DE1113469B

DE1113469B - Lining the hearth of heat treatment furnaces

Info

Publication number: DE1113469B
Application number: DED28400A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Baumgart
Original assignee: Dynamidon Werk Engelhorn & Co
Current assignee: Dynamidon Werk Engelhorn & Co
Priority date: 1958-06-26
Filing date: 1958-06-26
Publication date: 1961-09-07

Description

Auskleidung des Herdes von Wärmebehandlungsöfen Die aus dem Stahlwerk kommenden Blöcke müssen für ihre Weiterverarbeitung durch Walzen oder Schmieden od. dgl. eine dem jeweiligen Arbeitsgang angepaßte Temperatur besitzen, die in den Blöcken gleichmäßig verteilt sein soll. Dazu ist es erforderlich, die Blöcke in geschlossenen Öfen vorzuwärnmen und sie dann der weiteren Behandlung zuzuführen.Lining the hearth of heat treatment furnaces Die from the steel mill Coming blocks have to be processed by rolling or forging Od. Like. Have a temperature adapted to the respective operation, which in the Blocks should be evenly spaced. This requires the blocks in preheating closed ovens and then forwarding them for further treatment.

Man unterscheidet solche Öfen, in denen die Blöcke in der Ruhelage auf die erforderliche Temperatur gebracht werden, und andere Öfen, durch die das Gut von dem kalten zum heißen Ende hin transportiert wird. Zu diesen Öfen gehören insbesondere Tief-, Schmiede-, Stoß-, Roll- und Drehherdöfen; auch solche Wärmebehandlungsöfen, bei denen das zu behandelnde Gut auf fahrbaren Herden aufgestapelt und in die heiße Ofenzone eingebracht wird, zählen zu den hier beschriebenen.A distinction is made between those ovens in which the blocks are in the rest position brought to the required temperature, and other ovens through which the Well transported from the cold to the hot end. These ovens include in particular deep, forging, pusher, roller and rotary hearth furnaces; also such heat treatment furnaces, where the goods to be treated are stacked on mobile stoves and placed in the hot Oven zone is introduced are among those described here.

Während des Erwärmungsvorgangs der Blöcke ist durch die Höhe der Temperatur und die Ofenatmosphäre einerseits wie auch durch die chemische Zusammensetzung des Ofengutes und die Zusammensetzung der seitlichen und oberen den Ofenraum begrenzenden Ausmauerung andererseits die Möglichkeit für eine chemische Reaktion zwischen Mauerwerk und Ofengut gegeben. Diese kann sich derart auswirken, daß entweder ein Schmelzfluß entsteht, der die Blöcke an ihrer Unterseite auf dem feuerfesten Mauerwerk haften läßt, oder das Mauerwerk bzw. dessen Mörtel zum Erweichen bringt, so daß die Ausmauerung ihre Standfestigkeit verliert bzw. durch herabtropfenden Schmelzfluß das Ofengut verunreinigt.During the heating process the blocks is due to the level of temperature and the furnace atmosphere on the one hand as well as the chemical composition of the Oven goods and the composition of the side and top delimiting the oven space Brickwork on the other hand the possibility for a chemical reaction between masonry and given the oven. This can have such an effect that either a melt flow that the blocks adhere to the refractory masonry on their underside leaves, or brings the masonry or its mortar to soften, so that the masonry their stability or the furnace material loses due to the dripping melt flow contaminated.

Im ersten Falle verhindert das Ankleben der Blöcke auf dem Herd ein leichtes Herausnehmen aus dem Ofen oder den Weitertransport durch den Ofen, verunreinigt das Gut und zerstört die Herdauskleidung, im zweiten Falle büßt die Herdauskleidung ihre Festigkeit durch herabtropfende Gewölbebestandteile ein und verursacht damit einen vorzeitigen Ofenstillstand.In the first case it prevents the blocks from sticking to the stove easy removal from the oven or further transport through the oven, contaminated the property and destroys the hearth lining; in the second case, the hearth lining forfeits their strength is caused by dripping vault components a premature furnace shutdown.

Die häufigste Art der Zerstörung der den Herd bildenden feuerfesten Auskleidung ist die Reaktion der keramischen Substanz mit dem von dem Ofengut in der Wärme abfallenden Hammerschlag, in der Praxis oft als »Schlacke« bezeichnet. Dieser kann entweder in fester Form oder bei höheren Temperaturen oder entsprechender Stahlzusammensetzung auch in teigiger; bisweilen auch in flüssiger Form anfallen. Der Hammerschlag kann bei den üblichen in den Wärmebehandlungsöfen herrschenden Temperaturen entweder mit der keramischen Unterlage reagieren oder in diese infiltrieren. In beiden Fällen wird dann, je nach der chemischen Zusammensetzung der Auskleidung, der Transport der durch den Ofen geschobenen Blöcke behindert, indem die ehemals ebene Herdfläche Ansätze erhält, die sich zu einer sehr störenden Kontur erhöhen können. In solchen Fällen hilft sich der Betriebsmann, indem er die heiße Herdfläche plötzlich abschreckt oder die Ansätze mühsam herausschlägt, wobei beide Arten des Vorgehens eine zusätzliche Zerstörung der keramischen Auskleidung, bedeuten. -Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden .für die Auskleidung der Herde feuerfeste Materialien verwendet, die in chemischer und mechanischer Hinsicht die verlangte Beständigkeit aufweisen. Solche Stoffe bestehen aus Steinen oder Stampfmassen aus Magnesit, Chrommagnesit, Chromerz, bisweilen auch aus hochtonerdehaltigen Massen, Siliciumcarbid, auch aus Schamotte und Dolomit. In den letzten Jahren ist der Einbau von Forsteritsteinen oder -massen hinzugekommen. Am besten haben sich Magnesitsteine bewährt; da sie eine verhältnismäßig geringe Neigung, zum Erweichen zeigen. Diese Steine sind aber sehr teuer und reagieren bei hohen Temperaturen mit Eisenoxyd zu Magnesioferrit.The most common way of destruction of the refractories forming the hearth Lining is the reaction of the ceramic substance with the material in the furnace the blow of a hammer that drops off heat, in practice often referred to as "slag". This can either be in solid form or at higher temperatures or equivalent Steel composition also in doughier; sometimes also occur in liquid form. The hammer blow can prevail in the usual heat treatment furnaces Temperatures either react with the ceramic substrate or infiltrate into it. In both cases, depending on the chemical composition of the lining, the transport of the blocks pushed through the furnace is hampered by the formerly flat hearth surface receives approaches that increase to a very disturbing contour can. In such cases the operator helps himself by opening the hot stove top suddenly discourages or the approaches with difficulty knocking out, both types of Procedure mean an additional destruction of the ceramic lining. -To the To avoid these disadvantages, refractory materials were used for lining the stoves is used that has the required chemical and mechanical resistance exhibit. Such substances consist of stones or ramming masses made of magnesite, chromium magnesite, Chrome ore, sometimes made from high alumina masses, silicon carbide, too Chamotte and dolomite. In recent years, the installation of forsterite stones or masses were added. Magnesite bricks have proven to be the best; since they show relatively little tendency to soften. But these stones are very expensive and react at high temperatures with iron oxide to form magnesia ferrite.

Sehr vorteilhaft haben sich Forsteritsteine (2 Mg O -Si 0.J insbesondere in den Öfen verhalten, in welchen die »Schlacke« nicht in flüssigem Zustand anfällt. Der überwiegend aus Magnesiumorthosilikat bestehende Forsteritstein hat die Eigenschaft, sich selbst bis zu Temperaturen von 1500° C nicht mit Hammerschlag zu verbinden, so daß das lästige Anbacken der »Schlacke« an der Herdoberfläche entfällt. Damit werden Betriebsstörungen infolge der Entstehung unebener Herdflächen vermindert, und die Reparatur-und Reinigungsarbeiten werden erleichtert und in wesentlichem Maße verringert.Forsterite stones (2 Mg O -Si 0.J in particular behave in the furnaces in which the "slag" is not in a liquid state. The forsterite stone, which consists mainly of magnesium orthosilicate, has the property not to connect itself with a hammer blow up to temperatures of 1500 ° C, so that the annoying caking of the "slag" on the stove surface is no longer necessary. In order to operational disruptions due to the formation of uneven stove surfaces are reduced, and the repair and Cleaning work is made easier and reduced significantly.

Nachteilig wurde an Forsteritsteinen, die mit Blöcken von sehr hohem Gewicht beauflagt wurden, empfunden, daß die Abriebfestigkeit dieser Steine geringer als die der Magnesitsteine ist. Diese Erscheinung hängt mit der bei hohen Temperaturen allmählich nachlassenden Bindung der aus 95 bis 100% magnesiumorthosilikathaltigen Steine zusammen.Forsterite stones with blocks of very high Weight were applied, felt that the abrasion resistance of these stones was lower than that of magnesite stones. This phenomenon is related to that at high temperatures Gradually decreasing binding of those containing 95 to 100% magnesium orthosilicate Stones together.

Forsteritsteine werden aus magnesiumorthosilikathaltigen Rohstoffen oder durch Zusatz von magnesiumoxydhaltigen Substanzen zu magnesiumorthosilikatliefernden Rohstoffen hergestellt. Es gehört weiterhin zum Stand der Technik, solche Steine aus magnesiumorthosilikatreichen Stoffen, Chromerz und Sintermagnesit, herzustellen, wobei die Verhältnisse der Komponenten zueinander verschieden abgestuft sein können. Auch ist es aus der Praxis schon bekannt, Forsteritsteine in die Herde von Wärmebehandlungsöfen einzubauen. Jedoch beschränkte sich die Verwendung nur auf eine einzige Steinart, ohne Berücksichtigung der verschiedenen Beanspruchung in den einzelnen Zonen dieser Wärmebehandlungsöfen.Forsterite stones are made from raw materials containing magnesium orthosilicate or by adding magnesium oxide-containing substances to magnesium orthosilicate-supplying ones Raw materials manufactured. Such stones are still part of the state of the art from materials rich in magnesium orthosilicate, chrome ore and sintered magnesite, the proportions of the components to one another can be graded differently. It is also known from practice to put forsterite stones in the hearth of heat treatment ovens to be built in. However, the use was limited to only one type of stone, without taking into account the various levels of stress in the individual zones Heat treatment furnaces.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von an sich und für die Auskleidung des Herdes von Wärmebehandlungsöfen, wie Stoß-, Schmiede-, Tief-, Roll- oder Drehherdöfen u. dgl. bekannten magnesiumorthosilikathaltigen feuerfesten Erzeugnissen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß für die Haupterhitzungszone des Herdes magnesiumorthosilikathaltige Steine mit einem Magnesiumorthosilikatgehalt von mindestens 95 Gewichtsprozent und einem Gehalt von weniger als 5 Gewichtsprozent an freiem Magnesiumoxyd und für die Ofenauslaufzone magnesiumorthosifikatreiche Steine mit mindestens 75 Gewichtsprozent Magnesiumorthosilikat und bis zu 25 Gewichtsprozent freiem Magnesiumoxyd gewählt werden.The invention relates to the use of per se and for Lining the hearth of heat treatment furnaces, such as push, forging, deep, rolling or rotary hearth furnaces and similar known refractory products containing magnesium orthosilicate, which is characterized in that for the main heating zone of the stove, magnesium orthosilicate Stones with a magnesium orthosilicate content of at least 95 percent by weight and a content of less than 5 percent by weight of free magnesium oxide and for the Oven outlet zone stones rich in magnesium orthosificates with at least 75 percent by weight Magnesium orthosilicate and up to 25 percent by weight free magnesium oxide are selected will.

Die erfindungsgemäß zur Auskleidung von Herdflächen in Wärmebehandlungsöfen der oben angegebenen Art zur Verwendung kommenden Forsteritsteine, die nicht weniger als 95 Gewichtsprozent Magnesiumorthosilikat enthalten, haben einmal eine besonders große Abweisung gegenüber Eisenoxyden infolge eines nicht zu hohen Gehaltes an freiem Magnesiumoxyd, besitzen aber auf der anderen Seite durch den wenn auch geringen Zusatz von Magnesiumoxyd eine durchaus genügende Bindung und Warmdruckfestigkeit. Der Zusatz von Magnesiumoxyd in Form von MgO-liefernden Stoffen, wie z. B. Sintermagnesit, ist in seiner Menge für diesen Verwendungszweck so abgestimmt, daß die Schmelzphase im magnesiumorthosilikathaltigen Ausgangsstoff, meist als Ferrosilikat und Magnesiummetasilikat vorliegend, zu Magnesiumorthosilikat und Ferrit umgesetzt wird und daß darüber hinaus nur so viel freies Magnesiumoxyd im gebrannten Stein vorliegt, daß eine gute Bindung erzielt wird, ohne daß dann in der Praxis der im Ofen anfallende Hammerschlag sich mit dem freien Magnesiumoxyd in nachteiliger Menge zu Ferrit verbinden kann. Diese wünschenswerte Menge an freiem Magnesiumoxyd liegt nicht oberhalb 5 Gewichtsprozent. Ein derartig zusammengesetzter Stein kann in vorteilhafter Weise als Herdauskleidung für die heißeste Zone von Wärmebehandlungsöfen Verwendung finden.According to the invention for lining hearth surfaces in heat treatment furnaces Forsterite stones of the kind specified above that are used, no less than 95 percent by weight magnesium orthosilicate have a special one great rejection of iron oxides due to a not too high content of free Magnesium oxide, but on the other hand because of the small amount Addition of magnesium oxide provides a sufficient bond and hot compressive strength. The addition of magnesium oxide in the form of MgO-supplying substances, such as. B. sintered magnesite, is matched in its amount for this purpose so that the melting phase in the starting material containing magnesium orthosilicate, mostly as ferrosilicate and magnesium metasilicate present, is converted to magnesium orthosilicate and ferrite and that in addition there is only so much free magnesium oxide in the fired stone that a good bond is achieved is achieved without then in practice the hammer blow that occurs in the furnace can combine with the free magnesium oxide in disadvantageous quantities to form ferrite. These desirable amount of free magnesia does not exceed 5 percent by weight. Such a composite stone can advantageously be used as a hearth lining for the hottest zone of heat treatment furnaces.

Vergleichende Untersuchungen über die Heißdruckfestigkeit von Magnesit- und Forsteritsteinen haben ergeben, daß die Festigkeit der geprüften Magnesitsteine im Temperaturbereich von 20 bis 1200° C allmählich von 477 auf 326 kg/cm2 abnimmt, wobei im Bereich von 700 bis 900° C der Festigkeitsabfall rascher als am Anfang vor sich geht, ab 900° C aber unverändert bis 1200° C anhält. Demgegenüber nimmt die Festigkeit von Forsteritsteinen von 20 bis etwa 700° C ständig zu, fällt dann aber rasch ab. und zwar in einer Kurve mit einer stärkeren Neigung, als es der Neigung der Kurve des Ansteigens entspricht. Diese Untersuchung zeigt also, daß die Festigkeit von Forsteritsteinen z. B. bei 1200° C nur noch etwa 60°/o von derjenigen von Magnesitsteinen (200 zu 326 kg/cm2) beträgt, bei 700° C aber um etwa 123% darüberliegt (516 zu 420 kg/cm=). Daraus folgt, daß der Forsteritstein, der in der Nähe der Ziehtüren, an der Kippkante oder ganz allgemein am Ofenaustritt eingebaut ist, einen größeren Magnesitgehalt enthalten sollte, um den an diesen Stellen verstärkten mechanischen Beanspruchungen in Form von Druck und Abrieb besser zu widerstehen. Da die Temperaturen an den genannten Stellen meist niedriger liegen als im Zentrum der Haupterhitzungszone, ist ein höherer Gehalt an freier Magnesia im Forsteritstein bei gleichzeitiger Abnahme des Magnesiumorthosilikatgehaltes unbedenklich, da hier nicht mehr die Voraussetzungen gelten wie in der oben beschriebenen Haupterhitzungszone. Der Gehalt an freiem Magnesiumoxyd kann also jetzt steigen und damit dem Forsteritstein eine festere Bindung mit höherer Festigkeit verleihen, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die »Schlacke« nunmehr leichter mit dem Stein verbindet.Comparative studies on the hot compressive strength of magnesite and forsterite stones have shown that the strength of the tested magnesite stones gradually decreases from 477 to 326 kg / cm2 in the temperature range from 20 to 1200 ° C, where in the range from 700 to 900 ° C the decrease in strength is faster than at the beginning goes on, but continues unchanged from 900 ° C up to 1200 ° C. In contrast, takes the strength of forsterite stones from 20 to about 700 ° C constantly decreases, then falls but quickly. namely in a curve with a steeper slope than the slope corresponds to the curve of the increase. So this investigation shows that the strength of forsterite stones z. B. at 1200 ° C only about 60% of that of magnesite bricks (200 to 326 kg / cm2), but at 700 ° C it is about 123% higher (516 to 420 kg / cm =). It follows that the forsterite stone, the one near the draw doors, is on the tilting edge or generally installed at the furnace outlet, a larger one Magnesite content should contain in order to increase the mechanical strength at these points To better withstand stresses in the form of pressure and abrasion. As the temperatures are usually lower at the points mentioned than in the center of the main heating zone, is a higher content of free magnesia in the forsterite stone with a simultaneous decrease the magnesium orthosilicate content is harmless, as the requirements are no longer met here apply as in the main heating zone described above. The content of free magnesium oxide can now rise and thus the forsterite stone a stronger bond with a higher one Lend strength without the risk of the "slag" now settling more easily connects to the stone.

An dem zum Teil unmittelbar an den Türen und auch außerhalb des Ofenaustritts liegenden Stellen können deshalb Forsteritsteine verwendet werden, die einen Magnesiumorthosilikatgehalt von mindestens 50 Gewichtszrozent und einen Gehalt an freier Magnesia bis zu 50 Gewichtsprozent enthalten.On the partly directly on the doors and also outside the furnace outlet Forsterite stones with a magnesium orthosilicate content can therefore be used in lying areas of at least 50 percent by weight and a content of free magnesia up to 50 Weight percent included.

Um eine noch größere Festigkeit und bessere Widerstandsfähigkeit gegen plötzlichen Temperaturwechsel im Stein zu gewährleisten, empfiehlt sich auch die Verwendung von Forsteritsteinen am Rande der Haupterhitzungszone, in denen ein Teil der magnesiumorthosilikathaltigen Komponente durch Chromerz ersetzt ist. Dieses Chromerz, meist in grobkörniger Form in den Stein eingebracht, kann bis zu 30 Gewichtsprozent das Magnesiumorthosilikat ersetzen.To achieve even greater strength and better resistance to To ensure sudden temperature changes in the stone, the is also recommended Use of forsterite stones on the edge of the main heating zone in which a part the magnesium orthosilicate component is replaced by chrome ore. This Chrome ore, usually introduced into the stone in a coarse-grained form, can contain up to 30 percent by weight replace the magnesium orthosilicate.

An Stellen extremer mechanischer Beanspruchung, wie Kippkanten und Ziehtürböden, wird ein Stein, der überwiegend aus freiem Magnesiumoxyd besteht, die beste Widerstandskraft gegen Abrieb und ungleichmäßige Druckbelastung haben. Ebenso können Steine verwendet werden, bei denen ein Teil der freien Magnesia durch Chromerz ersetzt ist. An Stelle von Steinen können Stampfmassen Verwendung finden.In places of extreme mechanical stress, such as tilting edges and Draw door bottoms, a stone that mainly consists of free magnesium oxide becomes have the best resistance to abrasion and uneven pressure. Likewise, stones can be used in which some of the free magnesia is through Chrome ore is replaced. Ramming masses can be used instead of stones.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, die Herde von Wärmebehandlungsöfen, je nach Art der Temperaturhöhe und Ofenbeanspruchung und Ofenkonstruktion, mit mehreren basischen Steinarten auszukleiden. die in ihrer Zusammensetzung entsprechend den chemischen und mechanischen Beanspruchungen und gemäß ihren speziellen Eigenschaften ausgewählt werden.The invention is based on the knowledge that the stoves of heat treatment furnaces, depending on the type of temperature level and furnace load and furnace construction, with several basic types of stone. which in their composition correspond to the chemical and mechanical stresses and according to their special properties to be selected.

Claims

CLAIMS: 1. Use of at u and for the lining of the hearth of heat treatment furnaces, such as shock, forging, gravure, rolling or rotary hearth furnaces, etc., known magnesium orthosilicate containing refractory products, characterized in that for the main heating zone of the cooker.. Magnesium orthosilicate-containing stones with a magnesium orthosilicate content of at least 95 percent by weight and a content of less than 5 percent by weight of free magnesium oxide and stones rich in magnesium orthosilicate with at least 75 percent by weight of magnesium orthosilicate and up to 25 percent by weight of free magnesium oxide for the furnace outlet zone.

2. Lining according to that specified in claim 1 Proposal for use, characterized in that the furnace outlet zone is rich in magnesium orthosilicate Stones with at least 50 percent by weight magnesium orthosilicate and up to 50 percent by weight of free magnesium oxide come to use.

3. Lining after in the Claims 1 and 2 indicated use proposal, characterized in that up to 30 percent by weight of the magnesium orthosilicate content of the at least 50 or 75 weight percent magnesium orthosilicate containing, used for the furnace outlet zone Stones are replaced by chrome ore.

4. Lining according to that specified in claim 1 Suggested use, characterized in that magnesite bricks for the furnace outlet zone come to use.

5. Lining according to that specified in claims 1-4 Suggested use, characterized in that up to 30 percent by weight of the Periclase content of the magnesite bricks used for the furnace outlet zone Chrome ore are replaced.

6. Lining according to the proposed use given in claims 1 to 5, characterized in that ramming masses are used instead of stones. Considered publications: German Patent Nos. 631010, 650 717, 746717.