DE1929508B2

DE1929508B2 - Verfahren zur Herstellung von basischen Auskleidungsmaterialien für Stahlherstellungsöfen

Info

Publication number: DE1929508B2
Application number: DE1929508A
Authority: DE
Inventors: Shinpei Tokio Gomi; Kaoru Sendai Umeya; Akira Okayama Watanabe
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1969-06-11
Publication date: 1974-04-25
Also published as: GB1233646A; JPS4917848B1; DE1929508A1; US3667974A

Description

I 929 508

rials nach dem üblichen Knetverfahren unter Verwendung einer aromatischen Spezialpechsubstanz von dieser Art (wobei bei dem bekannten Knetverfahren Pulverkörner und Pechmaterialien vorhergehend auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes der Pechmaterialien erhitzt und in einer Knetmaschine geknetet werden) werden jedoch das Kneten und Preßformen von Pechsubstanzen und Pulverkörnern erschwert, und es sind zahlreiche Probleme bezüglich der Herstellungsstufe vorhanden.

Beispielsweise ist bei Verwendung dieser Art von Spezialpech wegen des höheren Erweichungspunktes (z. B. oberhalb 150° C), verglichen mit einem KoIiJepech, eine höhere Knettemperatur für die Pechraaterialien und Pulverkörner erforderlich als im Falle eines Kohlepechs, und wenn der Knetvorgang unterbrochen wird, wird das Spezialpechmaterial augenblicklich gehärtet, so daß die Knet- und Formungsarbeitsgänge erschwert werden. Daher wurde trotz der Erteilung von ausgezeichneten Eigenschaften an das feuerfeste Material, wie vorstehend beschrieben, diese Art von Spezialpechsubstanz großtechnisch nicht verwendet.

Als Ergebnis der Feststellung der vorstehend geschilderten Tatsachen und von wiederholten verschiedenen Versuchen wurde eine Lösung der Schwierigkeit des Knet-Formens und ein Weg zur wirtschaftlichen Gewinnung eines ausgezeichneten feuerfesten Materials gefunden.

Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen Spezialpechs gemäß der Erfindung, gegebenenfalls mit einem Zusatz von aromatischen Teerstoffen, und bei Kneten desselben in Pulverform bei einer Temperatur von unterhalb des Erweichungspunktes wird keine Änderung der Konsistenz im Verlauf der Zeit bei einem diskontinuierlichen Kneten beobachtet.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein feuerfestes Material mit einer hohen Druckbeständigkeit bei Raumbedingungen und bei hoher Temperatur und mit einem hohen Erweichungspunkt unter Belastung und mit einer hohen Beständigkeit gegenüber Schlacken in technisch und wirtschaftlich vorteilhafter Weise hergestellt.

Das vorstehend beschriebene Spezialpech gemäß der Erfindung kann mühelos fein pulverisiert werden. Wenn man das feinzerteilte Spezialpech mit Pulverkörnern bei einer Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes des Spezialpeches z.B. unterhalb 150^C knetet, wird in der ersten Stufe des Knetens ein gleichförmiges Mischen der Pulverkörner selbst mühelos ausgeführt und in der zweiten Stufe eine geknetete Masse mit einer geeigneten Viskosität, die mühelos geformt werden kann, erhalten.

Wenn weniger als 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das vorstehend beschriebene Spezialpech, von aiomatischem Teer (der gleiche wie vorstehend beschrieben) zum Schmelzen erhitzt und dem Spezialpech zugesetzt werden, kann die Knettemperatur auf übliche Temperaturen erniedrigt werden, und auf diese Weise wird ein Kneten bei üblichen Temperaturen und ein Formen bei üblichen Ten.peraturen ermöglicht. In diesem Fall Lt die Knetwirkung bei Zugabe des vorhergehend in dem erhitzten und geschmolzenen aromatischen Teer gelösten Spezialpechs zu den Pulverkörnern und Verkneten desselben damit nicht verschieden von dem Fall, bei welchem ein erhitzter und geschmolzener aromatischer Teer zu vorhergehend mit dem Spezialpech in Pulverform gemischten Pulverkörnern und Verkneten dieser Masse erhalten wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Herstelluflgsverfahren ist es zweckmäßig und erwünscht, eine Wärmebehandlung zur Entfernung von leichten Ölfraktiouen, die in einem Formkörper nach dem Formen enthalten sind, auszuführen.
Wenn die Menge an eingesetztem Pechmaterial

xo 30 Teile, bezogen auf 100 Teile des basischen feuerfesten Pulvers, übersteigt, wird das Pech in der Erhitzungsstufe bei der Formung erweicht, und der Formkörper unterliegt gelegentlich einer Deformierung oder einer Rißbäldung. Eine Menge von unterhalb 1 Teil, bezogen auf 100 Teile des basischen feuerfesten Pulvers, ist als Bindemittel nicht ausreichend, und ein Formkörper mit einer guten Qualität kann nicht erhalten werden.

Der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ein-

ao gesetzte Zuschlag besteht aus einem basischen festen Pulvermaterial, z. B. aus Magnesiumoxyd, Calciumoxyd, Chromoxyd, Dolomit, neutralen Körnern, wie z.B. aus Thoriumoxyd, Yttriumoxyd. Aluminiumoxyd und Pulvern, die gewöhnlich Aluminiumsilicat

*5 enthalten. Ferner können Kohlepulver (amorphes Pulver sowie Graphitpulver), Siliciumcarbidpulver, -boridpulver, -nitridpulver od. dgl. aus Elektrodenoder feuerfestem Spezialmaterial zur Anwendung gelangen.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Beispiel

Ein Spezialpech (Erweichungspunkt 200° C), das durch Wärmebehandlung einer teerartigen Substanz bei 35O⁰C während einer Stunde, die durch Hitzebehandlung von Erdölnaphtha bei 125O⁰C während 0,002 Sekunden gebildet worden war, erhalten wurde, wurde zu einer feuerfesten Dolomitmischung unter Anwendung der folgenden beiden Arbeitsweisen zugegeben und damit geknetet:

1. Die Knetiemperatur wurde auf 100 bis 110⁰C unterhalb des Erweichungspunktes des Spezialpechs geregelt, und es wurden 7 Gewichtsprozent des Spezialpechs der Mischung aus dem feuerfesten Dolomitmaterial zugegeben.

2. 6 Gewichtsprozent des Spezialpechs und 3 Gewichtsprozent einer geschmolzenen Masse von Kohlepech und Anthracenöl als aromatischer Teer im Verhältnis von 1 : 1 wurden einer Mischung des feuerfesten Dolomitmaterials bei

einer Knettemperatur von 50 bis 55⁰C zugegeben. Die Knetdauer in einer Knetmaschine betrug 15 Minuten, und der Formungsarbeitsgang wurde bei einem Formungsdruck von 600 kg/ cm² ausgeführt. Ferner wurden die Formlinge

bei 400° C während 3 Stunden wärmebehandelt.

Die allgemeinen Eigenschaften der nach den vorstehend beschriebenen Arbeitsweisen erhaltenen feuerfesten Dolomitprodukte (1) und (2) und eines gebräuchlichen Teerdolomitsteins sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.

5 Tabelle

Scheinbare Porosität (%)

Wasserabsorption (°/o)

Schüttdichte
(Massendichte, g/cm³)

Druckfestigkeit

(kg/cm2)

Druckfestigkeit bei 1500° C (kg/cm*) ..

Erweichungspunkt unter Belastung T₂ ⁰C*)

Erosionstest
Erosionstiefe (mm).. Tiefe des Schmelzverlusts (mm)

♦) JIS R-2209.

Produkt gemäß der Erfindung;

(D ί (2)

10,5 3,6

2,86 460 65

1700 1 0

10,3 3,5

2,90 430 60

1720 1 0

Üblicher Teerdolomitstein

9,3

3,3

2,74 370 28

1650 4 2

Die chemischen Zusammensetzungen der Produkte (1) und (2) gemäß der Erfindung und des üblichen Produktes wie in der Tabelle angegeben, sind nahezu gleich und zeigen die folgenden Werte:

Glüh verlust	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₅	CaO	MgO
6,5	2,4	0,6	1,3	23,7	65,5

Der vorstehend beschriebene Erosionstest wurde wie folgt ausgeführt:

ίο Ein Graphitschmelztiegel mit einem Gehalt an Schlacken von einem Konverter, die bei 1600° C geschmolzen waren, wurde in einen elektrischen Ofen in einer reduzierenden Atmosphäre bei der gleichen Temperatur eingebracht, und ein feuerfestes Probestück, das auf eine kubische Gestalt von 20 ■ 20 · 50 mm geschnitten worden war, wurde nach Konditionierung auf die gleiche Temperatur in der gleichen Atmosphäre mit der Schlackenoberfläche in dem Schmelztiegel in Richtung der Höhe (50 mm) in Berührung gebracht. Das Probestück hing von dem oberen Ofenende herab. Die Erosionsdauer betrug 5 Stunden.

Wie aus den Ergebnissen der vorstehenden Tabelle ersichtlich, besitzen die Produkte (1) und (2) gemäß

as der Erfindung eine hohe Druckfestigkeit bei Raumtemperatur und bei hoher Temperatur und einen hohen Erweichungspunkt bei Belastung und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Schlacken.

Claims

1 2 feuerfesten Material erhalten bleibt dies wenig von Patentansprüche: Schlacken und geschmolzenen Stahlen benetzt wd und daß daher die Erosion gehemmt und dadurch die

1. Verfahren zur Herstellung von basischen Lebens- oder Gebrauchsdauer des feuerfesten Mate-Auskleidungsmaterialien für Stahlherstellungsöfen 5 rials verlängert wird.

durch Vermischen, Verpressen und Formung Andererseits sind bei Verwendung von au Ste.n-

eines basischen feuerfester! Pulvers mit Pech und kohle gewonnenen Teeren und P^hmateriahen von gegebenenfalls zusammen mit Teer, dadurch Steinkohle die vorstehend g^derterι Mangel we ^kennzeichnet, daß als Pech 1 bis sentlich verringert jedoch J^™**™^,™? 3OTdIe, bezogen auf 100 Teile des basischen io große Mengen des ^J^^ *£*™ab feuerfesten PurVers, eines spezieUen Pechs ver- die Reduktionsatmosphare bei hoher Temperatur ab wendet werden, welches durch Wärmebehand- gegeben werden, wobei auch die b^rs^inungoer lung eines flüssigen Kohlenwasserstoffes auf eine Ausbildung von Höhlen oder eines rorosweraens Temperatur im Bereich von 700 bis 2300⁰C auftritt, d.h., es wird eine ™*?™}^e^™™*! während 0,001 bis 0,1 Sekunden und weiterer 15 Bildung eines Hohlraumes innerhalb dra teuertesten Wärmebehandlung des erhaltenen teerartigen Materials während des Gebrauchs gebildet, Materials bei einer Temperatur innerhalb des Be- ist daher nicht zufriedenstellend c_rwf_lin(T

reiches von 150 bis 550° C während 1 bis 300 Aufgabe der Erfindung ist daher die bcna„_Ung

Minuten erhalten wurde, oder 1 bis 30 Teile, be- eines Verfahrens zur Herstellung von basischen Ajszogen auf 100 Teile des basischen feuerfesten ao kleidungsmaterialien für Stahlherstellungsofen durch Pulvers, des speziellen Peches, welches flüssigen Vermischen, Verpressen und Formung eines, ^- Teer in einer Menge von weniger als 70Ge- sehen feuerfesten Pulvers mit Pech und ge^bencnwichtsprozent dieses speziellen Peches enthält, falls zusammen mit Teer, wobei unter Vermeiden verwendet werden. der vorstehend geschilderten Nachteile in einfacher

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 und vorteilhafter Weise Produkte von hohe ^nickkennzeichnet, daß man ein spezielles Pech ver- festigkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch.bei wendet, das aus dem flüssigen Kohlenwasserstoff hoher Temperatur und mit einem nonen c * erhalten wurde, wobei die erste Wärmebehand- chur.^punkt bei Belastung und einer guten B".idiilung des flüssigen Kohlenwasserstoffs bei 900 bis digkeit gegenüber Schlacke erhalten werden ">™-1600° C ausgeführt wurde. 30 Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herste -

lung von basischen Auskleidungsmaterialien fur Stahlherstellungsöfen durch Vermischen, Verpressen und Formung eines basischen feuerfesten Pulvers mit Pech und gegebenenfalls zusammen mit Teer ist da-35 durch gekennzeichnet, daß als Pech 1 bis 30 Teile,

bezogen auf 100 Teile des basischen feuerfesten Pu-

vers, eines speziellen Pechs verwendet werden welches durch Wärmebehandlung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs auf eine Temperatur im Bereich von 40 700 bis 23OO^c C während 0,001 bis 0,1 Sekunden und weiterer Wärmebehandlung des erhaltenen teer-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur artigen Materials bei einer Temperatur innerhalb des Herstellung von basischen Auskleidungsmaterialien Bereiches von 150 bis 550 C wahrend 1 Bis ■»""*"-für Stahlherstellungsöfen durch Vermischen, Ver- nuten erhalten wurde, oder 1 bis M lene oezogcu pressen und Formung eines basischen feuerfesten 45 auf 100 Teile des basischen feuertesten ruiyers, aes Pulvers mit Pech und gegebenenfalls zusammen mit speziellen Pechs, welches flussigen 1 eer in ein« Teer. Menge von weniger als 70 Gewichtsprozent die^,

Bei einem üblichen Formkörper aus einem Pech- speziellen Peches enthält, verwendet werden.

Pulverkörner-System, beispielsweise Teerdolomit- Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird

stein, wurden bisher Kohlenteere, Pechmaterialien, 5° die erste Wärmebehandlung des tlussigen ^onitn-

ErdöR.-ere, Asphalte oder Mischungen von Erdölen Wasserstoffs bei einer Temperatur im Bereicn von

oder Rohölen damit verwendet. Das Bindemittel in 900 bis 1600⁰C durchgeführt,

basischen Auskleidungsmaterialien für Stahlhcrstel- An Hand von Untersuchungen wurde testgesiem,

lungsöfen muß den Erosionsbedingungen von ge- daß hierfür Pechmaterialien, die reich an Aromaten

schmolzener Stahlschlacke in einer Reduktionsatmo- 55 sind und ein verhältnismäßig hohes Molekulargewicht

Sphäre bei einer Temperatur von 1600 bis 1700° C aufweisen, vorteilhaft verwendet werden Können,

widerstehen können. weil sie bei der Erhitzung ein hohes Verkohlungsaus-

Bei Verwendung von üblichen aus Erdöl gewönne- maß aufweisen und somit als Bindemittel tür die nen Teermaterialien und Asphalten als Bindemittel Herstellung von basischen Auskleidungsmaterialien werden beim Erhitzen während der Herstellung und 60 für Stahlherstellungsöfen besonders geeignet sino. bei Verwendung der Teerdolomitsteine die Teer- Eine gemäß H»r Erfindung brauchbare Formungsmaterialien und Asphalte stark zersetzt und ver- masse mit einer sehr guten Erosionsbestandigkeit sprüht, und daher sind sie nicht nur als Bindemittel kann bei Verwendung des vorstehend angegeoenen ungeeignet, sondern es kann auch kaum ein Erhal- Spezial-Pechs erhalten werden, wenn dieses durcn tenbleiben von Kohlenstoff in dem feuerfesten Mate- 65 Hitzebehandlung von Rohöl, Schweröl, Leicritoi, rial, was für diese Art von feuerfestem Material er- Naphta od. dgl. als flüssiger Kohlenwasserstott nerwünscht ist, erwartet werden. gestellt wird.

Es ist bekannt, daß. wenn Kohlenstoff in einem Im Falle der Herstellung eines feuertesten Mate-