DE1583971C3

DE1583971C3 - Process for the protection of the refractory lining of metallurgical furnaces and vessels

Info

Publication number: DE1583971C3
Application number: DE19681583971
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Hoesch Werke AG
Current assignee: Hoesch Werke AG
Priority date: 1968-02-28
Filing date: 1968-02-28
Publication date: 1977-09-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz der feuerfesten Zustellung metallurgischer öfen und Gefäße auf Basis Magnesit oder Tonerde, insbesondere von Vakuumgefäßen, gegen den Angriff durch flüssigen Stahl und Schlacke, bei dem durch eine Oberflächenreaktion der feuerfesten Zustellung mit dem jeweiligen Komplementäroxid eine im wesentlichen aus Spinell bestehende Schutzschicht erzeugt wird.The invention relates to a method for protecting the refractory lining of metallurgical furnaces and vessels based on magnesite or alumina, in particular vacuum vessels, against attack by liquid steel and slag, in which by a surface reaction of the refractory lining with a protective layer consisting essentially of spinel is produced for the respective complementary oxide.

Feuerfeste Zustellungen auf Basis Magnesit oder Aluminiumoxyd besitzen in vielen Fällen eine unzureichende Haltbarkeit, was sich insbesondere bei den feuerfest ausgekleideten Gefäßen zur Vakuumbehandlung von Stahl bemerkbar macht. Die mangelnde Haltbarkeit der feuerfesten Zustellungen ist dadurch gekennzeichnet, daß deren Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff des schmelzflüssigen Stahls, insbesondere aber gegen den Schlackenangriff nicht ausreichend ist. So dringen insbesondere dünnflüssige Schlacken in die Poren der feuerfesten Zustellungen ein und bilden mit dieser niedrigschmelzende Verbindungen. Dies gilt auch für Vakuumgefäße, da die zu entgasende Schmelze in der Regel von einer gewissen Schlackenmenge begleitet wird.Refractory linings based on magnesite or aluminum oxide are inadequate in many cases Durability, which is particularly evident in the refractory lined vessels for vacuum treatment of steel. The lack of durability of the refractory linings is due to this characterized in that their resistance to attack by the molten steel, in particular but is not sufficient against the slag attack. In particular, thin slag penetrates into the Pores of the refractory lining and form low-melting connections with them. this is also valid for vacuum vessels, as the melt to be degassed is usually accompanied by a certain amount of slag will.

Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 10 63 954 bekannt, basische und saure Schamottesteine durch eine aus Kieselsäure, Tonerde und Vanadiumpentoxyd bestehende Glasur gegen den Angriff alkalienhaltiger Gase zu schützen. Wegen ihres niedrigen Schmelzpunktes eignet sich eine derartige keramische Schutzschicht jedoch nicht für den Schutz feuerfester Ofenzustellungen, da sie bei der Temperatur des flüssigen Stahls abschmelzen und lediglich die Schlackenmenge vergrößern würde.It is known from the German Auslegeschrift 10 63 954, basic and acidic fireclay bricks by a Glaze consisting of silica, alumina and vanadium pentoxide against the attack of alkaline substances Protect gases. Such a ceramic protective layer is suitable because of its low melting point but not for the protection of refractory furnace linings, as they are at the temperature of the molten steel would melt and only increase the amount of slag.

Nach einem aus der deutschen Patentschrift 12 09 930 bekannten Verfahren wird die feuerfeste Zustellung von Entgasungsgefäßen durch eine bei der Temperatur des Stahls beständige und an der Gefäßausmauerung haftende Schutzschicht gegen den Angriff der Schmelze und Schlacke gesichert. Die Schutzschicht wird dabei in der Weise erzeugt, daß eine feuerfeste Mischung aus 55% Sillimanit, 30% Magnesiumoxyd, 10% Aluminium-5 oxyd und 5% Flußspat in einer 2 bis 3 mm starken Schutzschicht auf das Mauerwerk der feuerfesten Zustellung aufgebracht wird. Obgleich sich das bekannte Verfahren in der Praxis durchaus bewährt hat, ist es mit dem Nachteil behaftet, daß der Flußmittelzusatz zuAccording to one from German patent specification 12 09 930 known method is the refractory lining of degassing vessels by a at the temperature of the Steel's resistant protective layer against attack by the melt that adheres to the vessel lining and slag backed up. The protective layer is created in such a way that a refractory mixture of 55% sillimanite, 30% magnesium oxide, 10% aluminum-5 oxide and 5% fluorspar in a 2 to 3 mm thick Protective layer is applied to the masonry of the refractory lining. Although this is known Method has proven itself in practice, it is fraught with the disadvantage that the addition of flux to

ίο einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt der Schutzschicht führt und diese je nach der Temperatur der Schmelze einem mehr oder minder starken Schlackenangriff unterliegt.ίο a relatively low melting point of the Protective layer leads and this depending on the temperature of the melt a more or less strong Subject to slag attack.

Bekannt ist aus der deutschen Auslegeschrift 1136 923 auch ein Verfahren zum Schütze eines feuerfesten Mauerwerks, bei dem eine Stampfmasse aus Nickel- und/oder Chromoxid auf das Mauerwerk aufgetragen wird, um mit tonerdehaltigen Primärausscheidungen der Schlacke Spinelle zu bilden. Ein ebenfalls auf einer Schlackenreaktion basierendes Verfahren ist aus der deutschen Auslegeschrift 12 37 939 bekannt. Bei diesem Verfahren wird auf das feuerfeste Mauerwerk zunächst eine etwa artgleiche, mit Eisenoxid und Schlacke Spinelle bildende Zwischenschicht sowie auf diese mindestens eine ähnlich zusammengesetzte Schicht, jedoch mit in Richtung auf die Oberfläche zunehmendem Gehalt an Magnesiumoxyd aufgetragen. Dabei soll der magnesiumoxydhaltige Auftrag mit Eisenoxyd und Schlacke Magnesiumspinelle bilden.The German Auslegeschrift 1136 923 also discloses a method for protecting a Refractory masonry, in which a ramming mass of nickel and / or chromium oxide is applied to the masonry is applied in order to form spinels with alumina-containing primary precipitates of the slag. A The process, which is also based on a slag reaction, is taken from the German Auslegeschrift 12 37 939 known. In this process, an approximately identical, with iron oxide and slag, spinel-forming intermediate layer and at least one similar layer on top of it composite layer, but with magnesium oxide content increasing towards the surface applied. The magnesium oxide-containing application with iron oxide and slag is said to be magnesium spinels form.

Den beiden vorerwähnten Verfahren ist der Nachteil gemeinsam, daß die Spinelle in jedem Falle wie Flußmittel wirkende Oxyde solcher Metalle enthalten, die in mehreren Oxydationsstufen vorkommen. Da die metallurgischen Verfahren üblicherweise unter oxydierenden oder reduzierenden Bedingungen ablaufen, bilden die betreffenden Spinelle unter Aufnahme oder Abgabe von Sauerstoff unterschiedliche Mischkristalle. Damit ändern sich aber auch die Eigenschaften der betreffenden Spinelle, insbesondere deren Beständigkeil. Hinzu kommt, daß die außer oder anstelle von Magnesiumoxyd und Tonerde andere Oxyde enthaltenden Spinelle ohnehin niedrigere Schmelzpunkte und eine geringere Temperaturwechselbeständigkeit sowie Schlackenbeständigkeit besitzen.The two processes mentioned above have the disadvantage that the spinels in each case like Contain flux acting oxides of such metals, which occur in several stages of oxidation. Since the metallurgical processes usually run under oxidizing or reducing conditions, the spinels in question form different mixed crystals with uptake or release of oxygen. However, this also changes the properties of the spinels in question, in particular their resistance wedge. In addition, they contain other oxides in addition to or instead of magnesium oxide and alumina Spinels anyway have lower melting points and a lower thermal shock resistance as well Have slag resistance.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine spinellhaltige Schutzschicht für metallurgische öfen und Gefäße zu schaffen, die sich durch eine besonders hohe Beständigkeit auszeichnet. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art auf die feuerfeste Zustellung ein flußmittelfreies Komplementäroxyd aufgebracht wird. Demgemäß wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf eine Ausmauerung auf Basis Magnesit eine flußmittelfreie Tonerde oder auf eine Ausmauerung auf Basis Tonerde flußmittelfreies Magnesiumoxyd aufgetragen, um eine Schutzschicht im wesentlichen aus MgO- AI2O3 zu schaffen. Auf diese Weise entsteht eine Schutzschicht mit einem über 2000⁰C liegenden Schmelzpunkt sowie mit der hohen Temperaturwechselbeständigkeit des echten Spinells.The invention is based on the object of creating a spinel-containing protective layer for metallurgical furnaces and vessels which is characterized by particularly high resistance. The solution to this problem is that, in a method of the type mentioned at the beginning, a flux-free complementary oxide is applied to the refractory lining. Accordingly, in the method according to the invention, flux-free alumina is applied to a lining based on magnesite or flux-free magnesium oxide is applied to a lining based on alumina, in order to create a protective layer essentially made of MgO-Al2O3. This creates a protective layer with a ^{melting point above 2000 °} C. and with the high thermal shock resistance of real spinel.

Die spinellbildende Reaktion an der Oberfläche einer Magnesitausmauerung ergibt sich bereits bei einem Tonerdezusatz von 0,3 bis 3 kg je m² Oberfläche der Zustellung im Bereich des Bades. Das Komplementäroxyd wird auf den Boden des zu schützenden Ofens oder Gefäßes aufgegeben und durch die einlaufende Schmelze unter Reaktion mit der vorhandenen feuerfestenThe spinel-forming reaction on the surface of a magnesite lining results from an addition of 0.3 to 3 kg of alumina per m ^{2 of} surface of the lining in the area of the bath. The complementary oxide is placed on the bottom of the furnace or vessel to be protected and through the incoming melt reacting with the existing refractory

Ausmauerung sowie unter Betriebsbedingungen nicht zu vermeidender geringer Schlackenmengen Schlacke gleichmäßig verteilt. Dabei bildet sich eine mit der feuerfesten Zustellung innig verbundene zusammenhängende Schicht, die im wesentlichen aus Spinell mit einem gewissen Anteil an Magnesiumsilikaten besteht.Lining as well as small amounts of slag which cannot be avoided under operating conditions equally distributed. In the process, a coherent structure that is intimately connected with the refractory lining is formed Layer consisting essentially of spinel with a certain proportion of magnesium silicates.

Im Rahmen eines Versuches wurden bei einem Stahlentgasungsgefäß, das mit Magnesitsteinen zugestellt war und eine Bodenfläche von 5 m² besaß, nach jeder Behandlung von flüssigem Stahl 5 kg Tonerde in das Gefäß eingebracht. Dadurch wurde die Lebensdauer der Zustellung des Gefäßes gegenüber einem herkömmlichen Entgasungsgefäß verdoppelt. Eine Untersuchung von Steinproben ergab, daß sich eine Schutzschicht von 0,5 bis 3 mm Dicke gebildet hatte.As part of an experiment, in a steel degassing vessel which was lined with magnesite bricks and had a floor area of 5 m ² , 5 kg of alumina were introduced into the vessel after each treatment of liquid steel. As a result, the service life of the lining of the vessel has been doubled compared to a conventional degassing vessel. An examination of stone samples showed that a protective layer 0.5 to 3 mm thick had formed.

An Stelle von Tonerde können auch andere hochtonerdehaltige keramische Massen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Entscheidend ist dabei jedoch, daß diese ebenso wie ein Magnesitzusatz flußmittelfrei sind und daher der Schutzschicht die sich aus dem hohen Schmelzpunkt des Spinells ergebende Widerstandsfähigkeit verleihen.Instead of alumina, other high-alumina ceramic masses can also be used in the context of the method according to the invention can be used. It is crucial, however, that this as well as a Magnesite additive are flux-free and therefore the protective layer results from the high melting point of the Give spinels the resulting resilience.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for the protection of the refractory lining of metallurgical furnaces and vessels on the basis Magnesite or alumina, especially from vacuum vessels, against attack by liquid steel and Slag, in which by a surface reaction of the refractory lining with the respective Complementary oxide a protective layer consisting essentially of spinel is generated, characterized in that a flux-free complementary oxide is applied to the refractory lining is applied.

2. The method according to claim 1, characterized in that one consisting of magnesite Lining clay is applied.

3. The method according to claim 1, characterized in that that magnesium oxide is applied in the case of a delivery based on alumina.

4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that 0.3 to 3 kg of pure alumina per m ^{2 of} the surface coming into contact with the melt are applied.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the complementary oxide together is entered with the melt.