Stahltransport- oder Stahlbehandlungspfannen, werden, bestimmt von den metallurgischen Prozessen und den chemischen Eigenschaften des Stahls und der Stahlschlacke, vermehrt mit basischen Steinen hergestellt

Es ist üblich, solche Auskleidungen mit pech-, kunstharzgebundenen oder sonst chemisch gebundenen oder gebrannten Steinen aus Magnesit oder Dolomit auszuföhren. Seit Jahren ist man bemüht solche Steine durch magnesitische oder dolomitische Massen zu ersetzen, um die kostspielige Herstellung von Steinen und die Steinverlegearbeit zu umgehen. Alle Entwicklungen solcher basischer Massen sind in die Richtung gegangen, Sintermagnesite oder Sinterdolomite mit Bindemitteln zu versetzen, die mit Wasser zu aktivieren sind wobei diese Massen mit nach der Verarbeitung zu einer monolithischen Auskleidung aushärten. Diese Versuche haben sich als nicht wirtschaftlich herausgestellL

Solche basische, bei Raumtemperatur chemisch bindende, monolithische Auskleidungen sind über die gesamte Mauerstärke starr. Beim Aufheizen entstehen Risse, durch die flüssiger Stahl tief eindringt und die Auskleidung großflächig zerstört

Weiters wird bei herkömmlichen Bindungssystemen die chemische Bindung vielfach durch Zugabe von Wasser aktiviert. Dieses Wasser ist nach Aushärten und Trocknen der Auskleidung nicht vollständig zu entfernen und führt beim Aufheizen ebenfalls zur Bildung von großen Rissen. Wasser führt insbesondere bei dolomitischen Materialien zur Hydratation und damit zum Verlust der feuerfesten Eigenschaften.

Weiters sind Auskleidungen mit trockenem, basischem Schüttmaterial für liegende und horizontale Auskleidungen in Böden von Elektroofen bekannt In einem solchen Aggregat stellt sich vielfach nicht das Problem, daß bei der ersten Befüllung des Gefäßes die Schüttung durch den Strahl flüssigen Stahls weggeschwemmt wird. Wenn solcher flüssiger Stahl der Charge zugesetzt wird, ist die Bodenschüttung durch kalten Schrott abgedeckt und damit geschützt

Bei Gefäßen allerdings, wo der Stahlstrahl im freien Fall auf die Bodenauskleidung auftrifft, insbesondere bei Stahltransport- oder Stahlbehandlungspfannen, besteht sehr wohl das Problem, daß bei der ersten Befüllung des Gefäßes die Schüttung durch den Strahl flüssigen Stahls weggeschwemmt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Auskleidung für den Boden eines solchen Gefäßes zu schaffen, die einfach und billig herstellbar ist und eine sichere Anwendung gewährleistet

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß die Arbeitsschicht mindestens teilweise als Schüttung eines trockenen, basischen Materials vorliegt welche vor der ersten Erhitzung des Gefäßes auf der Oberseite durch eine chemisch erhärtete Schutzschicht abgedeckt ist und die nach der Beschickung des Gefäßes teilweise als monolithische Schicht vorliegt.

Als Arbeitsschicht wird dabei die wesentliche Schicht der Auskleidung des Gefäßes bezeichnet, die mit dem flüssigen Stahl in Kontakt kommt und abgesehen vom Verschleiß dauerhaft im Gefäß verbleibt. Die Auskleidung umfaßt weitere eine Schutzschicht. Die Arbeitsschicht wird als trockene Schüttung in das Gefäß eingebracht, das heißt, sie ist im wesentlichen wasserfrei. Sehr wohl jedoch kann das Schüttmaterial mit Öl, Bitumen, Kunstharz u. dgl. getränkt sein, um beispielsweise die Einformung zu erleichtern oder die Staubentwicklung zu vermindern. Die erstmalige Erhitzung des Gefäßes erfolgt entweder durch die erste Befüllung mit flüssigem Stahl oder durch einen eigenen Arbeitsgang, in dem die Auskleidung nach ihrer Herstellung mit Brennern etwa auf Prozeßtemperatur gebracht wird.

Sintermagnesit oder Dolomit verffitten durch Einfluß von Temperatur etwa ab 1200 °C und bilden eine verfestigte Schicht. Ausreichend für eine solche keramische Abbindung bis zu einer Schichttiefe von 40 bis 60 mm ist die Temperatur des flüssigen Stahls. Eine solche, nach Eingießen des Stahls sich durch Temperatureinwirkung aufbauende, keramisch gebundene Schicht bildet eine tragende monolithische Wand, die während des Betriebes auf der Stahlbadseite laufend verschleißt, sich aber auf der kalten Seite in Richtung Pfannenmantel fortwährend aufbaut. Die Dehnung der keramischen Schicht infolge von Temperaturschwankungen beim Füllen und Entleeren der Pfanne wird vom noch nicht keramisch gebundenen, auf der kalten Seite liegenden Schüttmaterial aufgenommen, sodaß grobe Rissigkeit der keramischen Schicht nicht entsteht

In einer dünnen, keramisch gebundenen, flexiblen Wand mögen bei Temperaturechwankungen feine Risse entstehen; sollte flüssiger Stahl hindurchdringen, so verläuft sich dieser im auf der kalten Seite vorhandenen Schüttmaterial.

Die Schutzschicht hat die Aufgabe bei der ersten Befüllung des Gefäßes ein Ausschwemmen der Auskleidung zu verhindern.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, daß in die Aibeitsschicht eine Platte, vorzugsweise aus bei Raumtemperatur chemisch abbindendem Material gegossen, eingelassen ist. Die Prallplatte leistet dem Angriff des gebündelten Stahlstrahl Widerstand. Die an die Prallplatte anschließende Schüttung ist gegen Ausschwemmen durch die Schutzschicht geschützt.

Es ist auch möglich, daß die Arbeitsschicht mindestens teilweise als Schüttung eines trockenen, basischen Materials vorliegt, welche vor der ersten Beschickung des Gefäßes auf der Oberseite durch eine monolithisch verfrittete basische Schicht abgedeckt ist, die durch Erhitzung der Schüttung hergestellt ist. Die Auskleidung wird -2-

Claims

AT 394 055 B vor der Ausschwemmung dadurch geschützt, daß das eingebrachte Schüttmaterial durch Brenner erhitzt wird. Dadurch entsteht an der Oberfläche eine monolithische verfrittete Schicht. Vorzugsweise sind im Boden des Gefäßes Einbauten, wie Lochsteine oder Düsen vorgesehen, die mit der Gefäßwand oder der Isolierschicht fest verbunden sind. Es ist des öfteren erforderlich, daß das metallurgische Gefäß gekippt wird. Dabei besteht die Gefahr, daß die relativ dünne verfrittete Arbeitsschicht einen schweren Lochstein oder dergleichen nicht an seinem Platz halten kann. Durch das Eingießen in die Isolierschicht oder durch eine sonstige Befestigung an der Gefäßwand kann dieses Problem vermieden werden. Insbesondere ist es günstig, wenn die Einbauten im Bereich der Schutzschicht einen Absatz aufweisen. Dadurch kann eine besonders gute Verbindung erreicht werden. Weiters kann vorgesehen sein, daß die Einbauten schräge Seitenwände aufweisen, sodaß sich der Querschnitt mit fortschreitendem Verschleiß verändert Dadurch wird erreicht daß die laufend gebüdete Sinterschicht dicht an die Einbauten anschließt. Der beste Winkel (a) zur Erreichung dieses Zweckes wird im Einzelfall durch Versuche ermittelt. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der feuerfesten Auskleidung des Bodens von metallurgischen Gefäßen für die Stahlherstellung. Dieses Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: - Herstellung einer Schicht eines trockenen, schüttbaren, basischen, feuerfesten Materials am Boden des Gefäßes, - vorzugsweise Verdichtung der Schüttung durch Vibrieren, Rütteln oder Stampfen; - Aufbringen einer Schutzschicht aus einer durch chemische Bindung erhärtenden Masse auf der Schüttung; - Trocknung und Erhärtung der feuerfesten Masse; - Erhitzen der Auskleidung. Das Erhitzen der Auskleidung erfolgt entweder durch das Einführen von Brennern oder - falls dieser Schritt nicht vorgesehen ist - durch das erste Stahlbad selbst In der Folge wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsvarianten näher erläutert Die Figuren zeigen: Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes metallurgisches Gefäß; die Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsvariante der Erfindung; die Fig. 3 eine Ansicht einer Prallplatte und die Fig. 4 einen Schnitt nach Linie (IV-IV) in Fig. 3. Ein metallurgisches Gefäß (1) besteht aus Seitenwänden (2a) und einem Boden (2b). Der Boden (2b) ist mit einer Auskleidung (3) versehen, die aus einer isolierenden Außenschicht (4), einer Arbeitsschicht (5) aus feuerfestem basischem Material und aus einer Schutzschicht (6) besteht Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist im Boden (2b) eine Düse (11) vorgesehen, die Seitenflächen (10) aufweist die im Winkel (a) abgeschrägt sind. Im Bereich der Schutzschicht (6) ist an der Düse (11) ein Absatz (8) vorgesehen. Die Düse (11) ist weiters mit Ankereisen (7) am Boden (2b) befestigt Die Prallplatte (9) von Fig. 3 weist abgeschrägte Seitenflächen (10a) auf, sowie einen Absatz (8a) für die Verankerung der Schutzschicht (6). Der Rand (12) der Prallplatte (9) ist gekrümmt da die Prallplatte (9) an die Seitenwand (2a) des Gefäßes (1) angelegt wird. PATENTANSPRÜCHE 1. Metallurgisches Gefäß für die Stahlherstellung mit einem Boden, der eine feuerfeste Auskleidung mit einer basischen Arbeitsschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsschicht (5) mindestens teilweise als Schüttung eines trockenen, basischen Materials vorliegt, welche vor der ersten Erhitzung des Gefäßes (1) auf der Oberseite durch eine chemisch erhärtete Schutzschicht (6) abgedeckt ist und die nach der Beschickung des Gefäßes (1) teilweise als monolithische Schicht vorliegt
2. Metallurgisches Gefäß für die Stahlherstellung mit einem Boden, der eine feuerfeste Auskleidung mit einer basischen Arbeitsschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsschicht (5) mindestens teilweise als Schüttung eines trockenen, basischen Materials vorliegt, welche vor der ersten Beschickung des Gefäßes (1) auf der Oberseite durch eine monolithisch verfrittete basische Schicht abgedeckt ist, die durch Erhitzung der Schüttung hergestellt ist. -3- AT 394 055 B
3. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (2b) des Gefäßes (1) und der feuerfesten, basischen Arbeitsschicht (5) eine Isolierschicht (4) vorgesehen ist.
4. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (4) aus einer aufgespritzten und bei Raumtemperatur ausgehärteten Masse, vorzugsweise aus Schamotte oder Hochtoneide besteht
5. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (2b) des Gefäßes (1) Einbauten, wie Lochsteine, Prallplatten (9) oder Düsen (11) vorgesehen sind, die mit dem Boden (2b) des Gefäßes (1) oder der Isolierschicht (4) fest verbunden sind.
6. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (9,11) im Bereich der Schutzschicht (6) einen Absatz (8) aufweisen.
7. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (9,11) schräge Seitenwände (10,10a) aufweisen, sodaß sich der Querschnitt mit fortschreitendem Verschleiß verändert
8. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttmaterial, das die Arbeitsschicht (5) bildet, aus Sintermagnesit, vorzugsweise mit erhöhtem Kalkgehalt von mehr als 7 % CaO, Sinterdolomit, oder Mischungen aus Sintermagnesit und Sinterdolomit mit Chromerz, oder Korund besteht
9. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schüttmaterial, das die Arbeitsschicht bildet als Sinterhilfen Zusätze, wie Eisenoxid, Borsäure, Borverbindungen, trockenes Wasserglas, oder Mikropulver aus Metalloxiden beigemischt werden.
10. Verfahren zur Herstellung der feuerfesten Auskleidung (3) des Bodens von metallurgischen Gefäßen (1) für die Stahlherstellung, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: - Herstellung einer Schicht eines trockenen, schüttbaren, basischen, feuerfesten Materials am Boden (2b) des Gefäßes (1) und/oder der Isolierschicht (4); - vorzugsweise Verdichtung der Schüttung durch Vibrieren, Rütteln oder Stampfen; - Aufbringen einer Schutzschicht (8) aus einer durch chemische Bindung erhärtenden Masse auf der Schüttung; - Trocknung und Erhärtung der feuerfesten Masse; - Erhitzen der Auskleidung (3).
11. Verfahren zur Herstellung der feuerfesten Auskleidung (3) des Bodens von metallurgischen Gefäßen (1) für die Stahlherstellung, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: - Herstellung einer Schicht eines trockenen, schüttbaren, basischen, feuerfesten Materials am Boden (2b) des Gefäßes (1); - vorzugsweise Verdichtung der Schüttung durch Vibrieren, Rütteln oder Stampfen; - Erhitzen der Auskleidung (3) durch Einführen von Brennern.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse gewählt wird, die durch den Einfluß der Temperatur des Stahlbades keramisch bindet und die Temperatur auf das Schüttmaterial weiterleitet, sodaß dieses auf der dem Stahlbad zugewendeten Seite verfrittet und sich verfestigt.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Gefäßes (1) vor dem Einbringen des Stahlbades durch Einbringen von Brennern erfolgt
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Schichten des Schüttmaterials mit Sinterhilfsmitteln angereichert sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-