DE1929163A1 - Zustellung fuer metallurgische OEfen und Gefaesse - Google Patents

Description

• "Zustellung für metallurgische Öfen und Gefäße" Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste Zustellung für metallurgische Öfen und Gefäße, insbesondere Induktions- und Vakuumöfen, Mischer, Vakuumgefäße und Pfannen aus basischen Schmelzoxyden wie Schmelzkalk, Schmelzdolomit oder Schmelzmagnesia.
• Es ist bekannt, Schmelzkalk, Schmelzdolomit oder Schmelzmagnesia für feuerfeste Ofenzustellungen zu verwenden. So wird in der deutschen Auslegeschrift 1 213 450 ein Verfahren zum Herstellen von aus Kalk bestehenden Zustellungen für metallurgische Öfen beschrieben, bei dem gebrannter Kalk geschmolzen und der zerkleinerte Schmelzkalk als Stampfmasse oder in Steinform als Zustellung verwendet wird. Dabei kann der Feinanteil des Schmelzkalks unter 0,12 mm abgetrennt und durch gleichfeinen Magnesit ersetzt werden. Bekannt ist aus der US-Patentschrift 2 876 122 auch eine feuerfeste- Zustellung für metallurgische Öfen aus Schmelzkalk mit bis 20 Magnesia und höchstens 3 Kieselsäure, die durch gemeinsames Einschmelzen der Mischungskomponenten, Vergießen und Brechen nach dem Erkalten hergestellt wird.
• Dauerhafte Zustellungen aus basischen Schmelzoxyden, beispielsweise zum Erschmelzen legierter Stähle ließen sich bislang jedoch nur bis zu einem Tiegelvolumen von 1. t herstellen. Derartige iegelzustellungen wurden durch Aufstampfen einer trockenen oder mit Dieselöl versetzten Kornmischung der Schmelzoxyde zwischen einer Blechschablone und dem Ofenmantel bzw. der ausgekleideten Spule eines Induktionsofens hergestellt. Die Haltbarkeit derartiger Zustellungen ist jedoch unzureichend; so beträgt die Haltbarkeit eines Futters aus Schmelzkalk bei einem 1-t-Mittelfrequenzofen zum Erschmelzen hochlegierter Stähle im diskontinuierlichen Schmelzbetrieb nur etwa 20 Chargen.
• Eingehende Beobachtungen haben gezeigt, daß die Innenfläche einer Schmelzkalkzustellung bereits nach wenigen Chargen rissig wird. Die Risse werden von Charge zu Charge breiter und tiefer. Sie wachsen mit zunehmender Versinterung der Stsmpfmasse in diese hinein, so daß die Gefahr eines Ofendurchbruches, der besonders bei Induktionsöfen mit wassergekühlten Ofenspulen äußerst gefährlich ist, von Charge zu Charge größer wird. Außerdem nehmen Schmelzkalk- oder Schmelzdolomitzustellungen während der Stillstandzeiten, insbesondere in der wärmeren Jahreszeit und über die Wochenenden von außen her Wasser auf, da es an den Kupferrohren der Wasserkühlung leicht zu einer Niederschlagsbildung kommt Die Wasseraufnahme führt infolge Hydratbildung zu einer beträchtlichen Volumenvergrößerung, die zu weiterer Rißbildung und darüber hinaus zu einer so starken Deformierung der Spule führen kann, daß diese aus ihrer Verankerung herausgerissen wird.
• Die Rißbildung ist vor allem dadurch bedingt, daß derartige Ofenzustellungen bei diskontinuierlichem Betrieb Temperaturschwankungen bis 1000 0C unterliegen, wenn sie beispielsweise nach dem Entleeren von der Schmelztemperatur, die immerhin bis 17400C betragen kann, durch den Einsatz kalten Schrotts örtlich rasch abgekühlt werden.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die vorerwähnten Schwierigkeiten zu beheben und insbesondere eine Zustellung zu schaffen, die wenig rißanfällig und feuchtigkeitsempfindlich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zustellung aus zwei Schichten aufzubauen, und-zwar aus mit gestampfter Schmelzmagnesia hinterfüllten Steinlagen aus gebranntem Schmelzkalk und/oder Schmelzdolomit. Die zwischen den Steinlagen und dem Ofenmantel bzw. der ausgekleideten Ofenspule befindliche Stampfmasse ist wenig feuchtigkeitsempfindlich, da das Magnesiumoxyd kaum hydratisiert. Außerdem besitzt das Magnesiumoxyd einen hohen Brweichungsp1lnkt und bildet mit dem Kalziumoxyd der Steinlagen aus Schmelzkalk oder Schmelzdolomit keine niedrigschmelzenden Eutektika, so daß es nicht zu einem Versintern der Stampfmasse kommt.
• Auf diese Weise ist die Stampfmasse in der Lage, åede Dehnung der Steinlage aufzunehmen, ohne daß die Gefahr einer Rißbildung oder einer Beschädigung der Ofenspule besteht0 Die Dicken der gestampften HiLterfüllung und der Steinlagen stehen vorzugsweise in einem Verhältnis von 1:1 bis 2,5. Die Steine aus Schmelzkalk oder Schmelzdolomit werden durch Pressen eines Korngemisches hergestellt, dem beispielsweise ein Kunststoffbindemittel beigegeben wird, so daß die Steine sowohl im grünen als auch im gesinterten Zustand verwendet werden können. Die Sintertemperatur beträgt mindestens 12500C, vorzugsweise 1600 bis 165000.
• Als Stampfmasse für die Hinterfllilung der Steinlage ist trockene Schmelzmagnesia mit folgendem Kornaufbau besonders geeignet: 30% bis 0,12 mm-20% 0,25 bis 0,5 mm 25% 1 bis 2 mm 2 2 bis 4 mm Der Aufbau der erfindungsgemäßen Ofenzustellung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten 1-t-Mittelfrequenz-Induktionsofens des näheren erläutert, Der Ofen besteht in üblicher Weise aus einem Stahlmantel 1 und einer Induktionsspule 2, die aus kühlmitteldurchflossenen Kupferrohren besteht. Der zylindrische Mantel aus der Spule und den Kühlmittelrohren wird mittels Glasfaser oder Asbest oder einer quarzhaltigen Masse ausgekleidet, so daß sich eine in etwa zylindrische Innenfläche ergibt. Die Ofenspule 2 steht auf einem üblichen Bodenstein aus Schamotte mit einer Aufstampfung;6 aus trockener Schmelzmagnesia. Auf den etwa ebenen Boden 5, 6 wird eine erste Ringlage 7 aus Schmelzkalk- oder Schmelzdolomit-Formsteinen aufgelegt und anschließend der freie Raum zwischen der Steinlage 7 und der ausgekleideten Spule 2 mit Schmelzmagnesia 8 aufgestampft. Danach wird die nächste Steinlage 9 auf die erste Steinlage 7 gelegt und wiederum der Ringraum zwischen dieser Steinlage und der Ofenspule mit Schmelzmagnesia aufgestampft. Auf diese Weise wird das gesamte Ofenfutter aufgebaut, wobei zwischen die einzelnen Steinlagen 7, 9 zum Ausgleich von Unebenheiten trockene Schmelzmagnesia mit einer Körnung unter 12 mm aufgestreut werden kann.
• Nach Fertigstellung der obersten Steinlage wird ein üblicher Kragenstein 10 mit einer handfeuchten Mischung von Schmelzmagnesia und Wasserglas ausgestampft.
• Eine in der vorbeschriebenen Weise aufgebaute Ofenzustellung besitzt im Gegensatz zu einer nur durch Stampfen hergestellten Zustellung bei demselben Schmelzprogramm eine zwei- bis dreifache Haltbarkeit, deh mit der erfindungsgemäßen Zustellung konnten bis 60 Chargen erschmolzen werden.
• Für das Schmelzen mit Frischschlacken und/oder unter Sauerstoffzufuhr besteht die Zustellung in dem mit der Schlacke in Berührung kommenden Bereich, vorzugsweise aus Schmelzmagnesiasteinen; ist die Frischwirkung der Schlacke nur gering, so kann die Schlackenzone aus Schmelzdolomitsteinen bestehen.
• Die hochbasischen und hochfeuerfesten Tiegelzustellungen nach der Erfindung erschließen dem Induktionsofen neue Anwendungsgebiete. So ermöglichen sie das Schmelzen unter Schlacken extrem hoher Basizität, die niedrigste Schwefelgehalte ergeben. Außerdem verhindert der äußerst geringe Sauerstoffpartialdruck des Schmelzkalkes trotz der hohen Temperaturen eine Sauerstoffaufnahme durch den Stahl und ergibt damit einen sehr geringen Abbrand der sauerstoffaffinen Legierungselemente. Demzufolge kann auch die Zugabe sauerstoffaffiner Legierungselemente im Ofen erfolgen, wo sich die Reaktionsprodukte besser absetzen, als beim Zusatz während des Gießens in die Pfanne.
• Der erfindungsgemäße Vorsehlag, die Ofenzustellung aus einer Steinlage und einer gestampften Hinterfüllung auf zu bauen, gestattet die Ausnutzung der mit der Verwendung von Schmelzkalk und Schmelzdolomit verbundenen metallurgischen Vorteile, die bislang wegen der geringen Haltbarkeit großtechnisch nicht ausgenutzt werden konnten.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Zustellung für metallurgische Öfen und Gefäße, insbesondere für Induktionsöfen, aus basischen Schmelzoxyden wie Schmelzkalk, Schmelzdolomit oder Schmelzmagnesia, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h mit gestampfter Schmelzmagnesia () hinterfüllte Steinlagen (7,S9) aus gebranntem Schmelzkalk und/oder Schmel zdolomit

2. Zustellung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Verhältnis der Dicken der gestampften Hinterfüllung (8) und der Steinlagen (7, 9) 1:1 bis 2,5 beträgt.

3. Zustellung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Steinlagen (7, 8) im mit der Schmelze in Berührung stehenden Teil aus Schmelzkalksteinen (7, 9) und im mit der Schlacke in Berührung stehenden Teil aus Schmelzdolomitsteinen bestehen.

40 Zustellung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Steinlagen im mit der Schmelze in Berührung stehenden Teil aus Schmelzkalk- oder Schmelzdolomitsteinen (7, 9) und im mit der Schlacke in Berührung stehenden Teil aus Schmelzmagnesiasteinen bestehen.

5. Zustellung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hinterfüllung (8) aus Schmelzmagnesia mit einem MgOaGehalt von mindestens 90% und einer Körnung von 50% unter 0,5 mm und 50 zwischen 1 und 4 mm trocken aufgestampft ist.

6* Zustellung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Hinterfüllung (8) folgenden Kornaufbau besitzt: 30% bis 0,12 mm 20% 0,25 bis 0,5 mm 25% t bis 2 mm 25% 2 bis 4 mm.

7. Zustellung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fugen zwischen den Steinen mit trockener Schmelzmagnesia einer Körnung unter 0,12 mm ausgestreut sind, L e e r s e i t e