DD279375A3 - METHOD FOR PRODUCING A MICROPOROUS, MICROSPINE-CONTAINING, HIGHLY RESISTANT BASIC FIRE-RESISTANT MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hochwertiges basisches Feuerfestmaterial, welches insbesondere fuer den direkten Kontakt mit fluessigen Metallen geeignet ist und ein Verfahren seiner Herstellung. Durch die extrem ansteigenden technologischen Bedingungen bei der Durchfuehrung metallurgischer Prozesse unterliegt auch das zur Drosselung und Regulierung beim Verguss von fluessigen Metallen erforderliche Feuerfestmaterial hohen thermisch-chemischen und mechanisch-erosiven Beanspruchungen. Diese Tatsache erfordert einen Werkstoff mit besonderen Eigenschaftskennwerten, die ausgehend von hochreinen Rohstoffen, speziellem Versatzaufbau und entsprechender Technologie, speziell der Brenntechnologie, erzielt werden. Dabei werden unter Anwendung neuer Untersuchungsmethoden und Analysenverfahren erfindungsgemaesse Zusammenhaenge zwischen Gebrauchswert und bisher nicht zur Beurteilung des Gebrauchswertes herangezogenen Charakteristika dargelegt. Hierbei spielen die Porengroessenverteilung und die Spinellausbildung in Abhaengigkeit von der Groesse der Kristallite und deren Anordnung im Gefuege eine fuer den Einsatz entscheidende Rolle. Durch die Realisierung der erfindungsgemaessen Gedanken werden bisher bekannte Nachteile von hochreinem MgO-Material weitgehendst umgangen und ein Werkstoff zur Regelung von fluessigen Metallen bereitgestellt, der den Anforderungen neuer Technologien der Stahlherstellung entspricht und bisher bekannten Loesungen ueberlegen ist.The invention relates to a high quality basic refractory material, which is particularly suitable for direct contact with liquid metals and a method of its production. Due to the extremely increasing technological conditions in the implementation of metallurgical processes also required for throttling and regulation in the casting of liquid metals refractory material is subject to high thermal-chemical and mechanical-erosive stresses. This fact requires a material with special characteristic values, which are achieved on the basis of high-purity raw materials, special offset construction and corresponding technology, especially the firing technology. In this case, according to the invention, interrelations between use value and characteristics not hitherto used for assessing the use value are explained using new examination methods and analytical methods. Here, the pore size distribution and spinel formation, depending on the size of the crystallites and their arrangement in the structure play a crucial role in the use. Through the realization of the inventive thought far-known disadvantages of high-purity MgO material are largely circumvented and provided a material for the regulation of liquid metals, which meets the requirements of new technologies of steel production and previously known solutions is superior.
Description
Die erfindungsgemäß hergestellten basischen Materialien sind als höchstwertige feuerfeste Werkstoffe auf dem basischen Sektor zu bezeichnen.The basic materials produced according to the invention are to be designated as most valuable refractory materials in the basic sector.
Diese sind insbesondere für den Einsatz im direkten Kontakt mit extrem erosivwirkenden flüssigen Medien, wie zum Beispiel als Verschlußwerkstoffe metallurgischer Gefäße, die Flüssigstahl enthalten, geeignet.These are particularly suitable for use in direct contact with extremely erosive liquid media, such as metallurgical vessel closure materials containing liquid steel.
Gegenwärtig ist besonders in den Bereichen der thermischen Prozesse und damit in Verbindung stehender Verfahren und Technologien ein Trend starker Intensivierung zu verzeichnen. Das stellt an die unmittelbar mit den flüssigen Medien in Berührung stehenden feuerfesten Isolier- beziehungsweise Verschleißmaterialien höchste Anforderungen. Besonders im Bereich der Metallurgie spielt dabei die Pfannenmetallurgie in steigendem Maße eine entscheidende Rolle, die eine maximale Ausnutzung der Schmelzaggregate ermöglicht. Die extremen, komplexen Belastungen dieser Materialien erfordern direkte anwendungsspezifische Entwicklungen von Werkstoffen, die hinsichtlich ihrer Reinheit im Bereich der Oxidkeramik liegen, aber in ihrem gebrauchswertbestimmenden Eigenschaften, wie Korrosions- und Erosionswiderstand, Heißfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit sowie gezieltem Porenaufbau ebenfalls absolute Spitzenkennwerte erreichen müssen, um den technischen Anforderungen hinsichtlich Verfahrenssicherheit und Effektivität zu genügen. Die Anforderungen an Materialien diesbezüglicher Einsatzgebiete werden perspektivisch weiter ansteigen. Dieser Entwicklungstrend erfordert im steigenden Maße den Einsatz von MgO-Rohstoffen, obwohl gegenüber bisher eingesetzten Materialien, wie z. B. AI2O3 oder Zr2O3 ein weitaus höherer Ausdehnungskoeffizient und eine höhere Wärmeleitfähigkeit vorliegen, die bisher den Hauptgrund für die Nichteignung derartiger Verwendung darstellten. Bei bisher bekannten Lösungen wurde versucht, diese Nachteile durch gezielte Werkstoffvarianten weitgehendst auszuschalten. Hierbei wurden hauptsächlich hinsichtlich der chemischen Reinheit des Ausgangsmaterials Kompromisse eingegangen, die sich vor allem bei extremen Anwendungsfällen als stark gebrauchswertmindernd herausstellten.At present, there is a trend of intense intensification, especially in the areas of thermal processes and related processes and technologies. This places the highest demands on the refractory insulating or wear materials in direct contact with the liquid media. Particularly in the metallurgy sector, ladle metallurgy plays an increasingly important role, which enables maximum utilization of the melting units. The extreme, complex loads of these materials require direct application-specific developments of materials that are in the field of oxide ceramics in terms of their purity, but must also reach absolute peak characteristics in their useful value-determining properties, such as corrosion and erosion resistance, hot strength, thermal shock resistance and targeted pore construction meet technical requirements with regard to process safety and effectiveness. The requirements for materials in this area of application will continue to increase in the future. This development trend increasingly requires the use of MgO raw materials, although compared to previously used materials such. B. Al 2 O 3 or Zr 2 O 3 a much higher expansion coefficient and a higher thermal conductivity are present, which previously represented the main reason for the unsuitability of such use. In previously known solutions has been trying to largely eliminate these disadvantages by targeted material variants. Here, compromises were made mainly with regard to the chemical purity of the starting material, which turned out to be particularly useful in extreme cases of use.
In der BRD-Auslegeschrift 2240771 wird ein Verfahren zur Herstellung von MgO-Formkörpern für basische Sauerstoff-Stahlöfen beschrieben, bei dem der schädliche B2O3-Anteil im Rohstoff durch Zugabe von Alkaliverbindungen beim Brand verflüchtigt und durch Zugabe von Ca- und Si-Verbindungen zur Matrix eine Dikalziumsilikatphase erzielt werden soll. Da die flüchtigen Bor-Alkalidämpfeauf Dauer die Brennaggregatauskleidung zerstören, ist es unter Beachtung des Verwendungszweckes erforderlich, von einem Rohstoff auszugehen, der derartige Korrekturen nicht erfordert und nicht vorwiegend eine Dikalziumsilikatbindephase hervorbringt.In the Federal Republic of Germany Patent Specification 2240771 a method for the production of MgO moldings for basic oxygen steel furnaces is described in which the harmful B 2 O 3 content in the raw material volatilized by the addition of alkali compounds during firing and by addition of Ca and Si. Connections to the matrix a Dikalziumsilikatphase to be achieved. In view of the purpose of use, since the volatile boron-alkali rubbers permanently destroy the combustor liner, it is necessary to start from a raw material which does not require such corrections and does not predominantly produce a dicalcium silicate binder phase.
Des weiteren ist für den vorliegenden Anwendungsfall im Gegensatz zu den Bedingungen im Sauerstoff-Stahlofen eine Spinellbildung anzustreben.Furthermore, spinel formation is desirable for the present application, in contrast to the conditions in the oxygen-steel furnace.
In der BRD-Offenlegungsschrift 2107127 wird von einem MgO-Material mit einer Reinheit von 90-97% ausgegangen, welches vor allem in den für derartiges Material typisch gebrauchswertbestimmenden Verunreinigungen wie CaO 1-3%, SiO2 0,5-3,0%, Fe2O3 0,5-1,0% und B2O3 0,05% aufweist.In the Federal Republic of Germany Offenlegungsschrift 2107127 it is assumed that a MgO material with a purity of 90-97%, which is mainly in the typical useful for such material determining impurities such as CaO 1-3%, SiO 2 0.5-3.0% , Fe 2 O 3 has 0.5-1.0% and B 2 O 3 has 0.05%.
Bei diesem Material, einem Naturmagnesit, werden hohe Schwankungsbreiten aufgezeigt, welche nur durch besondere Zusätze ausgeglichen werden können.In this material, a natural magnesite, high fluctuation ranges are shown, which can be compensated only by special additives.
Dieser Lösungsweg wird von den gleichen Verfassern in der BRD-Offenlegungsschrift 2145845 ergänzend dargelegt. Dabei wird durch eine gezielte Zugabe von 1-3% pulverförmigen Fe2O3 ein Magnesiumferritsaum um die Periklase geschaffen, der vor allem thermomechanisch gesehen eine gewisse Kristallplastizität hervorruft, aber hinsichtlich der Resistenz gegenüberThis approach is supplemented by the same authors in FRG publication 2145845. In this case, a magnesiumferrite space around the periclase is created by a specific addition of 1-3% of powdered Fe 2 O 3 , which, in particular thermomechanically speaking, causes a certain crystalline plasticity, but with regard to its resistance
extremen liquiden erosiv wirkenden Angriffen auf keinen Fall gebrauchswertfördernd wirkt, da hierfür eine Periklas-Periklasbindung mit gezielter Spinellbildung anzustreben ist.extreme liquid erosive-acting attacks by no means promotes usefulness, since this is a periclase-Periklasbindung targeted spinel formation is desirable.
Des weiteren wurde in der Patentschrift 209614 eine Kombination von hochreiner kaustischer Magnesia mit eisenreichen Chromerzen zur Herstellung hochwertiger Mischsinter angestrebt. Diese Rohstoffsynthese, deren Ziel in der technischen Nutzung relativ unreiner oder unsauberer Chromerze zu ermöglichen liegt, ist für spezielle und hochbeanspruchte Anwendungsgebiete nicht geeignet, da die erforderlichen Kriterien der Reinheit nicht erfüllt werden.Furthermore, the patent specification 209614 sought a combination of highly pure caustic magnesia with iron-rich chromium ore for producing high-quality mixed sinter. This raw material synthesis, whose aim is to enable the technical use of relatively impure or unclean chrome ores, is not suitable for specific and highly stressed fields of application, since the required criteria of purity are not met.
Dieser Aspekt gewinnt insofern an Bedeutung, da durch die Verwendung der beschriebenen in sich schwankenden Rohstoffe sich andere niedrigschmelzende Mineralphasen bilden und damit ein Finalprodukt mit ungleichmäßigen Gebrauchswerteigenschaften entsteht, die besonders in extremen Anwendungsfällen in Erscheinung treten.This aspect is gaining in importance because the use of the described fluctuating raw materials form other low-melting mineral phases and thus produces a final product with uneven use-value properties, which are particularly evident in extreme applications.
Zwischenzeitlich wurde in Auswertung neuer Untersuchungsmethoden erkannt, daß hohe thermomechanische Festigkeiten allein für ein gutes Verschleißverhalten nicht von primärer Bedeutung sind.In the meantime, it has been recognized in the evaluation of new investigation methods that high thermomechanical strengths alone are not of primary importance for a good wear behavior.
Es wird immer mehr offensichtlich, daß besonders in Abhängigkeit von der Reinheit der Ausgangsmaterialien und dem ausgewählten Körnungsband der eingesetzten Rohstoffe sowie der gezielten Einflußnahme der Technologie bisher ungebräuchliche Werkstoffcharakteristika, wie Porengrößenverteilung, Stoffverteilung der Elemente und Kristallausbildung und Anordnung der sich beim Hochtemperaturbrand bildenden Mineralphasen zur Beurteilung des Gebrauchswertes herangezogen werden müssen, um die Palette der bisher üblichen Beurteilungscharakteristika qualitativ zu ergänzen.It is becoming more and more obvious that, especially depending on the purity of the starting materials and the selected granulation band of the raw materials used and the deliberate influence of the technology, hitherto unusual material characteristics, such as pore size distribution, substance distribution of the elements and crystal formation and arrangement of the mineral phases forming during high-temperature firing are assessed Use value must be used to qualitatively supplement the range of previously common assessment characteristics.
Die vorhandene Literatur ist angefüllt mit Hinweisen über den Einfluß der einzelnen Eigenschaftsparameter.The available literature is filled with hints about the influence of the individual property parameters.
Diese spiegeln in jedem Fall den jeweiligen technischen Stand in labormäßiger und daraus abzuleitender technologischer Hinsicht wider und versuchen, den gezielten speziellen Anwenderbedingungen zu entsprechen.In any case, these reflect the current state of the art in laboratory and technological terms to be derived from them and try to meet the specific and specific user requirements.
Besonders trifft dies für die BRD-Offenlegungsschrift 2630174 zu. Hierbei wird von einer notwendigen vorrangigen Entwicklung sehr guter Temperaturwechseleigenschaften von chemisch gebundenen basischen Materialien im Vergleich zu rohstoffmäßig gleichartigen Materialien, aber bei 1 580°C gebrannt ausgegangen. Die chemisch gebundenen Werkstoffe mit verbessertem Temperaturwechselverhalten werden hinsichtlich des Gebrauchswertes als Spitzenprodukte dargestellt.This is especially true for the FRG publication 2630174. In this case, it is assumed that a necessary priority development of very good thermal cycling properties of chemically bound basic materials in comparison to raw materials similar materials, but at 1 580 ° C burned. The chemically bonded materials with improved thermal cycling are presented in terms of utility value as top products.
Ausgehend von den bisherigen Einsatzerfahrungen und entsprechenden Vergleichsuntersuchungen muß festgestellt werden, daß die Temperaturwechselbeständigkeit im System der komplexen Beanspruchungen dieser Materialien eine wichtige, aber keinesfalls die absolut gebrauchswertbestimmende Eigenschaft darstellt.Based on previous field experience and corresponding comparative investigations, it must be stated that the thermal shock resistance in the system of complex stresses of these materials is an important, but by no means the absolute value determining property.
Relativ hohe Gehalte an РегОз und S1O2, die Zugabe von natürlichem Chromerz sowie die Resistenz der chemischen Bindung auch unter Verwendung reiner Rohstoffe bringen im Falle extremer Anwendungsfälle keine optimalen Gebrauchswerte hervor und nutzen die wirklich möglichen Einsatzreserven des MgO-Rohstoffes nicht aus.Relatively high levels of Регоз and S1O2, the addition of natural chromium ore and the resistance of the chemical bond, even using pure raw materials, do not produce optimal usage values in case of extreme applications and do not take advantage of the real possible reserves of MgO raw material.
Hinweise über die Rolle der Porengrößenverteilung derartiger Materialien werden durch Carswell gegeben.Evidence of the role of pore size distribution of such materials is given by Carswell.
Dies trifft im besonderen für AljOyMaterialien zu und als Grenzintervall werden die Porenverteilungsverhältnisse bei 6μπι diskutiert.This is especially true for AljOy materials and as boundary interval the pore distribution ratios at 6μπι are discussed.
Für MgO-Material sind die Bedingungen wesentlich komplizierter, da auf Grund der Brenntemperatur und Brenndauer abhängigen Rekristallisationsvorgänge speziell bei hohen Temperaturen eine permanente Vergrößerung der Mikroporenradien vor sich geht, die eine Aufweitung der Intervalle auf 10pm, 8цт und 6pm erforderlich macht. Weiterhin müssen in diesem Zusammenhang Menge, Kristallgröße und Kristallanordnung der sich bildenden Kristallphasen hinsichtlich des optimalen Gebrauchswertes komplex mitbetrachtet werden. Diese speziell bei der notwendigen Verwendung von hochreinen Rohstoffen wichtigen Eigenschaftskennwerte lassen sich durch keine chemische Bindung, sondern nur über ein gezielt geführtes Brennregime erreichen.For MgO material, the conditions are much more complicated, since due to the firing temperature and burning time dependent recrystallization processes, especially at high temperatures, there is a permanent enlargement of the micropore radii, which necessitates an expansion of the intervals to 10, 8, and 6 pm. Furthermore, the quantity, crystal size and crystal arrangement of the forming crystal phases with respect to the optimal use value must be considered complex in this context. These characteristic values, which are particularly important for the necessary use of highly pure raw materials, can not be achieved by chemical bonding, but only by means of a deliberately controlled firing regime.
Im weiteren Verfolg dessen hat sich herausgestellt, daß neben dem Einfluß der chemischen Ausgangsbedingungen der Rohstoffe auch deren Verarbeitungstechnologie von wesentlichem Einfluß sind.In the further pursuit of this has been found that in addition to the influence of the initial chemical conditions of the raw materials and their processing technology are of significant influence.
Die in den vorgenannten Offenlegungenschriften angegebenen Kornspektren entsprechen dem heutigen Wissensstand auf dem Sektor der Mikroporosität nicht mehr.The grain spectra specified in the abovementioned disclosure documents no longer correspond to the current state of knowledge in the sector of microporosity.
Dies trifft vor allem auf die Feinheit der Mehlkomponenten zu, deren obere Grenzen mit 0,2-0,3 mm für derartige definierte Produkte zu hoch sind.This is particularly true of the fineness of the flour components whose upper limits are too high for such defined products with 0.2-0.3 mm.
Damit führen speziell Körnungen, die im Bereich zwischen 0,3-1 mm eingesetzt werden, als Mittelkorn bezeichnet, zu einer Verringerung der Temperaturwechselbeständigkeit.Grains that are used in the range between 0.3-1 mm, referred to as medium grain lead to a reduction in thermal shock resistance.
Der Einsatz von Körnungen bis zu 3 mm ist vor allem hinsichtlich der erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit nach dem Schleifen als wesentlich zu grob anzusehen.The use of grain sizes of up to 3 mm is considered to be significantly too rough, especially with regard to the required surface finish after sanding.
Summarisch muß festgestellt werden, daß in den bisher bekanntgewordenen Lösungen die Zusammenhänge zwischen chemischen Ausgangsbedingungen der Rohstoffe, deren körnungsmäßigem Aufbau innerhalb der Versätze sowie die Einhaltung und Durchführung einer zur Ausbildung von spezifischen Werkstoffparametern erforderlichen Technologie nicht oder ungenügend beachtet wurden.In summary, it must be stated that in the previously known solutions, the relationships between the initial chemical conditions of the raw materials, their granular structure within the offsets as well as the compliance and implementation of a technology required for the formation of specific material parameters were not or insufficiently considered.
Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mikroporenhaltiger, mikrospinellhaltiger, hochverschleißfester basischer Werkstoff unter Ausnutzung des erfindungsgemäß eingesetzten hochreinen MgO-Rohstoffes mittels einer zur Ausbildung dieser erforderlichen Eigenschaften entwickelten speziellen Versatz-, Preß-, Brenn- und Nachbehandlungstechnologie hergestellt wird.To avoid the aforementioned disadvantages, the object is achieved in that a microporous, microspinellhaltiger, highly wear-resistant basic material made using the inventively used high purity MgO raw material by means of a developed to develop this required properties special offset, pressing, firing and post-treatment technology becomes.
Ausgehend von den auftretenden vielfältigen und komplex wirkenden Beanspruchungen bedarf es einer erfindungsgemäß gezielten Einflußnahme aller gebrauchswertbeeinflussenden Faktoren, besonders durch den Einsatz von hochreinen Rohstoffen, deren spezielle Aufbereitung und Versatzzusammenstellung sowie die Kombination mit entsprechenden Mineralisatoren und einem nachfolgend erfindungsgemäß geführten Hochtemperaturbrand.Based on the diverse and complex-acting stresses occurring requires a targeted influence according to the invention influencing all factors, especially through the use of high purity raw materials, their special treatment and offset composition and the combination with corresponding mineralizers and a subsequent inventively guided high-temperature firing.
Dafür sind wesentliche erfindungsgemäße Grundlagen erforderlich:For this essential principles of the invention are required:
- absolute Reinheit der MgO-Rohstoffe im Bereich von 97-99,5% MgO bei gleichzeitigen Gehalten an SiO2 von 0,1-0,2%, Fe2O3 von 0,05-0,15%, AI2O3VOn 0,1-0,2%, CaO von 0,5-0,7% und einem B2O3-Gehalt von kl. 0,3 10""%absolute purity of the MgO raw materials in the range of 97-99.5% MgO with simultaneous SiO 2 contents of 0.1-0.2%, Fe 2 O 3 of 0.05-0.15%, Al 2 O. 3 VOn 0.1-0.2%, CaO of 0.5-0.7% and a B 2 O 3 content of kl. 0.3 10 ""%
- optimaler Reaktionszustand der Feinmehlkomponenten, ausgedrückt durch Mahlfeinheit, Mischhomogenität, spezifische Oberfläche, hinsichtlich der beim Brand ablaufenden mineralischen Umsetzungen- Optimum reaction state of the fine flour components, expressed by grinding fineness, mixed homogeneity, specific surface area, with regard to the mineral reactions occurring during the fire
- erfindungsgemäße Abstufung der Grobkörnungen in den Bereichen von 0,5-1 mm und 1-2 mm als Maximalkorn unter Beachtung der erfindungsgemäßen Ausgangsbedingungen in der Bindematrix- Grading of the coarse grains according to the invention in the ranges of 0.5-1 mm and 1-2 mm as the maximum grain in consideration of the starting conditions of the invention in the binding matrix
- Abstimmung der gebrauchswertbestimmenden technologischen Stufen in der Art und Weise, daß es zu einer erfindungsgemäßen Ausbildung des Mikro- und Makrogefüges kommt- Tuning of the utility value-determining technological stages in such a way that it comes to an inventive design of the micro and macrostructure
- auf Grundlage der erfindungsgemäß verwendeten hochreinen Rohstoffe, der Anwendung neuartiger, den gebrauchswertbestimmenden Eigenschaften entsprechenden Untersuchungsmethoden ist es möglich, die modellartig ablaufenden mineralischen Reaktionen ohne störende Einflüsse anderer Mineralphasen optimal zu ermitteln und sie hinsichtlich des Gebrauchswertes in Abhängigkeit einer rationellen Brenntechnologie zu steuern.On the basis of the high-purity raw materials used according to the invention, the application of novel, the use value-determining properties investigation methods, it is possible to optimally determine the model-like occurring mineral reactions without disturbing influences of other mineral phases and to control them in terms of utility value as a function of rational combustion technology.
In diesem Zusammenhang muß unterstrichen werden, daß in der Vergangenheit die als gebrauchswertbestimmenden Eigenschaftskennwerte wie offene Porosität, Temperaturwechselbeständigkeit, Heißbiegefestigkeit, Kaltdruckfestigkeit hinsichtlich des positiven Einflusses auf den spezifischen Verschleiß eine notwendige, aber nicht hinreichende Voraussetzung für die Charakteristik der Gebrauchswertkriterien darstellen.In this context, it must be underlined that in the past the characteristic values determining the useful value, such as open porosity, thermal shock resistance, hot bending strength, cold compressive strength, with regard to the positive influence on the specific wear, represent a necessary but not sufficient prerequisite for the characteristic of the utility value criteria.
Ausgehend von vorliegenden Untersuchungsergebnissen und Auswertungen von erfindungsgemäßen Werkstoffen, welche im direkten Kontakt mit flüssigem Stahl waren, ergaben sich folgende Zusammenhänge.Based on existing test results and evaluations of materials according to the invention, which were in direct contact with liquid steel, the following relationships emerged.
Im Verlaufe des Einsatzes unterliegt das Material primär einem permanenten erosiven Angriff durch die durchfließende Stahlschmelze, welche gleichzeitig zu regulieren ist. Dieser Verschleiß ist in jeder Phase mit einer starken thermisch-chemischen und mechanischen erosiven Beanspruchung verbunden, die im speziellen Anwendungsfall von der Stahlmarke, dem Desoxydationszustand, der Temperatur der Stahlschmelze sowie der Gießdauer und dem jeweiligen Drosselgrad abhängig ist. Im Gegensatz zu anderen Beanspruchungen feuerfester Materialien (Schmelzofenausmauerungen und Gießpfannenzustellungen) ist im vorliegenden Anwendungsfall die Reaktionszeit zwischen dem durchfließenden Medium und dem Feuerfestmaterial kurz. Es kommt somit auf Grund der fehlenden Langzeiteinwirkung nicht zur Ausbildung von sonst typischen ausgeprägten Reaktionszonen im Feuerfestmaterial.In the course of the mission, the material is primarily subject to a permanent erosive attack by the flowing molten steel, which is to be regulated at the same time. This wear is associated in each phase with a strong thermal-chemical and mechanical erosive stress, which in the specific application of the steel brand, the deoxidation state, the temperature of the molten steel and the casting time and the respective degree of throttling depends. In contrast to other stresses of refractory materials (Schmelzofenausmauerungen and Gießpfannenzustellungen) in the present application, the reaction time between the flowing medium and the refractory material is short. It is therefore due to the lack of long-term action not to form otherwise typical pronounced reaction zones in the refractory material.
Das Kriterium für die Verschleißfestigkeit ist somit der Materialabtrag im Verlaufe des Kontaktes mit den Stahlschmelzen sowie eine minimal ausgebildete Infiltrationszone aller beanspruchten Materialbereiche hinsichtlich der aus ökonomischen Aspekten anzustrebenden Mehrfachverwendung derartiger Materialien." Die erfindungsgemäße Lösung wurde im Gegensatz zu bisher bekannten Lösungen wie folgt erreicht.The criterion for the wear resistance is thus the removal of material in the course of contact with the steel melts and a minimally formed infiltration zone of all claimed material ranges with respect to the economic aspects aspired for multiple use of such materials. "The solution according to the invention was achieved in contrast to previously known solutions as follows.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der hochreinen Rohstoffe, die erfindungsgemäße granulumetrische und stoffliche Zusammensetzung des Feinmehls und der Grobkomponenten sowie den damit möglichen erfindungsgemäßen Versatzaufbau, verbunden mit einem erfindungsgemäß gezielt durchgeführten Brand, entsteht ein hochfeuerfestes mikroporenhaltiges, mikrospinellhaltiges, hochverschleißfestes basisches Feuerfestmaterial, welches sowohl in seinen chemischen und thermischmechanischen Eigenschaften und seiner primär und sekundärkristallinen Struktur den speziellen Anforderungen maximal entspricht und anderen bekannten Lösungen überlegen ist. Eine weitere Steigerung des Gebrauchswertes des erfindungsgemäß hergestellten Werkstoffes läßt sich durch an sich bekannte Nachbehandlungsverfahren, wie eine Vakuum-Druckimprägnierung mit Pech, Teer oder anderen Gemischen mit oder ohne thermische Nachbehandlung erzielen.The inventive use of high-purity raw materials, the inventive granulometric and material composition of the fine flour and coarse components and thus possible offset construction according to the invention, combined with a targeted fire carried out according to the invention, creates a highly refractory microporous, microspinellhaltiges, highly wear-resistant basic refractory material, which in both its chemical and thermo-mechanical properties and its primary and secondary crystalline structure the maximum requirements and is superior to other known solutions. A further increase in the use value of the material according to the invention can be achieved by known aftertreatment, such as a vacuum pressure impregnation with pitch, tar or other mixtures with or without thermal treatment.
Als Hauptausgangsrohstoff dient ein MgO-Sinter mit einem Reinheitsgrad von 97-99,5% MgO, einem SiO2-Gehalt von 0,1-0,2%, einem Fe2O3-Gehalt von 0,05-0,15%, einem AI2O3-GeIIaIt von 0,1-0,2%, einem CaO-Gehalt von 0,2-0,5% und einem B2O3-Gehalt von kl. 0,3 10""%. Die Rohdichte des MgO-Materials liegt bei 3,25-3,40g/cm3.The main raw material used is an MgO sinter having a purity of 97-99.5% MgO, an SiO 2 content of 0.1-0.2%, an Fe 2 O 3 content of 0.05-0.15%. , an Al 2 O 3 -GeiIIaIt of 0.1-0.2%, a CaO content of 0.2-0.5% and a B 2 O 3 content of kl. 0.3 10 ""%. The bulk density of the MgO material is 3.25-3.40 g / cm 3 .
Die Zerkleinerung des Materials erfolgt stufenweise und nach Klassierung und Enteisenung liegen die Fraktionen 0-0,5mm, 0,5-1 mm und 1-2mm.The crushing of the material is gradual and after classification and de-ironing are the fractions 0-0.5mm, 0.5-1 mm and 1-2mm.
Aus der Fraktion 0-0,5mm wird durch eine intensive Feinmahlung, z.B. einer Schwingmischmahlung unter Zusatz der entsprechenden Mineralisatoren wie AI2O3, Cr2O3, TiO2 oder Zr2O3 in Mengen zwischen 3-15%, vorzugsweise 5-10%, das Feinmehl hergestellt.From the fraction 0-0.5 mm is by intensive fine grinding, eg a vibratory mixing with the addition of the corresponding mineralizers such as Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , TiO 2 or Zr 2 O 3 in amounts between 3-15%, preferably 5 -10%, the fine flour produced.
Das Mischfeinmehl weist folgenden erfindungsgemäßen Körnungsaufbau auf: 65-95% kl. 0,063mm, vorzugsweise 75-90% und 40-80% kl. 0,04mm, vorzugsweise 45-65%.The mixed fine meal has the following grain structure according to the invention: 65-95% kl. 0.063mm, preferably 75-90% and 40-80% kl. 0.04mm, preferably 45-65%.
Erfindungsgemäß gelangen 30-50%, vorzugsweise 38-45%, als Feinmehlkomponente in den Versatz. Die sich besonders hinsichtlich einer gezielten Porengrößenverteilung und des geringen Thermoschockverhaltens negativ auswirkende Körnung 0-1 mm wird erfindungsgemäß in die Fraktionen 0,0-0,5mm und 0,5-1 mm klassiert, so daß die Einführung der Körnung 0,5-1 mm, verbunden mit dem erfindungsgemäß eingebrachten hohen und gleichzeitig extrem feinen Feinmehlanteil, erfindungsgemäß als Grobkornkomponente wirkt und somit die bekannten und dargelegten negativen Auswirkungen der Mittelkornkomponente weitgehendst ausgeschlossen werden.According to the invention reach 30-50%, preferably 38-45%, as a fine flour component in the offset. The grain size 0-1 mm, which has a negative effect in particular with regard to a specific pore size distribution and the low thermal shock behavior, is classified according to the invention into the fractions 0.0-0.5 mm and 0.5-1 mm, so that the introduction of the grain size 0.5-1 mm, combined with the present invention introduced high and at the same time extremely fine fine flour content, according to the invention acts as a coarse grain component and thus the known and stated negative effects of the middle grain component are largely excluded.
Die Körnung 0,5-1 mm wird zwischen 10 und 40%, vorzugsweise zwischen 15-35%, in den Versatz eingebracht. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Gedanken im Fein- und Mittelkornbereich ist es möglich, den Grobkornanteil auf den Bereich 1-2 mm zu begrenzen, was sich sowohl auf die Gefügefestigkeit des Werkstoffes, die beim Schleifen gefordert wird, als auch auf die Primärgefüge und die Temperaturwechselfestigkeit positiv auswirkt. Der in den Versatz eingebrachte Grobkornanteil soll 20-55%, vorzugsweise 30—45%, betragen.The grain size 0.5-1 mm is introduced between 10 and 40%, preferably between 15-35%, in the offset. By applying the inventive concept in the fine and medium grain range, it is possible to limit the coarse grain content to the range 1-2 mm, which is both the structural strength of the material required during grinding, as well as on the primary structure and thermal shock resistance positively affects. The proportion of coarse grain introduced in the offset should be 20-55%, preferably 30-45%.
Der erfindungsgemäß aufgebaute Versatz wird in einem Zwangsmischer nach dem bekannten technologischen Ablauf verarbeitet. Dosierung der Grobkomponenten 0,5-1 mm und 1-2 mm und deren Vormischung über einen Zeitraum von 3-5min.The offset constructed according to the invention is processed in a compulsory mixer according to the known technological process. Dosing of the coarse components 0.5-1 mm and 1-2 mm and their premix over a period of 3-5 min.
Danach Zugabe der Feuchtigkeitskomponenten und Mischung mit den Grobkornkomponenten in einem Zeitraum von 5-8min. Nach der erforderlichen intensiven Benetzung des Grobkornes erfolgt die Dosierung der Feinmehlkomponente und die Mischung mit dem oberflächlich befeuchteten Grobkorn unter Nutzung des bekannten Paniereffektes über einen Zeitraum von 5-15 min. Die auf diese Art hergestellte Preßmasse wird dann formatsabhängig bei Preßdrücken zwischen 500 und 1 500kp/cm2 verpreßt.Thereafter, add the moisture components and blend with the coarse grain components over a period of 5-8 minutes. After the required intensive wetting of the coarse grain, the dosage of the fine flour component and the mixture with the surface moistened coarse grain using the known breading effect over a period of 5-15 min. The molding compound produced in this way is then pressed depending on the format at pressing pressures between 500 and 1 500kp / cm 2 .
Nach einer Trocknung auf einen Restfeuchtegehalt kl. 0,6% erfolgt der Abbrand bei Temperaturen von mindestens 16400C, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 1 680-1 780°C.After drying to a residual moisture content kl. 0.6%, the burning takes place at temperatures of at least 1640 0 C, preferably at temperatures between 1 680-1 780 ° C.
Dabei soll die Gesamtbrenndauer zwischen 36 und 46 Stunden, vorzugsweise bei 38—44 Stunden, betragen.The total burning time should be between 36 and 46 hours, preferably 38-44 hours.
Die Haltezeit bei der maximalen Brenntemperatur soll zwischen 1 und 8 Stunden, vorzugsweise 2-4 Stunden, betragen, so daß ein erfindungsgemäßer Schnellbrand für derartige Materialien zur Anwendung gelangt.The holding time at the maximum firing temperature should be between 1 and 8 hours, preferably 2-4 hours, so that a quick firing according to the invention for such materials is used.
Ein nach beschriebener Technologie und Versatz hergestelltes Material besitzt gegenüber bekannten basischen extrem verschleißbeanspruchten Feuerfestmaterialien in den hauptsächlichen gebrauchswertbestimmenden Eigenschaften gravierende Vorteile.A material produced by the described technology and offset has serious advantages over known basic extremely wear-stressed refractory materials in the main utility value-determining properties.
Die Versätze werden unter Anwendung der beschriebenen Technologie zu feuerfesten Verschleißmaterialien verschiedener Formate verarbeitet.The offsets are processed into refractory wear materials of various formats using the described technology.
5% AI2O3 mischgemahlen auf eine Feinheit von5% Al2O3 mixed ground to a fineness of
35% MgO 90% < 0,063 mm mit einem Anteil von35% MgO 90% <0.063 mm with a content of
20%MgO 0,5-1 mm 60%<0,04mm20% MgO 0.5-1 mm 60% <0.04mm
40% MgO 1-2 mm40% MgO 1-2 mm
Feuchte 2,9% Preßdruck 100MPa Brenntemperatur 1 68O0C Haltezeit 4 Stunden Gesamtbrenndauer 46 StundenHumidity 2.9% Pressing pressure 100MPa Firing temperature 1 68O 0 C Holding time 4 hours Total burning time 46 hours
Bei einem so hergestellten Material wurden folgende Gütewerte gefunden: MgO 93,8% AI2O3 5,1 % Fe2O3 0,2% SiO2 0,1 %The following quality values were found for a material produced in this way: MgO 93.8% Al 2 O 3 5.1% Fe 2 O 3 0.2% SiO 2 0.1%
offene Porosität 16% Druckfestigkeit bei Raumtemperatur 70,0MPa Heißbiegefestigkeit bei 1 5000C 3,5MPa lineare Wärmedehnung bei 1 5500C 2,07%open porosity 16% compressive strength at room temperature 70,0MPa hot bending strength at 1500 0 C 3,5MPa linear thermal expansion at 1550 0 C 2.07%
32% MgO Mischmahlung auf eine Feinheit von32% MgO mixed grinding to a fineness of
5 % Cr2O3 90 % < 0,063 mm mit einem Anteil von5% Cr 2 O 3 90% <0.063 mm with a content of
3% AI2O3 60 %< 0,04 mm3% Al 2 O 3 60% <0.04 mm
25% MgO 0,5-1 mm25% MgO 0.5-1 mm
35% MgO 1-2 mm35% MgO 1-2 mm
Feuchte 3% Preßdruck 110MPa Brenntemperatur 17000C Haltezeit 3 Stunden Gesamtbrenndauer 36 StundenHumidity 3% pressing pressure 110MPa firing temperature 1700 0 C holding time 3 hours total burning time 36 hours
Bei einem so hergestellten Material wurden folgende Gütewerte gefunden: MgO 90,50%The following quality values were found for a material produced in this way: MgO 90.50%
offene Porosität 18% Druckfestigkeit bei Raumtemperatur 60 MPa Heißbiegefestigkeit bei 1 5000C 1,6MPa lineare Wärmedehnung bei 1 5500C 2,07%open porosity 18% compressive strength of 60 MPa at room temperature hot bending strength at 1500 0 C 1,6MPa linear thermal expansion at 1550 0 C 2.07%
9% AI2O3 Mischgemahlen auf eine Feinheit von9% Al 2 O 3 mixed milled to a fineness of
6 % Cr2O3 95 % < 0,063 mm mit einem Anteil von6% Cr 2 O 3 95% <0.063 mm with a content of
15% MgO 80 %< 0,04 mm15% MgO 80% <0.04 mm
15% MgO 0,5-1 mm15% MgO 0.5-1 mm
55% MgO 1-2 mm als Schmelzmagnesia55% MgO 1-2 mm as enamel magnesia
Feuchte 1,5% Preßdruck 150MPa Brenntemperatur 178O0C JHaltezeit 1 Stunde Gesamtbrenndauer 42 StundenHumidity 1.5% pressing pressure 150MPa firing temperature 178O 0 C Jholding time 1 hour total burning time 42 hours
offene Porosität 15%open porosity 15%
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur 55MPa Heißbiegefestigkeit bei 1500"C 2,5MPa lineare Wärmedehnung bei 15500C 2,1 %Compressive strength at room temperature 55MPa Hot bending strength at 1500 "C 2.5MPa Linear thermal expansion at 1550 0 C 2.1%
15 % AI2O3 Mischgemahlen auf eine Feinheit von 65 % < 0,063 mm mit einem Anteil von 40 % < 0,04 mm 35% MgO15% Al 2 O 3 mixed milled to a fineness of 65% <0.063 mm with a content of 40% <0.04 mm 35% MgO
10%MgO 0,5-1 mm als Schmelzmagnesia10% MgO 0.5-1 mm as enamel magnesia
40% MgO 1-2 mm40% MgO 1-2 mm
Feuchte 3,9% Preßdruck 120MPa Brenntemperatur 164O0C Haltezeit 8 Stunden Gesamtbrenndauer 40 StundenHumidity 3.9% pressing pressure 120MPa firing temperature 164O 0 C holding time 8 hours total burning time 40 hours
Bei einem so hergestellten Werkstoff wurden folgende Gütewerte gefunden: MgO 84,2% AI2O3 15,2% Fe2O3 0,1 % CaO 0,4% SiO2 0,1 %The following quality values were found for a material produced in this way: MgO 84.2% Al 2 O 3 15.2% Fe 2 O 3 0.1% CaO 0.4% SiO 2 0.1%
offene Porosität 12%open porosity 12%
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur 65 MPa Heißbiegefestigkeit bei 1 500°C 2,5MPa lineare Wärmedehnung bei 155O0C 1,95%Compressive strength at room temperature 65 MPa Hot bending strength at 1500 ° C 2.5MPa Linear thermal expansion at 155O 0 C 1.95%
15 % Cr2O3 Mischgemahlen auf eine Feinheit von 75 % < 0,063 mm mit einem Anteil von 40 % < 0,04 mm 25% MgO15% Cr 2 O 3 mixed milled to a fineness of 75% <0.063 mm with a content of 40% <0.04 mm 25% MgO
40% MgO 0,5-1 mm40% MgO 0.5-1 mm
20% MgO 1-2 mm20% MgO 1-2 mm
MgO als Schmelzmagnesia eingeführtMgO introduced as fused magnesia
Feuchte 2,6% Preßdruck 120MPa Brenntemperatur 1 65O0C Haltezeit 3 Stunden Gesamtbrenndauer 39 StundenHumidity 2.6% pressing pressure 120MPa firing temperature 1 65O 0 C holding time 3 hours total burning time 39 hours
Bei einem so hergestellten Werkstoff wurden folgende Gütewerte gefunden:For a material produced in this way, the following quality values were found:
MgO 85,4%MgO 85.4%
Cr2O3 13,9%Cr 2 O 3 13.9%
AI2O3 0,2%Al 2 O 3 0.2%
Fe2O3 0,1 %Fe 2 O 3 0.1%
CaO 0,3%CaO 0.3%
SiO2 0,1 %SiO 2 0.1%
offene Porosität 14%open porosity 14%
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur 52MPa Heißbiegefestigkeit bei 15000C 6,8MPa lineare Wärmedehnung bei 1 5500C 2,1 %Compressive strength at room temperature 52MPa Hot bending strength at 1500 0 C 6.8MPa linear thermal expansion at 1 550 0 C 2.1%
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24162282A DD279375A3 (en) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | METHOD FOR PRODUCING A MICROPOROUS, MICROSPINE-CONTAINING, HIGHLY RESISTANT BASIC FIRE-RESISTANT MATERIAL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24162282A DD279375A3 (en) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | METHOD FOR PRODUCING A MICROPOROUS, MICROSPINE-CONTAINING, HIGHLY RESISTANT BASIC FIRE-RESISTANT MATERIAL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD279375A3 true DD279375A3 (en) | 1990-06-06 |
Family
ID=5539961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD24162282A DD279375A3 (en) | 1982-07-15 | 1982-07-15 | METHOD FOR PRODUCING A MICROPOROUS, MICROSPINE-CONTAINING, HIGHLY RESISTANT BASIC FIRE-RESISTANT MATERIAL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD279375A3 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992011220A1 (en) * | 1990-12-18 | 1992-07-09 | Magnesitwerk Aken Gmbh | Porous fireproof rinsing element |
| WO2008025440A1 (en) | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg | Baked refractory product |
-
1982
- 1982-07-15 DD DD24162282A patent/DD279375A3/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1992011220A1 (en) * | 1990-12-18 | 1992-07-09 | Magnesitwerk Aken Gmbh | Porous fireproof rinsing element |
| WO2008025440A1 (en) | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg | Baked refractory product |
| AU2007291592B2 (en) * | 2006-08-28 | 2012-01-19 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg | Baked refractory product |
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