DE1236392B

DE1236392B - Fuellmasse fuer die Fugen zwischen Ofenwand und Kohlenstoffsteinschicht in bei hohen Temperaturen betriebenen OEfen

Info

Publication number: DE1236392B
Application number: DEF42647A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Friedrich Wi Dipl-Chem; Herbert Kunzke
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1964-04-18
Filing date: 1964-04-18
Publication date: 1967-03-09
Also published as: FI47983C; NL6504771A; AT258182B; FI47983B; LU48404A1

Description

Füllmasse für die Fugen zwischen Ofenwand und Kohlenstoffsteinschicht in bei hohen Temperaturen betriebenen öfen In bei hohen Temperaturen betriebenen öfen besteht die Wandauskleidung neben Steinschichten aus keramischem Material, wie insbesondere Scharaotte, zum Teil auch aus Kohlenstoffsteinschichten. Es wird insbesondere bei den für die Roheisenerzeugung bestimmten Hochöfen die Auskleidung des Bodens, des Gestells und der Rast, vielfach mit Kohlenstoffsteinen vorgenommen. Nach der herkömmlichen Verfahrensweise wird ün allgemeinen beim Einbau der Kohlenstoffsteine eine Fuge zwischen Kohlenstoffsteinauskleidung und dem Panzer des Ofens freigelassen.
Nach einer weiteren bekannten Art der Verlegung von Kohlenstoffsteinen wird das Kohlenstoffsteinmaterial knirsch an den Panzer verlegL Bei dieser Verfahrensweise muß jedoch jeder einzelne Stein sehr sorgfältig an die Panzerwand an- aßt werden, t,ep was im allgemeinen einen erhöhten und unerwünschten Arbeitsaufwand mit sich bringt. Es hat sich weiter herausgestellt, und zwar sowohl durch theoretische Berechnung als auch nachträgliche Betätigung in der Praxis, daß durch die verschiedene Ausdehnuno, zwischen Kohlenstoffmaterial und Ofen, panzer ein Luftspalt zwischen der Auskleidung und dem Panzer entsteht, der den Wärmedurchgang erheblich erschwert.
Man wendet daher im allgemeinen die erstgenannte Verfahrensweise an, d.h. man verlegt die Kohlenstoffsteine so, daß zwischen Kohlenstoffsteinschicht und Ofenpanzer eine Fuge frei bleibt. In diese Fuge wird eine sogenannte MnterfüRmasse, die au:; kohlenstoffhaltigen Materialien und einem Bindemittel besteht, eingestampft. Die Plastizität dieser Stampfmasse muß einerseits so groß sein, daß sich die Masse gut in die Fuge einstampfen läßt, andererseits darf sie jedoch nicht so viel Bindemittel enthalten, daß bei einer späteren Verkokung durch die im Ofen auftretenden hohen Temperaturen Poren und Risse entstehen und dadurch der Wärmedurchgang in unerwünschter Weise erschwert wird.
Es wurde nun eine neuartige Hinterfüllmasse für das Ausstampfen der Fuge zwischen Ofenwand und Kohlenstoff-steinschicht in bei hohen Temperaturen betriebenen öfen, insbesondere in Hochöfen für die Erzeugung von Roheisen und Stahl, gefunden, der-en Vorteil -egenüber den bekannten Hinterfüllmassen in einer erheblich besseren Wärmeleitfähigkeit besteht. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zu an sich für diesen Zweck in bekannter Weise verwendeten kohlenstoffhaltigem Grundmaterial und Bindemittel noch so viel Graphit enthält, daß die Wärmeleitfähigkeit der gestampften Masse etwa 4 bis etwa 10 kcal/m - h - 'C beträgt. Im Gegensatz hierzu beträgt die Wärmeleitfähigkeit bei den bisher bekannten Hinterfüllmassen im allgemeinen nur etwa 0,3 bis etwa 2,0 kcal/m - h - 'C. Da man für die für Ofenverkleidungen in Frage kommenden Kohlenstoffsteinen mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 3,0 bis etwa 4,5 kcal/m - h 1 C rechnet, ist somit die, Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Stampfmasse gleich oder sogar besser als die der verwendeten Kohlenstoffsteine, was sich für die Haltbarkeit und Schonung des Mauerwerkes und des Ofenpanzers besonders vorteilhaft auswirkt.
So hat sich beispielsweise herausgestellt, daß für einen üblicherweise zur Erzeugung von Roheisen verwendeten Hochofen mit einem Gestelldurchmesser von beispielsweise 8,5 m und einer Kohlenstoffsteinausmauerung von, 850 mm sowie einer Fuge von 50 mm zwischen Kohlenstoffsteinmaterial und Panzerwand im Abstand von 50 mm von der Panzerwand (nach außen), bei Verwendung einer bekannten Hinterfüllmasse eine Temperatur von 3361 C, bei Verwendung der erfindunggsgemäßen Füllmasse eine solche von 119' C und bei Vorhandensein eines ischen Kohlenstoffstein-5 mm weiten Luftspaltes zw, schicht und Panzerwand eine Temperatur von 342' C herrscht. Bei einer vergleichsweise knirschen Verlegung der Kohlenstoffsteine beträgt die Temperatur an der gleichen Stelle 1571 C. Die. entsprechenden Kennziffern für den Wärmedurchgang, ausgedrückt in 105/kcal - m - h, betragen 2,29 bei Verwendung der bekannten Hinterfüllmasse, 2,63 bei Verwendung der erfindungsgemäßen Hinterfüllmasse und 2,16 bei Vorhandensein des 5 mm weiten Luftspaltes. Für die knirsche Verlegung der Kohlenstoffsteine beträgt der entsprechende Wert 2,57.
Aus den vorgenannten Zahlen geht deutlich hervor, daß bei Verwendung der erfindunggsgemäßen Hinterfüllmasse zur Ausstampfung der Fuge zwischen Ofenwand und Kohlenstoffsteinschicht die niedrigste Temperatur an der Ofenwand erzielt wird. Hierdurch wird sowohl eine Schonung des Mauerwerkes als auch eine solche des Ofenpanzers erreicht.
Als kohlenstoffhaltiges Grundmaterial für die Hinterfüllmasse gemäß der Erfindung kommen die hierfür üblicherweise verwendeten Kokssorten, wie insbesondere Petrol-Steinkohlenteerpech oderZechenkoks, sowie Anthrazite in Betracht.
Als Bindemittel für die erfindungsgemäße Stampfmasse gelangen vorwiegend Steinkohlenteerpeche mit einem Erweichungspunkt zwischen etwa 35 und etwa 1001 C, vorzugsweise einem solchen zwischen etwa 50 bis 601 C, sowie Teere bzw. Pech-Teer-Gemische und Pech-Harz-Gemische oder auch reine Harze auf der Basis Plienol-Formaldehyd, zur Anwendung. Die Menge an Bindemittel ist insbesondere von der Körnung des kohlenstoffhaltigen Grundmaterials abhän-gig, wobei im allgemeinen Pulver und körniges Material in Anteilen von etwa 50: 50 gemischt werden, und die maximale Korngröße im allgemeinen 10 mm nicht überschreiten soll. Im allgemeinen schwanken die Grenzen der Bindemittehnenge zwischen etwa 10 und etwa 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen etwa 12 bis etwa 18 Gewichtsprozent, bezogen auf die fertige Hinterfüllmasse. Die genaue Mengge des Bindemittelzusatzes richtet sich jedoch nach dem jeweils angewandten Verhältnis Grobkom: Pulver des verwendeten kohlenstoffhaltigen Grundmaterials.
Gemäß der Erfindung kann zur Wärmeverbesserung der erfindungsgemÜßen Hinterfüllmasse sowohl synthetisch, er Graphit (Elektrographit) als auch Naturgraphit verwendet werden, wobei der Graphitzusatz mindestens 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Mischung Graphit-kohlenstoffhaltiges Grundmaterial, betragen soll. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Hinterfüllmasse erwiesen, bei der der Graphitanteil entweder JO bis 50 Gewichtsprozent oder 10(Y Gewielitsprozent, bezogen auf die vorgenannte Mischung, beträgt. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Hinte-füllmasse hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, derselben noch Eisen-, Kupfer- oder Aluminiumpulver, vorzugsweise Eisen- und Aluminiumpulver zuzusetzen, wobei die Korngröße derselben bis zu max.-mal 1 min heraufgesetzt werden kann. Der Gehalt des Metallpulvers, in der eifindungs-,ein- äßen Stampfmasse kann bis zu maximal 50 Gewichtsprozent betragen.
Für die Ausstampfung der Fuge zwischen Kohlenstoffsteinschicht und Ofenpanzer des vorstehend angeführten Hochofens zur Roheisenerzeugung wurde eine Hinterfüllmasse folgender Zusammensetzung verwendet: 50 Teile Graphit 0 bis 0,4 mm, 50 Teile Graphitstaub, 20 Teile Weichpech.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Hinterfüllmasse erfolgt durch Vermischen des kohlenstoffhaltigen Grundmaterials, Graphits und gegebenenfalls Metallpulvers mit dem zähflüssigen Bindemittel in den hierfür üblichen Mischvorrichtungen. Die erfindungsgeinäßen Massen können sowohl heiß, bis etwa 120:3 C, als auch kalt verarbeitet, d. h. in die Fugen eingestampft, werden. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Hinterfüllmasse ist nicht nur auf das Ausstampfen der Fuge zwischen Kohlenstoffsteinschicht und Ofenwand in den für die Roherzeugung dienenden Hochöfen beschränkt, sondern prinzipiell in sämtlichen bei hohen Temperaturen betriebenen Öfen, wie z. B. Reduktions- und Schmelzöfen, wie sie beispielsweise für die Herstellung von Kupfer, Karbid, Korund, Aluminium und Ferrolegierungen verwendet werden, einsetzbar. Voraussetzung ist je- doch, daß die Öfen direkt an der Ofenwand mit einer Kohlerstoffsteinauskleidung versehen sind.
Nach der Patentschrift 1533 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands sind Verbund- und Dichtungsmassen für Ausmauerungen von Feuerunggen in Öfen bekannt, welche aus 30 % Kaolin, 20"/o Graphit, je 511/o Talkum und Magnesiumearbonat sowie 40% Wasserglas bestehen. Mit dieser Masse sollen Schamottesteine in Industrieöfen dichter und beständiger aneinander gekittet werden. Das Material soll einen Ausdehnungskoeffizienten haben, welcher denen der Schamottesteine möglichst angeglichen ist und alsbald steinhart werden, um eine unauflösbare Verbindung zwischen den einzelnen Schamottesteinen der Auskleidung zu schaffen. Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hinterfüllmasse für das Ausstampfen der Fuge zwischen Ofenwand und Kohlenstoffsteinschicht in Industrieöfen zu schaffen, die durch eine gute Wärmeleitfähigkeit der gestampften Masse von etwa 4 bis 10 kcal/m - h - 'C ausgezeichnet und überdies durch ihre Plasdzität in der Lage ist, die thermische Ausdehnung des Mauerwerkes während der ganzen Betriebszeit des Ofens abzufangen.

Claims

Patentansprüche: 1. Hinterfüllmasse für das Ausstampfen der Fuge zwischen Ofenwand und Kohlenstoffstelnschicht in bei hohen Temperaturen betriebenen Öfen, insbesondere in Hochöfen für die Erzeugung von Roheisen und Stahl, d a d u r c h g e -k e n il z e i c h n e t, daß sie zusätzlich zu kohlenstoffhaltigem Grundmaterial und Bindemittel noch soviel Graphit enthält, daß die Wärmeleitfähigkeit der gestampften Masse etwa 4 bis etwa 10 1,I-ca1./m - h - 1 C beiträgt.
2. Hin-terfüllmasse nach Anspruch 1-, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 20 Gewichltsprozeut, vorzugsweise zwischen 30 und 50 Ge- wichtsprozent Graphit, bezogen auf die Mischung Graphit-kohlenstoffhaltiges Grundinaterial. enthält. 3. Hinterfüllmasse nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, daß sie nitar Graphil als kohlenstoffhaffiges Grundmaterial enthält. 41. Hinterfüllmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der 10 bis 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise 12 bis 18 Gewichtsprozent, bezogen auf die fertige Stampirnasse, beträgt. 5. Hinterfüllmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch bis zu maximal 50 Gewichtsprozent Eisen-, Kupfer- oder Aluminiumpulver, vorzugsweise Eisen oder Aluminiumpulver, bezogen auf fertige Stampfmasse, enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Patentschrift Nr. 1533 des Amtes für Eifindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands.