DE1900297A1

DE1900297A1 - Verfahren zur Herstellung von teergebundenen feuerfesten Presslingen

Info

Publication number: DE1900297A1
Application number: DE19691900297
Authority: DE
Inventors: Gordon Bull; Owen Arthur John
Original assignee: General Refractories Ltd
Current assignee: General Refractories Ltd
Priority date: 1968-02-29
Filing date: 1969-01-03
Publication date: 1969-11-13
Also published as: NL6902994A; GB1180671A; DE1900297B2; FR1601046A

Description

Essen, den 2. Januar 1969

PATENTANWÄLTE Ol 930/fr/th)

Dr'ina¹!⁶^ 1900297

i-T.-ing. Honke

Essen, Kettwi ger Str. 36

(Am Hauptbahnhof Lichtburg)
Telefon 225802/03

Patentanmeldung der Firma
GENERAL REFRACTORIES LIMITED
Genefax House,
Tapton Park Road,
Sheffield, 10 / - England -

Verfahren zur Herstellung von teergebundenen feuerfesten Preßlingen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von teergebundenen feuerfesten, im wesentlichen aus totgebranntem basischem feuerfestem Material bestehenden Preßlingen. Das feuerfeste Material besteht gewöhnlich aus Dolomit (doloma) und Magnesit (Magnesia), wobei manchmal Kalk (Calcia) zugesetzt wird. Diese feuerfesten Bestandteile werden in warmem Zustande mit einem kohlehaltigen Bindemittel, und zwar einem Kohlenteer, einem Bitumen oder einem Teer oder Derivat von Rohöl vermischt, wobei es sich gewöhnlich um das Produkt eines Destillationsverfahrens handelt. Der mit diesem Bindemittel eingebrachte Kohlenstoff

ist ein bedeutender Bestandteil derartiger Formlinge, insbesondere wenn mit diesen Behälter ausgekleidet werden sollen, die nach dem Säuerstoffverfahren zur Stahlherstellung verwendet werden, da beim Erhitzen dieser Formlinge das Bindemittel einen Kohlerest ergibt, welcher einem doppelten Zweck dient, und zwar erstens der Erhaltung der Festigkeit der Formlinge und zweitens sie gegen.Schlackenangriffe widerstandsfähig zu machen. Infolgedessen hängt die Qualität eines speziellen feuerfesten Formlings von ™ der Kohle nst off abgabe an Ort und Stelle ab, d.h. also von der Kohlenstoff menge., welche nach Erhitzung des Formlings, bei welcher der größte Teil der flüchtigen Bestandteile des Bindemittels entfernt wird, übrig bleibt. Dieser Restbestandteil an Kohlenstoff hat eine derartige Bedeutung, daß Kohle an sich ebenso den Bestandteil der warmen Mischung bilden kann und eine derart zugesetzte Kohle die Kohlenabgabe an Ort und Stelle erhöht.

Ein derartiges kohlehaltiges Bindemittel soll erstens mal die Möglichkeit ergeben das körnige, feuerfeste Material der Mischung sowie eventuell zugegebene Kohle zu Form- ■ lingen verpressen zu können, welche auch tatsächlich zusammenbleiben. Das Vorhandensein dieses Bindemittels erg ^t jedoch insofern einen schwachen Punkt als es bei Erhitzen_; der Formlinge weich wird, abgesehen davon, daß beim Erhitzen die flüchtigen Bestandteile des Bindemittels f re: werden, sodaß Spannungen auftreten können, welche die Fr--¹-linge zerstören können. Infolgedessen ist man dazu übergegangen, die Formlinge vor ihrer Verarbeitung, d.h. v« -.· dem Einbau in die Behälter mehrere Stunden lang bei ei: ^r Temperatur zwischen 2JO und 35O⁰C entsprechend der ver wendeten Bindemittelmischung zu erhitzen.

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Leider verlieren Jedoch derartige "gehärtete" Formlinge einen großen Teil ihrer Festigkeit bei Raumtemperatur, wenn sie der gewöhnlich langsam ansteigenden Temperatur der Behälterwandungen ausgesetzt werden. Infolgedessen können bei 200⁰C bereits 90# ihrer Festigkeit und die restlichen lOJß launHälfte oder sogar insgesamt verloren gehen, wenn die Temperatur 500 und 400⁰C übersteigt. Daher "sinken" derart gehärtete Formlinge noch ein, und zwar insbesondere an den Stellen, an denen sie in der Auskleidung des Behälters überhängen.

All¹ dies sind schwerwiegende Nachteile, welche die Erfindung überwinden will, sodaß sie ein Verfahren vorschlägt, durch welches "gehärtete" basische feuerfeste Formlinge mit wesentlich höherer Festigkeit insbesondere zu Beginn des Betriebes, wenn sie dem fortschrftitenden Temperaturanstieg unterworfen werden, herstellbar sind, wobei gleichzeitig ein bedeutend höherer Gehalt an fester Kohle erzielbar sein soll.

'ψ-

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der eingangs genannten Formlinge ist daher dadurch gekennzeichnet, daß eine gewisse Menge an feuerfestem Material sortierter Körnung mit einem kohlehaltigen Bindemittel in warmem Zustande vermischt wird, dieser Mischung eine sich bei der Mischtemperatur nicht zersetzende aromatische Mitroverbindung mit einer wesentlich unter dem Schmelzpunkt der Mischung liegenden Schmelztemperatur in einer Menge von lO-rjJO Gew.% des Bindemittels beigemischt wird, das Ganze in Formen gepreßt wird und diese Formlinge durch mehrstündiges Erhitzen bei 230 - 350°C erhärtet werden.

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Besonders geeignet sind als aromatische nitroverbindungen m-Dinitrobenzol mit einem Schmelzpunkt von 89⁰C sowie Dinitrotoluol mit einem Schmelzpunkt von 50 be zw. 52⁰C* Wasserhaltige Kitroverbindungen, beispielsweise Dinitrophenole welches in trockenem Zustande explosiv ist, sind ebenso zu vermeiden wie Verbindungen, welche Mit Netallen stark reagieren, wie z.B. ebenfalls Dinitrophenol, da ihre Einwirkungen auf den Mischer und die Fressenform durchaus unerwünscht sind; Andererseits ist auch Dlnitroanilin ungeeignet, da sein Schmelzpunkt von 179⁰C zu hoch liegt.

Vorzugsweise wird die aromatische Mitrοverbindung oder eine Mischung derselben dem körnigen feuerfesten Material und dem kohlehaltigen Bindemittel während deren Vermischung 'zugesetzt. Nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung wird der grobkörnige Anteil 4es feuerfesten Materials vor dem Einfüllen in den vorzugsweise als Schaufelmischer ausgebildeten und auf 160 - l80°C erwärmten Mischer auf etwa 250⁰C erwärmt, dann im Mischer mit dem kalt zugegebenen mittel- und feinkörnigen Anteil des feuerfesten Materials vermischt und dieser Mischung das bereits auf die Mischertemperatur erwärmte kohlehaltige Bindemittel sowie die aromatische Nitroverbindung bei weitergehendem Mischvorgang zugesetzt und untergemischt. Von besonderer Bedeutung ist, daß ein Abkühlen der Masse vor dem Preßvörgang vermieden wird, sodaß zweckraäßigerweise ein isolierter Transportbehälter oder dergl. für den Transport der Masse zur Presse verwendet werden sollte, sodaß das Verpressen durchgeführt werden kann, während das Material noch warm ist.

Wenn die Pressenform einmal erwärmt ist, reicht ihre Wärmehaltung vom einen Preßvorgang zum anderen aus, um ein Abschrecken der Masse während des Preßvorganges zu verhindern.

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Um diese Preßlinge zu erhärten oder zu verfestigen, werden dieselben von Pressen- bezw. Raumtemperatur in 8-10 Stunden auf 300 - 320⁰C erwärmt und weitere 2-5 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Das Einhalten der oberen Temperaturgrenze von 32O⁰C verhindert ein Zerbröckeln des Preßlings und eine sich daraus ergebende Neigung, im Betrieb zu platzen. Außerdem ist der Hauptteil der Reaktion zwischen dem kohlehaltigen Bindemittel und der aromatischen Nitroverbindung im Temperaturbereich von 150 - 280°C abgeschlossen, welcher durchlaufen wird, während die Erhärtungstemperatur erreicht wird.
Es

Es wurde bereits eingangs darauf hingewiesen, daß das Vorhandensein von Wasser in derartigen Formungen unbedingt zu vermeiden ist. Falls das totgebrannte feuerfeste Material wasserempfindlich ist, wie dies insbesondere bei Dolomit der Fall ist, sollten nicht nur die üblichen Vorkehrungen getroffen werden, dieses Dolomit zu verwenden bevor es sich aus seinem ursprünglichen totgebrannten Zustande zersetzen kann, sondern die Formlinge sollten auch direkt von der Presse in einen Tauchbehälter überführt werden, welcher ein Öl enthält, um eine derartige Wasseraufnahme zu verhindern, wobei sich insbesondere Heizöl 200-500 sees, als geeignet erwiesen hat. Überflüssiges öl muß man naturgemäß ablaufen lassen, bevor die Steine oder andere Formlinge erhärtet werden.

Die nachfolgenden drei Beispiele sind Vergleichsbeispiele, wobei der Mischvorgang, die Verformung und die Erhärtung in jedem Beispiel mit der gleichen Mischung durchgeführt wurden mit Ausnahme dessen, daß in dem einen Beispiel, dem Standardbeispiel, lediglich der kohlehaltige Binder (Hartkohlenteerpech, 95 Kugel- und Ringtest) dem feuerfesten

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Material zugesetzt wurde, sodaß der fertige Formling lediglich "erhärtet" wurde, wKhrend im anderen Pall mit erfindungsgemäßer Erhärtung oder Verfestigung als aromatische Nitroverbindung Dinitrotoluol zugesetzt wurde. Vom Hartkohlenteerpech wurden in allen Fällen 6 Gewichtsteile den 100 Teilen feuerfesten Materials zugesetzt, während 0,9 Teile an Dinitrotoluol zugesetzt wurden, d.h. also .15$ des Peches.

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I t

Dolomit

Klassierung dag feuerfesten Materials» Grobkörniger Anteil 60T. - 6,4 mm + 1,6 mm

mittlere Körnung 20 T» - 1,6 mm

Kugelmühlen-Feinstoffe 20 T. 75 % - 200 B. S.S. Test-Resultate:

Sehtittwichte (g/cm³) wie angeliefert verkokt kohlefrei

Durchlässigkeit (c.g.s.) wie angeliefert verkokt kohle frei

Verkokt, Kaltbruchfestigkeit (kg/cm²)

Flüchtige Bestandteile Feste Kohle (#)

Permanente Volumenänderung, verkokt

Warmfestigkeit (kg/cm²) bei Raumtemperatur ⁿ 200⁰C ⁿ 300⁰C " 400⁰C

Standard	Erfindung
2,8	2,8
2,74	2,78
2,67	2,68
0,002	0,006
0,048	0,014
0,06l	0,026
246	371
2,28	1,79
2,55	3,55
+ 1,52Ji	-1,16*
244,5	400,2
25,8	269,9
10,3	175,4
13,7	119,0

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Beispiel II :

Dolomit/Magnesit 88/12

Klassierung des feuerfesten Materials* _

Dolomit, grobkörnig 60 T. - 6,4 mm + 1,6 mn

" , mittelkörnig 20 T. - 1,6 mm

¹ " , feinkörnig 8 T. 75 % - 200 B.S.S.

Magnesit, - ⁿ - 12 T. 80 % - 200 B.S.S.

(Es kann natürliches oder synthetisches Magnesit verwendet werden.)

Te st-Re suitate:

S chüt twi chte (g/cm-⁵)

wie angeliefert verkokt

kohlefrei

Durchlässigkeit (c.g.s.) wie angeliefert verkokt
kohlefrei

Verkokt, Kaltbruchfestigkeit (kg/cm²) 270,6

Flüchtige Bestandteile {%) Feste Kohle {%) Besamtverlust {%)

Permanente Volumenänderung, verkokt(^)+ 0,7

ο Warmfestigkeit (kg/cm )

bei	Räumte mpe ratur
π	200⁰C
η	300⁰C
η	400°C

Standard	Erfindung
2,81	2,81
2,70	2,75
2,62	2,62
0,041	0,004
0,057	0,016
270,6	385
3,29	2,70
2,88	3,60
6,1	6,2
+ 0,7	- 0,4
28l,2	457
10,9	210,9
-	l40,6
	70,3

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Be!spiel III :

Magnesit

Klassierung des feuerfesten Materials:

Grobkörnig 60 T. - 6,4 ram + 1,6 mm

Mittelkörnig Feinkörnig

T. - 1,6 mm

T. 80 % - 200 B.S.S.

Test-Resultate t

Schüttwichte (g/cm·⁵) wie angeliefert verkokt kohle frei

Durchlässigkeit (c.g.s.) verkokt kohlefrei

Kaltbruchfestigkeit (kg/cm²) Flüchtige Bestandteile (#) Feste Kohle (#) Gesamtverlust {%)

Permanente Volumenänderung, verkokt

Warmfestigkeit (kg/cm²)

bei Raumtemperatur tt

200⁰C 300⁰C 400°C

Standard	Erfindung
2,90	2,92
2,84	2,89
2,76	2,79
0,040	0,009
o,o6o	0,020
217,9	379,7
2,80	1,80
2,03	3,10
5,0	5,2

+ 2,15

- 1,50

250,3	421,8
24,6	■ 235,5
10,6	157,5
10,6	94,9

Ansprüche;

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Claims

Ansprüche.'

(l_j) Verfahren zur Herstellung von teergebundenen feuerfesten, im wesentlichen aus totgebranntem basischem feuerfestem Material bestehenden Formungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewisse Menge an feuerfestem Material sortierter Körnung mit einem kohlehaltigen Bindemittel warm gemischt wird, dieser Mischung eine sich bei der Mischtemperatur nicht zersetzende aromatische Hitroverbindung mit einer wesentlich unter dem Schmelzpunkt der Mischung liegenden Schmelztemperatur in einer Menge von 10 - 30 Gew.% des Binders beigemischt wird, das Ganze in Formen gepreßt wird und diese Formlinge durch mehrstündiges Erhitzen bei 230 - 350⁰C verfestigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aromatische Nitroverbindung m-Dinitrobenzol verwendet wird.
J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aromatische Nitroverbindung Dinitrotoluol verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die aromatische Nitroverbindung bezw. eine Mischung derselben während des Vermischens des körnigen feuerfesten Materials mit dem kohlehaltigen Bindemittel zugesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der grobkörnige Anteil des feuerfesten Materials vor dem Einfüllen in den vorzugsweise als Schaufelmischer ausgebildeten und auf 160 - l80°C erwärmten Mischer auf etwa 250⁰C erwärmt wird, dann im Mischer mit dem kalt zugegebenen

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mittel- und feinkörnigen Anteil des feuerfesten Materials vermischt wird und dieser Mischung das bereits auf die Mischertemperatur erwärmte kohlehaltige Bindemittel und die aromatische Nitroverbindung bei weitergehendem Mischvorgang zugesetzt und untergemischt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die warm gemischte Masse ohne Wärmeverlust der Formpresse zugeführt und in dieser in warmem Zustande zu den gewünschten Preßlingen verpreßt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verfestigung der Preßlinge die- · selben von Pressentemperatur bezw. von Raumtemperatur in 8-10 Stunden auf 300 - 320⁰C erwärmt werden und weitere 2-5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden.

PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke.

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