DD273362A3 - Verfahren zur Herstellung kunstharzgebundener, kohlenstoffhaltiger, basischer, feuerfester Erzeugnisse - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren feuerfester Erzeugnisse, die ihren Einsatz in Konvertern, Pfannen, Elektroschmelzoefen sowie in Hochtemperaturaggregaten finden. Aufgabe der Erfindung ist es, durch ein geeignetes energiesparendes und aufwandminimierendes Herstellungsverfahren ein Einatmen von toxischen Schwefel- und Teergasen auszuschliessen und eine hohe Flexibilitaet hinsichtlich der Erzeugnisqualitaet zu gewaehrleisten. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren geloest, bei dem 80...100% eines fluessigen Kunstharzes auf die vorgemischte Mittel- und Grobfraktion einer feuerfesten Komponente dosiert und so vermischt werden, dass eine homogene Masse entsteht. Dem Gemisch wird partikulaer in Reihe ein Kohlenstofftraeger, eine feuerfeste Feinkomponente und ein pulverfoermiges Kunstharz zudosiert, wobei das Gemisch nach jeder Zugabe homogenisiert wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kunstharzgebundener, kohlenstoffhaltiger, feuerfester Erzeugnisse, die ihren Einsatz in Konvertern, Pfannen, Elektroschmelzöfen sowie !n Hochtemperaturaggregaten finden.
Aus der Literatur sind voischindene Methoden für die Herstellung feuerfester Steine oder anderer Formkörper bekannt.
Diese waren bisher ausreichend, um feuerfeste Erzeugnisse mit bestimmten Eigenschaftswerten zu erhalten.
Mit der Einführung von kohlenstoffgebundenen Erzeugnissen reichten die bestehenden Technologien nicht mehr aus, um qualitativ hochwertige Erzeugnisse herzustellen. Um die geforderten Eigenschaftswerte zu erreichen, wurde zu einem Heißmischprozeß mit Grobkornvorwärmung in einem gesonderten Aggregat und anschließender Heißverformung übergegangen.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe Energieaufwand. Außerdem treten boi diesem Verfahren preßtechnische Probleme bei Kohlenstoffgehalten größer 5% auf. Je höher der Kohlenstoffgehalt, um so geringer wird die Preßbarkeit der Masse. Weitere Nachteile, wie die Entstehung toxischer Teer- und Schwefeldämpfe beim Misch- und Preßvorgang und das Erweichen der Formkörper im Aufheizprozeß führten zum Übergang auf die Kunstharzbindung.
So wird in der DE-OS 3146866 ein hitzebeständiges Material mit einem Phenol-Formalddhyd-Harzbindemittel beschrieben, welches nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden kann, wie es für pechgebundene hitzebeständige Materialien verwendet wird.
Nachteilig ist dabei die Zugabe von Wasser zur Erreichung einer geeigneten Konsistenz.
'n der US-PS 4248638 wird eine Methode zur Herstellung eines Magnesia-Kohlenstoffsteins beschrieben, worin ein Novolak-P.<enolharz aufwendig in einem Lösungsmittel gelöst wird und anschließend ein Härtemittel zugesetzt wird.
Ein ähnliches Verfahren enthält die DE-OS 2806506, wobei ebenfalls Novolakphenolharz als Bindemittellösung angewendet wire Als nachteilig zeigt sich bei nach diesen Methoden hergestellten Produkten eine sehr geringe Festigkeit der Formkörper nach dem Abformen, was die Weiterverarbeitung erschwert.
Verbesserungen dieser Nachteile sind in der EP 0158895 df ι gestellt, die bereits Möglichkeiten der Anwendung eines Gemisches von Phenolharzen vom Movolaktyp und vom Resoltyp aufzeigt. Auf das Herstellungsverfahren wird dabei nicht näher eingegangen, wobei aber ausgesagt wird, daß das für die optima'an Eigenschaftswerte der Erzeugnisse von großer Bedeutung
Nachteilig bei dieser Lösung ist wiederum die Verwendung von Wasser zur Herstellung einer preßfähigen Masse.
Ziel der Erfindung ist es, oin Herstellungsverfahren für kohlenstoffhaltige, feuerfeste Erzeugnisse zu schaffen, das eine Inhalation von toxischen Schwefel- und Teergasen ausschließt, den Energie- und Produktionsaufwand minimiert und eine breite Erzeugnispalette bei verbesserter Erzeugnisqualität ermöglicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch ein geeignetes energiesparendes und auiwandsminimlerenc'es H rstellungsverfahren, ein Einatmen von toxischen Schwefel- und Teergasen auszuschließen und eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Erzeugnisqualität zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren gelöst, bei dem 80...100%eines flüssigen Kunstharzes auf die vorgemischte Mittel- und Grobkornfraktion einer feuerfesten Komponente dosiert und so vermischt worden, daß eine
homogene Masse entsteht. Diesem Konglomerat aus großer feuerfester Komponente und Kunstharz wird partikulär in Reihe ein Kohlenstoffträger, eine feuerfeste Feinkomponente und ein pulverförmiges Kunstharz zugegeben, wotoi nach jeder Zugabe eine Homogenisierung erfolgt.
Diesem Gemisch aus feuerfesten Roh- und Zuschlagstoffen wird anschließend das restliche flüssige Kunstharz beigemengt und nochmals homogenisiert.
Der gesamte Doeier- und Mischvorgang erfolgt boi Temperaturen von maximal 3O0C, was ein Arbeiten ohne
gesuiidheitsgefährdende Gase ermöglicht.
Das Gemisch wird bei einem spezifischen Preßdruck von größer gleich 100MPa zu Formkörpern abgeformt. Die abgeformten Formkörper werden maximal 20 Stunden einem Härtungsprozeß unterzogen.
Entsprechend der Spezifik der abgeformten Erzeugnisse erfolgt die Härtung, beginnend bei 80°C bis maximal 2000C, wobei
entweder ein ein- oder zweistufiges Härten der Formkörper möglich ist.
Die einstufige HärV.:ng findet bei Temperaturen von 160...2000C, die zweistufige Härtung in der 1. Stufe hei 80... !000C und in der 2.Stufe bei 160...2000C statt.
Die in diesem Temperaturbereich stattfindenden chemischen Reaktionen des Kunstharzes bewirken eine vollständige
Aushärtung des Produktes und verleihen ihm entsprechende Eigenschaften. Bei dem zum Einsatz kommenden flüssigen
Kunstharz handelt es sich um ein Phenol-Formaldehydharz vom Resoltyp, dessen B-Zeit maximal 2,5 Minuten, vorzugsweise 1 bis 2 Minuten, beträgt.
Unter der B-Zeit ist die Zeit ζυ verstehen, die ein Phonolharz bonötigt, um aus dem flüssigen Zustand bei einer Temperatur von 150°C irreversibel in einen gelatineartigen Zustand überzugehen. Bei dem zum Einsatz kommenden pulverförmigen Kunstharz handelt es sich um ein Phenol-Formaldehydharz vom Novolaktyp, dessen Fließstrecke 20 bis 70mm, vorzugsweise 30 bis 50mm, beträgt. Unter der Fließstrecke ist die Strecke zu verstehen, die eine zu Tabletten verpreßte Probe eines festen Phenolharze^ auf einer 60° gensigten Platte bei 12P0C bis zur Härtung zurücklegt.
Der Kohlenstoffgehalt des Kohlenstoffträgers muß mindestens 80% betragen.
Gegenüber den herkömmlichen Technologien zur Fertigung kohlenstoffhaltiger, feuerfester Produkte, die eine
Verarbeitungstomperatur von etwa 1500C beim Misch- und Formgebungsprozeß erfordern, stellt das erfindungsgemäße
Verfahren eine Minimierung des Produktionsaufwandes dar.
Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Mischtechnologie und den Einsatz eines niedrig-viskosen Kunstharzes wird eine äußerst homogene Preßmasse erreicht, was sich einerseits auf die Verarbeitbart eit wie auch auf die Qualität des Endproduktes positiv auswirkt.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachfolgend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
I.Beispiel
Dieses Beispiel betrifft ein Verfanren zur Herstellung kunstharzgebundener, kohlenstoffhaltiger, feuerfester Formkörper mit
einem Restkohle» stoffgehalt von 15%.
Der Dosier- und Mischvorgang erfolgte bei Raumtemperatur und wird übersichtshalber tabellarisch dargestellt.
Zugabe von Mischdauer
1. Mittel-und Grobfraktion eines synthetischen Magnesits 30 s
2. 80% flüssiges Kunstharz 60s
3. fester Kohlenstoffträger 120 s
4. Feinfraktion eines synthetischen Magnesits 180 s
5. pulverförmiges Kunstharz 90s
6. Rest des flüssigen Kunstharzes 180 s
Die Mittel- und Grobfraktionen des synthetischen Magnesits lagen im Bereich
0,1...1,0mm, 1,0...3,15mm, 3,15...5,0mm.
betrug.
50mm besaß.
in der 2. Stufe von 4 Stunden bei 18O0C unterzogen.
• MflO-Gehalt mind. 96,5% (an geglühter Substanz bestimmt)
• Rohdichte mlnd. 2,85 g/cm3
• offene Porosität kleiner 5%
• Kaltdruckfestigkeit mind. 30 MPa
• Rostkohlenstoffgehalt mind. 15%
2. Beispiel
Das Beispiel betrifft ein Verfahren zur Herstellung kunstharzgebundener, Kohlenstoffhaltiger, feuerfester Formkörper mit einem Restkohlenstoffgehalt von 6% auf der Basis eines Gemisches verschiedener Sintermagnesito. Der Dosier- und Mischvorgang erfolgte bei Raumtemperatur und wird übersichtshalber tabellarisch dargestellt.
1. Mittel-und Grobfraktion eines Sintermagnesits A 20 s
2. 100% flüssiges Kunstharz 120s
3. fester Kohlenstoffträger 120 s
4. Feinfraktion eines Sintermagnesits B 180 s
5. pulverförmiges Kunstharz 180 s
pulverförmiges Kunstharz kam ein Phenol-Formaldehydharz des Novolaktvps zum Einsatz, das eine Fließstrecke von 50mmbesaß.
in der 2. Stufe von 4 Stunden bei 1700C unterzogen.
• MgO-Gehalt mind. 90% (an geglühter Substanz bestimmt)
• Rohdichte mind. 2,90 g/cm3
• offene Porosität kleiner6%
• Kaltdruckfestigkeit mind. 80 MPa
• Restkohlenstoffgehalt mind. 6%
3. Beispiel
1. Mittel-und Grobfraktion eines Sintermagnesits A 20s
2. 100% flüssiges Kunstharz 120 s
3. fester Kohlenstoff träger 120 s
4. Feinfraktion eines synthetischen Magnesits 160 s
5. pulverförmiges Kunstharz 150 s
Die Mittel- und Grobfraktion ties Schmelzmagnesits lag im Bereich
0,1 ...1,0mm
1,0.,.3,16mm und
3,15...5,0mm
Die Feinfraktion des synthetischen Magnosits lag im Bereich kleiner 0,1 mm.
Der feste Kohlenstoffträger enthielt 90% Kohlenstoff.
Als flüssiges Kunstharz kam ein Phenol-Formaldehydharz dos Resoltyps zum Einsatz, dessen B-Zeit 2 min bei 1600C betrug.
Als pulverförmiges Kunstharz kam ein Phenol-Formaldehydharz des Novolaktyps zum Einsatz, das eine Fließstrecke von 50 mm besaß. Die hergestellte Preßmasse wurde mit einem spezifischen Preßdruck von 160MPu zu feuerfesten Formkörpern abgeformt. Die feuerfesten Formkörper wurdon nachfolgend einem einstufigen Aushartrsgime 6 Stunden boi 1800C unterzogen.
Einschließlich Aufheizung und Abkühlung belief sich der Aushärtprozeß auf 14 Stunden.
Die hergestellten feuerfesten Formkörper weisen folgende charakteristische Eigenschaften auf:
MgO-Gehalt (an geglühter Substanz bestimmt) mind. 96%
Rohdichte mind. 2,95 g/cm3
Offene Porosität kleiner 4%
Kaltdruckfestigkeit mind. 50 MPa
Restkohlenstoffgehalt mind. 10%
Der Vergleich der Ausführungsbeispieie zeigt, daß nach dem Verfahren kunstharzgebundene, kohlenstoffhaltige, feuerfeste Formkörper unterschiedlicher Rohstoffbasis und Kombinationen mit variablen Restkchlenstoffgehalten hergestellt werden können.
Weiterhin genießt dieses Verfahren, bis auf das Aushärten, den Vorzug, daß es bei Raumtemperatur realisierbar ist und so ein Arbeiten ohne gesundheitsgefährdende Gase und Dämpfe ermöglicht wird.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung kunstharzgebundener, kohlenstoffhaltiger, feuerfester Erzeugnisse auf der Grundlage feuerfester Rohstoffe, vorzugsweise Sintermagnesite, synthetische Magnesite, Schmelzmagnesite, Dolomite, MgO-AI2O3-Spinelle, Recyclingmaterial sowie Kombinationen dieser Rohstoffe, gekennzeichnet dadurch, daß 80... 100% eines flüssigen Kunstharzes auf die vorgemischte Mittel- und Grobkornfraktion einer feuerfesten Komponente dosiert und homogen vermischt werden, diesem Konglomerat partikulär in Reihe ein Kohlenstoffträger, eine feuerfeste Feinkomponente und ein pulverförmiges Kunstharz zudosiert wird, wobei das Gemisch nach jeder Zugabe homogenisiert wird und durch Zugabe des restlichen flüssigen Kunstharzes (20...0%) und anschließendem homogenem Vermischen eine preßfähige Masse eru&ieht, die hergestellte Masse im Preßprozeß bei einem spezifischen Preßdruck von größer/gleich 100MPa zu Formkörpern verpreßt wird und der sich anschließende Härtungsprozeß maximal 20 Stunden beträgt.
2. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischprozeß bei Temperaturen von maximal 300C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Härtungsprozeß der Formkörper in maximal zwei Stufen abläuft, wobei die I.Stufe im Temperaturbereich von 3O0C bis 1000C und die 2. Stufe im Temperaturbereich von 16O0C bis 2000C liegt.
4. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Härtungsprozeß der Formkörper in einer Stufe bei Temperaturen von 1SO0C bis 2000C erfolgt.
5. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Kunstharz ein Phenol-Formaldehydharz vom Re3oltyp zum Einsatz kommt, dessen B-Zeit bei 1500C maximal 2,5min, vorzugsweise 1 bis 2 min, beträgt und als pulverförmiges Kunstharz ein Phenol-Formaldehydharz vom Novolaktyp zum Einsatz kommt, dessen Füeßstrecko 20 bis 70 mm, vorzugsweise 30 bis 50 mm, beträgt.
6. Verfahren nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Kohlenstoffträger mindestens 80% Kohlenstoff enthält.
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