DD287248A5 - Waermestrahlungsaktive ueberzugsmasse und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
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Abstract
wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse; Beschichtung; vitrokeramische Matrix; Temperaturbehandlung; feuerfeste Auskleidung; Industrieöfen; Feuerungen; Wärmetauscher; absorptionsaktiver Feststoffanteil; Silikatglas; feuerfeste Füllstoffe; Mineralisatoren; kolloide Lösung; Sol
Description
Die Erfindung betrifft eine wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse für Beschichtungen i:nd Verfahren zu deren Herstellung für die Innenflächen der Auskleidung von Industrieöfen, Feuerräumen von Feuerungen, metallurgischen Gefäßen, Wärmetauschern und sonstigen Wärmeübertragungsanlagen sowie Brennerstein- ode. Strahlungselemente und sonstige im Innenraum derartiger Anlagen befindlichen Elemente. Die zur wärmestrahlungsaktiven Beschichtung geeigneten Wärmeaggregate sind in allen Bereichen der Industrie, der Landwirtschaft, des Bauwesens und der Dienstleistungen vorhanden.
oder Mehrschichtbauweise.
verschiedenen Stärken zur Anwendung. Bekannt geworden ist auch die Tapezierung von Innenflächen der bestehenden
alumosilikatischer Fasererzeugnisse liegt unter 0,4 (teilweise unter 0,3).
bestehend aus Kalziumfluorid, Silizium- und Kalziumoxid, Natriumkarbonat, Natriumfluorid, Natriumsilikat sowie Siliziumkarbidund/oder Molybdänkarbid und/oder Graphit.
sind und ein Auftrag auf Fasern nicht möglich ist. Ein weiterer entscheidender Nachteil besteht im Glasurcharakter
(Flußmittelanteil größer 50%) dieser Überzüge. Sie besitzen ein enges Schmelzintervall und es kann bei Überhitzung (auch nurörtlich) zum Abfließen der Schicht kommen.
(DE-PS 3016377), wo zwischen einem bindemittelhaitlgen SiC-Überzug und der Innenseite der Heizofenwand eine Schicht auseinem anorganischen faserförmlgen wärmisolierender Material angeordnet ist. Dieser SiC-Überzug hat den Nachteil, daß das
2 bis 5mm aufgebracht werden, wodurch Wärmespannungen auftreten und die Gefahr des Abplatzens besteht, große Mengennötig sind, sowie nicht auf Fasermaterial angewendet werden können.
bringt, kommt es bei der Anwendung auf Fasermaterial, je nach Faserart, -struktur und -konfektionierung sowie
Generell ist festzustellen, daß die bekannten Überzugsmassen mit hohem Emissionsgrad für Feuerfestauskleidungen, insbesondere auf oxidischer Basis, infolge zu hoher Sprödigkeit zu Abplatzungen neigen. Besonders schwerwiegende Schäden werden bei modernen Leichtzustellungen aus Feuerfestfasern beobachtet.
Die glasige Matrix bekannter Überzüge verändert sich im Verlaufe des Einsatzes, so daß die Strahlungsaktivität nachläßt und so die Betriebsparameter der Wärmeanlage in unerwünschter Weise verändert werden, wobei gleichzeitig der Energieverbrauch
anwächst. Nicht selten wird sogar ein Abtropfen des Überzuges mit bekannter glasiger Matrix von der Ofenwand oder die Resorption durch das poröse Untergrundmaterial beobachtet.
Die strahlungsaktiven Oxide der bekannten Überzugsmassen werden in ihrer Wirkung durch Glasphasenübsrgänge
beeinträchtigt. Wird zur Ausschaltung dieses Nachteiles der Glasphasenanteil bekannter Überzüge minimal gehalten, so ist dies mit dem Nachteil beschriebener Abplatzneigung verbunden, weil die Elastizität verlorengeht und weil eine Anpassung der Wärmedehnung des Überzuges an das Untergrundmaterial nicht mehr möglich ist.
Ziel der Erfindung ist eine wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse und das Verfahren zu deren Herstellung für verschleißfeste Beschichtungen zur Intensivierung des Strahlungswärmeüberganges, zur Verringerung der Wand-, Speicher-, Beharrungswärme· und Abgasverluste sowie des Verschleißes der feuerfesten Auskleidung, insbesondere bei Faserzustellung bzw. Fasertapezierung, wodurch eine dauerhafte Verbesserung des Wirkungsgrades durch Senkung des Energieverbrauches und längere Verfügbarkeit der Anlagen sowie Leistungssteigerung erreicht wird.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse für Beschichtungen für die feuerfeste Auskleidung von Wärmeanwendungsanlagen mit einem Strahlungsemissionsgred bis nahe 1,0 von Beginn der Betriebsweise der Anlage an für Anwendungstemperaturan bis über 1800 K herzustellen, die nach dem Auftrag auf die entsprechenden Oberflächen in einer Stärke von gleich oder kleiner 1,0mm, vorzugsweise unter 0,5 mm, auch bei intermittierender thermischer Belastung, insbesondere auf Fasererzeugnissen, durch entsprechende Viskosität, Oberflächenaktivität der Bestandteile, Spinellausbildung und Anpassung der wärmephysikalischen Eigenschaften, insbesondere der Ausdehnung an den Trägerbaustoff, eine hohe Elastizität und Haftfähigkeit in einem breiten Temperaturintervall, hohen Schutz gegen Abrieb und durch das Versiegeln der mikroporösen feuerfesten Oberfläche eine hohe Verschleißfestigkeit bei der Anwendungstemperatur aufweist.
Bei Auftrag auf Fasererzeugnissen wird gleichzeitig die Nachschwindung auf der Feuerseite gemindert. Erfindungsgemäß wirft die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Beschichtung eine vitrokeramiäche Matrix aufweist und das absorpticnsaktive vitrokeramische Grundgemisch aus einer trockenen und einer flüssigen Komponente besteht, wobei die trockene Komponente der Überzugsmischung sich zusammensetzt aus:
a) 8bis 95Ma.-% absorptionsaktivem Feststoffanteil bestehend aus:
- 5 bis 100Ma.-%feinteiligem Eisenoxid und/oder Eisenoxid-Gemischen, vorzugsweise im Minteralbestand des Zunders von Eisen und/oder Eisenlegierungen und/oder Ferroschlacke (erstarrter flüssiger Zunder) und/oder Eisenorz und/oder Eisenerzkonzentrat und/oder schwarzmetallurgischer Ofenflugstaub
- 0 bis 60 Ma.-% feinteilige chromoxidhaUige Verbindungen (gerechnet als Cr2O3), vorzugsweise Chromit und/oder Chromit-Periklas und/oder chromoxidhaltige Sekundärrohstoffe
- 0 bis 30 Ma.-% feingepulverte, leicht oxidierbare Legierungen wie FeCr und/oder FeMn und/oder FeSi und/oder SiMn oder
- 0 bis 60 Ma.·% feinteilige Kohlenstoffverbindungen, wie Karbide (z. B. Siliziumkarbid) und/oder Graphit und/oder Ruß und/oder Anfallstoffe mit hohem Kohlenstoffgehalt,
b) 0,5 bis 25 Ma.-% Glas, vorzugsweise feinzerkleinerter Silikatglasbruch und/oder Glasurfritten und/oder Stoffe auf der Basis natürlicher und/oder synthetischer Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen und/oder Borverbindungen,
c) 0 bis 87 Ma.-% feuerfeste Füllstoffe, bestehend aus feinzerkleinertem Porzellan- und/oder Cordieritkeramikbruch und/oder AI2O3" und/oder alumosilikatische und/oder MgO-Verbindungen und/oder Forsterit in Form von Partikeln und/oder feinporösen Granulaten und/oder von anorganischen Faserschnipseln, wobei diese feuerfesten Bestandteile teilweise oder vollständig aus dem Material der Feuerfestzustellung bestehen, auf die der Überzug aufgebracht wird, vorzugsweise aus Sekundärmaterial,
d) 0,1 bis 15 Ma.·% feinstgemahlene Mineralisatoren wie ZrO2, ZrSiO4, TiO2, ZnO, Fluoride, Sulfide, Phosphate einzeln oder in Mischung zur Stimulierung der Vitrokerammatrixbildung
in einer Körnung von mindestens 90Ma.-% kleiner gleich 0,3mm.
Die flüssige Komponente beinhaltet Wasser und/oder kolloide Löjungen (Sol), vorzugsweise eine Kieselsol-NatriumpolyphosphJt-Mischung und/oder Dispersions· und/oder Suspensions- und/oder Bindemittel, vorzugsweise einen Gleitbinder auf Kieselsoibasis.
Trockene und flüssige Komponente werden vor dem Auftrag cuf eine entsprechend der Auftragstechnologie geeignete Konsistenz gemischt und in einer Schichtdicke von gleich oder kleiner 1 mm, vorzugsweise unter 0,5mm, im Ein- oder Mehrfachauftrag auf die kalte oder noch warme zu beschichtende Oberfläche aufgebracht.
Die erfindungsgemäße Zweikomponenten-Vitrokeram-Mischung kann kostengünstig auf Mörtelkonsistenz gebracht werden und als Fugenschicht zwischen feuerfesten Bauelementen, wie Formsteine oder Blöcke, vorzugsweise auf Forsterit· oder Chromit- oder Chromit/Periklas- oder Magnesiaferrit-Basis, dienen.
werden.
feuerfesten Elementen einer definierten Wärmebehandlung zur Ausbildung der Vitrokerammatrix unterzogen.
1700°C bei Haltezeiten von mindestens 1 Stunde.
thermischen Betrieb und zeichnen sich durch eine hohe Elastizität in allen Temperaturbereichen der Anwendung aus.
bekannten strahlungsaktiven Massen mit Glasmatrix tritt nicht «in. Die hohe Strahlungsaktivität der erfindungsgemäßen
gebildete vitrokeramische Matrix im Überzug. Die Emission der in den Überzug eingebetteten bekannten strahlungsaktiven
sich über den genannten Anwendungsbereich'des Überzuges, selbst bei Temperaturen über der Bildungstemperetur der
Die erfindungsgemäßo wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse für Beschichtungen mit vitrokeramischer Matrix von Feuerfestauskleidungen und das Verfahren zu deren Herstellung wird nachstehend anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Masse in % | Mischungsanteil | ZrSiO4 | Körnung in mm |
30 | Walzenzunder | Glasurfritte*) | kleiner 0,3 |
17 | Glühzunder | KleinerO,1 | |
6 | FeSi 90 | kleiner 0,1 | |
1,5 | Zeolithbasaltmehl | kleiner0,03 | |
36 | Schamottmehl Ix | kleiner 0,1 | |
vitrokoramisches Grundgerüst: | |||
1,5 | kleiner 0,03 | ||
8 | kleiner 0,05 |
* Segerformel der GIe.urfritte 0,42 Na3O 0,03 K,0
0,18CaO 0,47AI2O] 3,44SiO1 0,68B]O1
0,27 ZnO 0,08 MgO 0,02 BaO
wird bis zum Erreichen der Farbkonsistenz mit Wasser und 5Ma.-% (bezogen auf trockene Komponente) Kieselsolgleitbinder G1 versetzt und auf die Flammenbegrenzungsflächen und die übrige zum Ofenraum gerichtete Oberfläche eines großformatigen Strahlungselemente aus Feuerbeton F15 im Einfachauftrag in einer Stärke von ca. 0,4mm aufgespritzt. Nach dem Aufheizen und einer Wärmebehandlung bei 1150°C und 4 h Haltezeit bildet sich die vitrokeramische Matrix der Beschichtung vollständig aus. Der Emissicnügrad der Beschichtung ist größer 0,95 und bleibt über die gesamte Ofenreise stabil. Der Überzug widersteht Ofentemperaturen von 135O0C1 ist frei von Abp!atzungen und neigt nicht zum Abtropfen.
Masse in % | Mischungsanteil | ZrSiO4 | Körnung in mm |
22 | Glühzunder | Quarzglasmehl | kleiner 0,1 |
30 | Chromerz (ca. 50% Cr2O3) | kleiner 0,1 | |
0 | Mullitmehl | kleinerO,1 | |
5 | Schamottmehl Ix | kleiner 0,1 | |
3 | Bindeton | kleiner 0,05 | |
vitrokeramisches Grundgerüst: | |||
2 | kleiner 0,03 | ||
8 | kleiner 0,04 |
mit Wasser versetzt und auf Farbkonsistenz verrührt. NachZugabe von 2Ma.-% Sulfidablauge ist die Masse verarbeitungsfähig. Der Auftrag erfolgt mittels Spritzpistole in einer Stärke von ca. 0,4mm. Gegebenenfalls, je nach Deckungsgrad und Oberflächenbeschaffenheit der Auskleidung, wird nach Antrocknung ein zweites Mal gespritzt.
Nach einer Temperaturbehandlung von 14000C und 2 h Haltezeit bildet sich die vitrokeramische Matrix der Beschichtung aus. Die Beschichtung ist bis über 155O0C beständig und gegenüber Temperaturwechseln abplatztest. Der Emissionsgrad der Ofenwände beträgt 0,93.
Auf die Innenflächen der Auskleidung eines Herdwagenofens mit intermittierendem Betrieb werden Faserplatten mit einer Dicke von 40mm angebracht. Anschließend wird die Oberfläche mit der erfindungsgemäßen Überzugsmischung beschichtet. Die trockene Komponente der Überzugsmischung setzt sich zusammen aus:
Masse in % | Mischungsanteil | Glasurfritte (entsprechend Bsp. 1) | Körnung in mm |
61 | Glühzunder | ZrSiO4 | kleinerO,1 |
16 | Cordieritbruchmehl | kleiner 0,08 | |
9 | Schamottmehl Ix | kleiner0,01 | |
9 | chromoxidstabilisierte Faserschnipsel | ||
(Faserlänge kleiner 10mm) | |||
vitrokeramisches Grundgerüst: | |||
4,5 | kleiner 0,05 | ||
0,5 | kleiner 0,03 |
(Emissionsvermögen gleich 0,94). Die Auskleidung ist Temperaturwechseln gegonüber beständig und läuft nicht ab. Die
5 Walzenzunder klelnerO,3
4 Glühzunder kleiner 0,2
2 OfenflugstaubvonE-Schmelzöfen kleinerO.OS
2 Quarzglasmehl kleiner 0,05
1 ZrSiO4 kleiner 0,03
86 Seewassermagnesia kleiner 0,3
wird mit ca. 2 Ma.-% Sulfidablauge und Wasser auf Schlicker- bzw. Mörtelkonsistenz gebracht und kann mit oder ohne Zugabe von Faserschnipseln oder feinporösem Granulat als Mörtel für Magnesit- und/oder Chromerzsteine, beispielsweise für die Zustellung in Drehrohröfen, Verwendung finden.
Claims (15)
1. Verfahren zur Herstellung einer wärmestrahlungsaktiven Überzugsmasse für Beschichtungen von Feuerfestauskleidungen mit einem Strahlungsemissionsgrad bis nahe 1,0 sowie hoher Warmhaft- und Abriebfestigkeit und Elastizität in einem breiten Temperaturintervall auch bei intermittierender thermischer Belastung für die Innenflächen von Industrieöfen, Feuerungen, Brennkammern, metallurgischen Gefäßen, Wärmetauschern und sonstigen Wärmeübertragungsanlagen zur Erhöhung der Effektivität der Wärmeübertragung und des Verschleißschutzes unter Verwendung bekannter Auftragsverfahren, gekennzeichnet dadurch, daß ein vitrokeramisches Grundgemisch mit absorptionsaktiven Feststoffanteilen und wahlweise feuerfesten Füllstoffen und einer flüssigen Komponente homogenisiert, auf eine Feuerfestzustellung aufgebracht und einer Wärmebehandlung von 8000C bis 17000C bei Haltezeitn von mindestens 1 Stunde unterzogen wird, bis aus dem vitrokeramischen Grundgomisch eine vitrokeramische Matrix in der Beschichtung entsteht.
2. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse unter Verwendung bekannter absorptionsaktiver Feststoffanteile und feuerfester Füllstoffe, gekennzeichnet dadurch, daß ein vitrokeramisches Grundgemisch, bestehend aus
- 0,5 bis 25Ma.-% Silikatglas und
- 0,1 bis 15Ma.-%feinstgemahlener Mineralisatoren
mit
mit
3. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der absorptionsaktive Feststoffanteil aus
4. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Eisenoxid und/oder Eisenoxidgemisch im Mineralbestand des Zunders von Eisen und/oder Eisenlegierungen und/oder Ferroschlacke und/oder Eisenerz und/oder Eisenerzkonzentrat und/oder schwarzmetallurgischer Ofenflugstaub liegt.
5. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die chromoxidhaitigen Verbindungen vorzugsweise Chromit und/oder Chromit-Periklas und/oder chromoxidhaltige Sekundärrohstoffe sind.
- 5 bis 100Ma.-%feinteiligem Eisenoxid und/oder Eisenoxid-Gemischen und
- 0 bis eOMa.-^ofeinteiligechromoxidhaltige Verbindungen und
- 0 bis 30Ma.-% feingepulverte, leicht oxidierbare metallische Legierungen oder
- 0 bis 60Ma.-% feinteilige Kohlenstoffverbindungen besteht.
. 6. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die leicht oxidierbaren metallischen Legierungen FeCr und/oder FeMn und/oder FeSi und/oder SiMn sind.
7. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Kohlenstoffverbindungen Karbide und/oder Graphit und/oder Ruß eingesetzt sind.
8. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Glas vorzugsweise feinzerkleinerter Silikatglasbruch und/oder Glasurfritten und/oder Stoffe auf der Basis natürlicher und/oder synthetischer Alkali- uid/oder Erdalkaliverbindungen und/oder Borverbindungen eingesetzt sind.
- 8 bis 95 Ma.-% absorptionsaktiven Feststoffanteilen und
- 0 bis 87 Ma.-% feuerfesten Füllstoffen
homogen gemischt ist, wobei die Einscizstoffe eine Körnung von mindestens 90Ma.-% gleich kleiner 0,3 mm aufweisen und mit einer flüssigen Binderkomponente von 1 bis 40 Ma.-%, bezogen auf die trockenen Bestandteile, und bedarfsweise Wasser, angemacht wird.
9. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die feuerfesten Füllstoffe aus feinzerkleinertem Porzellan- und/oder Cordierit-Keramikbruch und/oder AI2O3- und/oder alumosilikatischen und/oder MgO-Verbindungen und/oder Forsterit besteht.
10. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß die feuerfesten Füllstoffe in Form von Partikeln und/oder feinporösen Granulaten und/oder Faserteilchen zur Anwendung kommt.
11. Wärmestrahlungsaktivo Überzugsmasse nach Anspruch 2,9 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß die feuerfesten Füllstoffe teilweise oder vollständig aus dem Material der Feuerfestzustellung besteht, auf die der Überzug aufgebracht wird, vorzugsweise aus Sekundärmaterial.
12. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Mineralisatoren ZrÖ2, ZrSiOi, T1O2, ZnO, Fluoride, Sulfide, Phosphate oder Mischungen daraus sind.
13. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die flüssige Komponente Wasser und/oder eine kolloide Lösung (Sol), vorzugsweise eine Kieselsol-Natriumpolyphosphat-Mischung und/oder Dispersions- und/oder Suspensions- und/oder Bindemittel, vorzugsweise einen Gleitbinder auf Kieselsolbasis, beinhaltet.
14. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 2 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß die erfindungsgemäße Zweikomponenten-Vitrokeram-Mischung auf Mörtelkonaistenz gebracht und als Fugenschicht zwischen feuerfesten Bauelementen, wie Formsteine oder Blöcke, vorzugsweise auf Forsterit- oder Chromit- oder Chromit/Periklas- oder Periklas- oder Magnesiaferrit-Basis zur Anwendung kommt.
15. Wärmestrahlungsaktive Überzugsmasse nach Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, daß der erfindungsgemäßen Zweikomponenten-Vitrokeram-Mischung mit Mörtelkonsistenz bis zu 20 Ma. · % kurze Keramikfasern und/oder feinporöse Granulate zugemischt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33211889A DD287248A5 (de) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | Waermestrahlungsaktive ueberzugsmasse und verfahren zu deren herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33211889A DD287248A5 (de) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | Waermestrahlungsaktive ueberzugsmasse und verfahren zu deren herstellung |
Publications (1)
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---|---|
DD287248A5 true DD287248A5 (de) | 1991-02-21 |
Family
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Family Applications (1)
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DD33211889A DD287248A5 (de) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | Waermestrahlungsaktive ueberzugsmasse und verfahren zu deren herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DD (1) | DD287248A5 (de) |
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1989
- 1989-08-28 DD DD33211889A patent/DD287248A5/de not_active IP Right Cessation
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