DE1900297B2

DE1900297B2 - Verfahren zur herstellung von teergebundenen feuerfesten, im wesentlichen aus totgebranntem basischem feuerfestem material bestehenden formlingen

Info

Publication number: DE1900297B2
Application number: DE19691900297
Authority: DE
Inventors: Arthur John; Bull Gordon; Sheffield Owen (Großbritannien). C04b 35-62
Original assignee: Gr - Stein Refractories Ltd., Sheffield, Yorkshire (Grossbritannien)
Priority date: 1968-02-29
Filing date: 1969-01-03
Publication date: 1973-01-11
Also published as: FR1601046A; GB1180671A; DE1900297A1; NL6902994A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von teergebundenen feuerfesten, im wesentlichen aus totgebranntem, basischem feuerfestem Material bestehenden Formungen, bei welchem feuerfestes Material sortierter Körnung mit einem kohlehaltigen , Bindemittel warm vermischt und zu Formungen verpreßt wird, welche anschließend durch mehrstündiges Erhitzen bei 230 bis 350° C verfestigt werden.

Bei der Herstellung von teergebundenen feuerfesten, im wesentlichen aus totgebranntem basischem feuerfestem Material bestehenden Formungen ist es grundsätzlich bekannt (vgL B u d η i k ο w, Technologie der keramischen Erzeugnisse, 1953, S. 364 und 365), zur Erhöhung der Festigkeit feuerfestes Material sortierter Körnung mit einem kohlehaltigen Bindemittel warm zu vermischen und zu Formungen zu verpi essen. Das feuerfeste Material besteht gewöhnlich aus gebranntem Dolomit und gebranntem Magnesit, wobei manchmal Kalk 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 SauerstofT-verfahrcn zur Stahlherstellung verwendet werden, da beim Erhitzen dieser Formlinge das Bindemittel einen Kohlerest ergibt, weder einem doppelten Zweck dient. Mnd zwar erstens der Erhaltung der Festigkeit der Formlinge und zweitens sie gegen Schlackenangriffe widerstandsfähig zu machen. Infolgedessen hangt die Qualität eines speziellen feuerfesten Formlings von der Kohlenstoffabgabe an Ort und Stelle ab. d. h. also »en der Kohlenstoffmenge, welche nach Erhitzen des Formlings, bei welcher der größte Teil Jer flüchtigen Bestandteile des Bindemittels entfernt wird, übrigbleibt. Dieser Restbestandteil an Kohlenstoff hat eine derartige Bedeutung, daß Kohle an ^rich 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 Formungen verpressen zu können, welche formbeständig bleiben. Das Vorhandensein dieses Bindemittels ergibt jedoch insofern einen schwachen Punkt, als es bei Erhitzen der Formlinge weich wird, abgesehen davon, daß beim Erhitzen die flüchtigen Bestandteile des Bindemittels frei werden, so daß Spannungen auftreten können, weiche die Formlinge zerstören können. Ferner ist es bekannt (Härders K ie η ο w, S. 5841 bis 5844), die Formlinge vor ihrer Verarbeitung, d. h. vor dem Einbau in die Behälter, mehrere Stunden lang bei einer Temperatur zwischen 230 und 350' C entsprechend der verwendeten Bindemittelmischung zu tempern. Leider verlieren jedoch derartige verfestigte Formlinge einen großen Teil ihrer Festigkeit bei Raumtemperatur, wenn sie der gewöhnlich langsam ansteigenden Temperatur der Behälterwandungen ausgesetzt werden. Infolgedessen können bei 200° C bereits 90% ihrer Festigkeit und die restlichen 10% zur Hälfte oder sogar insgesamt verlorengehen, wenn die Temperatur 300 und 400° C übersteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit dem eine größere Festigkeit der Zustellung der öfen bei Beginn des Betriebes erzielbar ist. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mischung eine sich bei der Mischtemperatur nicht zersetzende Nitroverbindung mit einer wesentlicn unter dem Schmelzpunkt der Mischung liegenden Schmelztemperatur in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsprozent des Binders beigemischt wird. Besonders geeignet sind als aromatische Nitroverbindungen

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m-Dinitrobenzol mit einem Schmelzpunkt von 89 C sowie Dinitr ^toluol mit einem Schmelzpunkt von 50 bzw. 52°C. Wasserhaltige Nitroverbindungen, beispielsweise Dinitrophenole welches in trockenem Zustand explosiv ist, sind ebenso zu vermeiden wie Ver- s bindungen, welche mit Metallen stark reagieren, wie z. B. ebenfalls Dinitrophenole da ihre Einwirkungen auf den Mischer und die Pressenform durchaus unerwünscht sind. Andererseits ist auch Dinitroaniün ungeeignet, da sein Schmelzpunkt von 179 C zu hoch to liegt.

Vorzugsweise wird die aromatische Nitroverbindung oder eine Mischimg derselben dem körnigen feuerfesten Material und dem kohlehaltigen Bindemittel während deren Vormischung zugesetzt. Nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung wird der grobkörnige Λ Ueil des teuerfesten Materials vor dem 1 lnfullen in den vorzugsweise als Schaufelmischer ausgebildeten und auf 160 bis ISO C" erwärmten Mischer auf etwa 250 C erwärmt, dann im Mischer mit dem kalt zugegebenen mittel- und feinkörnigen Anteil des feuerfesten Materials vermischt und dieser Mischung das bereits auf die Mischertemperalur erwärmte kohlehaltige Bindemittel sowie die aromatische Nitroverbindung bei weitergehendem Mischvorgang zugesetzt und untergemischt. Von besonderer Bedeutung ist, daß ein Abkühlen der Masse vor dem r'reßvorgang vermieden wird, so daß zweckmäßigerv.eise die v.arm ^,mischte Masse ohne Wärmeverlust, z. B. mittels einem isolierten Transportbehälter od. dgl. zur Formp ;sse zugeführt und in dieser in warmem Zustand zu den gewünschten Formungen verpreßt wird. 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. Um diese Foimlinge zu verfestigen, werden dieselben von Pressen- bzw. Raumtemperatur in 8 bis 10 Stunden auf 300 bis 320 C erwärmt und weitere 2 bis 5 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Das Einhalten der oberen Temperaturgrenze von 320 C verhindert ein Zerbröckeln des Formlings und eine sich daraus ergebende Neigung, im Betrieb zu platzen. Außerdem ist der Hauptteil der Reaktion zwischen dem kohlehaltigen Bindemittel und der aromatischen Nitroverbindung in Temperaturbereich von 150 bis 280 C abgeschlossen, welcher durchlaufen wird, während die Verfestigungstemperatur erreicht wird.

Fs 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, diesen 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 übergeführt werden, welcher ein öl enthält, um eine derartige Wasseraufnahme zu verhindern, wobei sich insbesondere Heizöl 200 bis 500 see als geeignet erwiesen hat. überflüssiges öl muß man naturgemäß ablaufen lassen, bevor die Formlinge verfestigt werden.

Die nachfolgenden drei Beispiele sind Vergleichsbeispiele, wobei der Mischvorgang, die Verformung und die Verfestigung in jedem Beispiel mit der gleichen Mischung durchgeführt wurden mit Ausnahme dessen, daß in dem einen Beispiel dem Standardbeispiel lediglich das kohlehaltige Bindemittel (Hartkohlenteerpech, 95 Kugel- und Ringtest) dem feuerfesten Material zugesetzt wurde, so daß der fertige Formung lediglich verfestigt wurde, während im anderen FaD mit erfindungsgemäßer Verfestigung als aromatische Nitroverbindung Dinitrotoluol zugesetzt wurde. Vom Hartkohlenteerpech wurden in allen Fällen 6 Gewichtsteile den 100 Teilen feuerfesten totgebrannten Materials zugesetzt, während 0,9 Teile an Dinitrotoluol zugesetzt wurien, d. h. also 15% des Peches.

Beispiel 1

Sinterdolomit

Klassierung des feuerfesten Mate.ials

Grobkörniger Anteil ... 60 T 6,4 f 1,6 mm.

Mittlere Körnung 20 T 1.6 mm,

Kugelmühlen-Feinstoffe 20 T 75°ο

200 B. S. S.

Test-Resultate

Schüttwichte (g cm³)

wie angeliefert

verkokt

kohlefrei

Durchlässigkeit (c.g.s.)

wie angeliefert

verkokt

kohlefrei

+ 1,52

244,3	400,2
25,8	269.9
10.3	175.4
13,7	119,0

Sidiularu	hrtmuung
2,8	2,8
2,74	2,78
2,67	2.68
0,002	0,006
0.048	0.014
0,61	0,026
246	371
2,28	1,79
2.55	3,55

Verkokt. Kaltbruchfestigkeit
(kg cm²)

Flüchtige Bestandteile (%)

Feste Kohle (%)

Permanente Volumenänderung, verkokt 1%) ...

Warmfestigkeit (kg/cm²)

bei Raumtemperatur

bei 200 C

bei 300 C

bei 400 C

Beispiel II

Sinterdolorrit/Sintermagnesit 88/12 Klassierung les feuerfesten Materials

Sinterdolomit,

grobkörnig

Sinterdolomit,

mittelkörnig 20 T — 1,6 mm,

Sinterdolomii,

feinkörnig 8 T — 75% —

200 B. S. S., Sintermagnesit,

feinkörnig 12 T — 80% —

200 B. S. S.

(Es kann natürliches oder synthetisches Magnesit verwendet werden.)

60 T —6,4 + 1,6 mm,

Test-Resultate

Schüttwichte (g/cm³)

wie angeliefert

verkokt

kohlefrei

Durchlässigkeit (c.g.s.) wie angeliefert

verkokt

kohlefrei

Verkokt, Kaltbruchfestigkeit (kg cm²)

Flüchtige Bestandteile (%)

Feste Kohle (%)

Gesamtverlust (%)

Permanente Volumenänderung, verkokt (%) ...

Warmfestigkeit (kg/cm²)

bei Raumtemperatur

bei 200 C

bei 300 C

bei 400 C

Standard

2,81 2,70 2,62

0,041 0,057

270,6 3,29 2,88 6.1

0,7

281,2 10,9

Erfindung

2,81 2,75 2,62

0,004 0,016

385
2.70 3,60 6,2

-0.4

457
210,9 140,6 70,3

Beispiel HI

Sintennagnesit

Klassierung des feuerfesten Materials

Grobkörnig 60 T — 6,4 + 1,6 ram,

Mittelkörnig 20 T—1,6 mm,

Feinkörnig 20 T — 80% —

B.S.S.

Test-Resultate

Schutt wich te (g/cm³)

wie angeliefert

verkokt

kohlefrei

Durchlässigkeit (c.g.s.)

verkokt

kohlefre:

Kaltbruchfestigkeit (kg cm²) Flüchtige Bestandteile (%)

Feste Kohle (%)

Gesamtverlust (%)

Permanente Volumen-

änderung, verkokt (%)...

Warmfestigkeit (kg/cm²)

bei Raumtemperatur

bei 200 C

bei 300 C

bei 400C

Standard

2.90

2,84

2,76

U.040 0,060

217,9 2.80 2,03 5,0

+ 2,15

250,3 24,6 10,6 10,6

Erfindung

2,92 2.89

2.79

0,(XW 0.020

379,7 1.80 3.10

5.2

-1.50

421,8

235.5

157.5

94.9

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von teergebundenen feuerfester im wesentlichen aus totgebranntem basischem feuerfestem Material bestehenden Formungen, bei welchem feuerfestes Material sortierter Körnung mit einem kohlehaltigen Bindemittel wann vermischt und zu Formungen verpreßt wird, welche anschließend durch mehrstündiges Erhitzen bei 230 bis 350⁰C verfestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung eine sich bei der Mischtemperatur nicht zersetzende aromatische Nitroverbindung mit einer wesentlich unter dem Schmelzpunkt der Mischung liegenden Schmelztemperatur in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsprozent des Binders beigemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aromatische Nitroverbindung m-Dinitrobenzol verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als aromatische NitroverHindung Dinitrotoluol verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aromatische Nitroverbindung bzw. eine Mischung derselben während des Vermischens des körnigen feuerfesten Materials mit dem kohlehaltigen Bindemittel zugesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch geker.nzeichnet, daß der grobkörnige Anteil des feuerfesten Materials vor dem Einfüllen in den vorzugsweise als Schaufelmischer ausgebildeten und auf 160 bis 180 C erwärmten Mischer auf etwa 205° C erwärmt wird, dann im Mischer mit dem kalt zugegebenen 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 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die warm gemischte Masse ohne Wärmeverlust der Formpresse zugeführt und in dieser in warmem Zustande zu den gewünschten Formungen verpreßt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verfestigung der Preßlinse dieselben von Pressentemperatur bzw. von Raumtemperatur in 8 bis 10 Stunden auf 300 bis 320 C erwärmt werden und weitere 2 bis 5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden.