DE1957940A1 - Feuerfeste Auskleidung mit Dehnungsausgleich und Verfahren zur Herstellung einer Isoliermasse fuer solche Auskleidungen - Google Patents

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PATENTANWiM« I- 3 O / O f U

β MÜNCHEN 80

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Veitschar Magnesitwerke—Actien-CJesellschaft in W i e η

Feuerfeste Auskleidung mit Dehnungsausgleich und Verfahren zur Herstellung einer Isoliermasse für solche Auskleidungen

Beim Aufbau der feuerfesten Auskleidung von Öfen und Gefäßen, z.B. Schachtofen, metallurgischen Gefäßen, wie Mischern od. dergl., müssen iia Hinblick auf die Tatsache, daß sich beim Anheizen die sich erhitzende feuerfeste Auskleidung dehnt, Maßnahmen getroffen worden, um diese Dehnungen unschädlich zu machen. Zu diesem Zweck kaim man bei Auskleidungen aus feuerfesten Steinen verschiedenartige ausbrennbare Dehnungseinlagen verwenden, oder man sieht zusarnmendrückbare Zwischenlage^ zwischen den Steinen oder Steingruppen der Auskleidung vor, z.B. gewellte Blechplatten. Es sind zwar auch feuerfeste Auskleidungsstoffe bekannt, die in der Hitze schwinden, in welchem Falle Vorkehrungen zur Verhinderung- der Spaltenbildung im Futter nötig sind, doch bleiben solche Auskleidungsstoffe hier außer Betracht, weil sich die Erfindung mit feuerfesten Auskleidungen beschäftigt, die in der Hitze wachsen, vi

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"besonders bei Auskleidungen langgestreckter metallurgischer Gefäße, insbesondere von Roheisenmischern, Probleme schafft.

Schwierigkeiten als Folge von Wärmedehnungen feuerfester Auskleidungen v/erden umso größer, je länger der Bereich der Auskleidung ist, über den sich die Dehnungen addieren, wenn nicht Vorkehrungen getroffen werden, un sie unschädlich zu machen. In manchen Fällen, z.B. bei Mischern, erfährt nun das Dehnungsproblem eine zusätzliche Erschwernis, wenn zu der Dehnung eir.ss an sich schon beträchtliche Länge besitzenden Putters noch die Schwierigkeit kornnrr, daß dieser Putt erteil an einen Boden grenzt, der als Ganzes den Dehnungsbewegungen des Futterteiles zu folgen imstande sein nuß.

Eine für Mischer typische feuerfeste Auskleidung besteht, von innen nach außen gesehen, aus einem inneren oder Verschleißfutter, an das sich ein Dauerfutter anschließt, das häufig zweilagig, z.B. aus einer Magnesit- und einer Schamottelage bestehend, ausgeführt ist. Zwischen der äußersten La*re des Dauerfutters und dem Metallmantel des Mischers kann dann noch eine Hinterfüllung aus losem feuerfestem Material angeordnet sein. Im Bereich der ILLschsrtöden wird diese Hinterfüllung häufig angewendet, weil sie auch dazu dient, einen Teil der Dehnungsbewegungen des zylindrischen Teiles des Futters aufzunehmen} der restliche Teil der V/ärmedehnungen dieses Teiles wird von AuGorennreinlagen, die in Radialebenen dieses Putterteiles angeordnet werden, aufgenommen, d.h. genauer gesagt, von den Spalten, die nach dem Ausbrennen dieser Einlagen im zylindrischen Auskleidungsteil hauptsächlich in Foenen quer zur Mischerachse entstehen. Diese Ausbrenneinlagen sind nötig, weil es nicht möglich ist, die Aufnahme der ganzen Wärmedehnung des zylindrischen Teiles des Putters durch die genannte äußerste, lose, im Bodenbereich befindliche Hinterfüllung j besorgen zu lassen, weil dies zu übergroßen Beanspruchungen des äußersten Metallmantels des Mischers führen würde, und außerdem die Ziisanraendrückbarkeit

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einer losen Masse beschränkt ist.

Falls das Verschleißfutter des Mischers erneuert werden muß, ist es bei dieser Zustellungsart unerläßlioh, auch die Bodenteile des Dauerfutters zu entfernen, was eine zeitraubende und kostspielige Mehrarbeit vorstellt. Diese Entfernung des Dauerfutters ist nötig, um vom Mischerinneren her an die lose Hinterfüllung heranzukommen. Diese Hinterfüllung bedarf der Erneuerung, denn sie ist durch die vorgängige Dehnung des Putters so zusammengepreßt, daß sie Dehnungen des neuen Futters nicht aufzunehmen vermöchte. Es versteht sich, daß der Ausbau des Bodendauerfutters ein die Erneuerung der Gefäßauskleidung besonders erschwerender Vorgang ist.

Die im Vorstehenden dargelegten Zusammenhänge gelten im gleichen oder ähnlichen Maße immer dort, wo Magnesitsteine und andere in der Hitze wachsende Feuerfeststeine dehnfugenlos verlegt werden und hinter dem Verschleißfutter Dehnungsräume unzulässig sind. Heitere Beispiele für solche Vermauerungen sind ringförmig ausgenauerte Schachtöfen und Elektrolichtbogenofen.

Die Erfindung weist nun einen Weg, wie man den vorhin erörterten Übolstand vermeiden kann. Ausgehend von einer feuerfesten Auskleidung mit Dehnungsausgleich, bestehend aus einem Verschleißfutter, einem außerhalb desselben angeordneten, allenfalls mehrlagigen Dauerfutter und gegebenenfalls einer mindestens bereichsweise vorgesehenen, zwischen dem Metallmantel des Gefäßes und dem Dauorfutter eingelagerten körnigen Isolierschicht, kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß zwischen dem Verschleißfutter und dem Dauerfutter mindestens bereichsweise ein Dehnungsraum freigelassen ist, der mit einer I-lasse, bestehend aus körnigem feuerfestem Material, gefüllt ist, in welches stark konipressible Körper, z.B. faseriger Struktur, in einem Maße eingelagert sind, daß die Zusammendrückbarkeit dieser Masse gegenüber der Zusammendrüclcbarkeit, welche das feuerfeste Material für sich allein genommen aufweisen würde,

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gegebenenfalls auf ein Vielfaches, erhöht ist. Zweckmäßig besteht die den DehnungEraum ausfüllende feuerfeste Masse aus gekörnter Sintermagnesia und einem Zusatz aus allenfalls mit einem Bindemittel verfestigten Flocken aus einem vorzugsweise anorganischen Fasermaterial, wie Glaswolle, Schlackenwolle, Gesteins* wolle, Asbest od. dgl. Die Erzeugung dieser aus solchen Flocken und dem feuer- ^: festen gekörnten Stoffe bestehenden zusammendrückbaren Gemenge erfolgt im Sinne eines weiteren Erfindungsmerkmales einfach in der Weise, daß die gekörnte feuerfeste Substanz, die in bekannter Kornverteilung vorliegen kann, mit 2 bis

^ 20 Gew»-$ Fasermaterial in einer Mischvorrichtung solange gemischt wird, bis. eich aus dem Faserzusatz Körper faseriger Struktur zusammengeballt haben, worauf die aus diesen Körpern und dem feuerfesten Material bestehende Mischung zur Einbringung in den Dehnungsraum fertig ist.

Handelt es sich um die Anwendung der Erfindung auf einen Roheisenmischer, so wird die zusammendrückbare Schicht demnach zwischen dem Vercchleißfutter mindestens eines der Gefäßböden und dem Dauerfutter dieses Bodenbereiches angeordnet. Bei aufrecht stehenden Öfen und Gefäßen mit etwa, ringförmiger Ausmauerungf z.B. Schachtöfen, Elektrolichtbogenofen, kann das zusammendrückbare Material als Hinterfüllmasse hinter dem Verschleißfutter angeordnet werden«

" Dag Verfilzen der Fasern zu den vorhin genannten etwa linsenförmigen

Körpern gelingt besser,.wenn die Fasern äußerlich mit einer adhäsiven Substanz! z.B. einem Polyurethan-Kunstharz der Phase A, befeuchtet sind. Es hat sich gezeigt, daß diese verfilzten Faserkörper überrasch enderweise die Kompressibilität dieser zusätzlichen, überwiegend aus losem feuerfestem Material bestehenden Zwischenschicht ganz wesentlich steigern, ohne daß dabei ihre Hitzebeständigkeit auf ein nicht mehr tragbares Maß absinkt. ^

Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Auskleidung für einen Roheisenmischer ist der schematischen Zeichnung zu entnehmen, die einen Teilßchnitt durch

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das rechte untere Ende einer Mischerauskleidung erkennen läßt. Es ist 1 der äußerste Metallmantel des Mischers, 2 ist die körnige, als Isolierschicht wirkende und auch einmalig etwas' zusammendriickbare Hinterfüllung, 3 eine Lage aus Schamott esteinen, 4 eine Lage aus Magnesit st einen, wobei die Lagen 3 lind 4 zusammen das Dauerfutter bilden* 5 die stark kompressible erfindungsgernäSe Zwischenschicht, und 6 das eigentliche Verschleißfutter, das aus basischen Forrasteinen bestehen möge. Man erkennt, daß dieses Verschleißfutter, wie bekannt, aus einem zylindrischen Teil 6a und den gewölbten Bodenteilen 6b zusammengesetzt ist. Der Mischereinguß, seine Ausgußschnauze, die Einrichtungen, die das Kippen des Mischers ermöglichen, sind an sich bekannter Art und bedürfen im Rahmen dieser Erfindung keiner Darstellung.

Bemerkt sei, daß die Verwendung der ausbrennbaren Einlagen, etwa aus Pappe, angeordnet naoh je fünf aus Magnesitmaterial bestehenden Steinringe, ,.also etwa in den mit 7 bezeichneten Fugen, lediglich einen Teil der Gssantwärmedehnung, nämlich von etwa 0,4 $» unterzubringen erlaubt, wogegen aber eine Gesamtdehnung von etwa 1,2 fo auftritt, wie sich durch Rechnung und 2rfahrung ergibt. Eine Vermehrung der Dehnungseinlagen in den Steinfugen ist nicht möglich, da sich dann die durch das Ausbrennen der Einlagen entstehenden Fugen zufolge der Reibungsschlüsse der Steine nicht vollständig schließen würden, wodurch die angestrebte Bildung eines vollkommen dichten Mauerwerks gefährdet wäre. Es mußte daher in der Regel zur Aufnahme der Restdehming schon bisher eine kompressible Hinterfüllung 2 herangezogen werden, doch ist deren Erneuerung,- wie bereits erläutert, nur nach Abbruch des Dauerfutters im Boden— bereich bei Neuzustellung des Verschleißfutters des lüschers möglich, was, wie bemerkt, eine sehr fühlbare Verschlechterung der wirtschaftlichen Betriebsführung bedingt. Diese Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch, daß ein Dehnung^— raum freigelassen ist, der die Schicht £ eines bisher nicht bekannten Ausmaßes an Zusammendrückbarkeit enthält, was der Zusatz an losem, stark kompressibleni

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Stoff gewährleistet und wodurch die Ausbrenneinlagen 7 oder sonstige Dehnungsvorkehrungen im Putterteil 6a sogar'überflüssig werden können. /

Sehr gute Ergebnisse liefern zusammendrückbare anorganische Fasergebilde in Form von Kugeln, Plättchen oder Linsen, denn diese ergeben, wenn mit der feuerfesten Grundmasse der Zwischenschicht vermengt, die Zwischenschichten 5 großer ZuBammendrüokbarkeit bei ausreichender Feuerfestigkeit· So wurden z.B. mit bakelitisierter Glaswolle, einem Nebenprodukt der Kunststoffverarbeitung, die durch Mischen mit Magnesiasinter diese linsenförmigen Körper liefert, im vorliegenden Zusammenhang sehr gute Ergebnisse erzielt.

Diese anorganische Fasersubstanz wird in Mengen von etwa 2-20 Gew.-$ der feuerfesten Grundmasse, die zur Bildung der kompressiblen feuerfesten Zwischenschicht 5 dienen soll, beigemengt. Es empfiehlt sich, eine basische feuerfeste Grundmasse zu verwenden und dieser die für solche Isoliermassen üblichen Körnungsverteilungen zu geben. Diese Ausgangsstoffe werden gemeinsam gemischt, und es zeigt sich alsdann die vorhin erwähnte Bildung der linsenförmigen, etwa 5 - 10 mm Durchmesser besitzenden Körper, die für das Zustandekommen der Zusammendrückbarkeit wesentlich zu sein scheinen. Diese Zusammendrückbarkeit beträgt ohne weiteres 30 - 40 $ der Ausgangsdicke der Zwischenschicht 5» reicht demnach ψ aus, um auch beträchtliche Dehnungen unter Weglassung der früher verwendeten ausbrennbaren Einlagen 7 aufnehmen zu können. Die Erfindung bedingt somit auch eine Vereinfachung im Aufbau des Feuerfestfutters des metallurgischen Gefäßes oder Ofens und ist sowohl für Reparaturen als auch für komplette Neuzustellungen wertvoll.

Ausführungsbei spi els

1. Die Grundmasse besteht aus 83 Gew.-jS Sintermagnesia, 15 Gew.-# kunstharzbefeuchteter Glaswolle und 2 Gew.-^i Bittersalz als Bindemittel j das Kunstharz

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igt ein wärmehärtendes Phenolharz. Der Umstand der Härmehärtung ist vorlie— gendenfalls ohne Belang, es kommt nur auf die temporäre geringfügige KLeb-, rigkeit der Fasern an. Fehlt sie, so vergrößert dies die Hischzeit, die zur Bildung der verfilzten Flocken nötig ist. Eine Mischzeitveriängerung kann auoh durch Verwendung eines anderen Werkstoffes als Glas bewirkt werden, z.B. duroh Schlackenwolle·

Der Kornaufbau der für dieses Beispiel verwendeten Sintermagnesia reicht von Q bis 2 mm.

Ide Glaswolle wird händisoh aufgelockert der Sintermagnesia beigegeben und das Ganze unter Zugabe des Sulfatbindemittels (Bittersalz) sowie 6 Gew.-£ WaeeerzuBatB ca« 10 Minuten maschinell gemischt. Ein geringer 0*1-tueatz (ca. 2 Gew.-j6 SpindelÖl) wirkt der Staubentwicklung entgegen. JSs entsteht ein aus Sinter und eingelagerten verfilzten Körpern bestehendes Gemenge.

Sie Siebanalyse der fertigen Hasse lautet:

ausschließlich linsenförmige Glaswollkörper

ftber	4	■»	3.6	Gew.-
8	4	■α	5|3	Il
1	2	w»	'■lit*.	η
Ö.5 -	1	em	8,4	M
P1I -	PtH	era	16,3	η
Q, 06 -	0.Γ	6,7	ι»
unter	0,06	48,5	H

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Diese Masse wird im Dehnungsraum 5unter mäßiger Torverdichtung (Bandstampfung) eingebracht·

Diese Nasse besitzt ie trockenen Zustand bei einer Belastung von 45 kp/cm eine lineare Kompressibilität von 41»8 jC, d.h. die Masse läßt ■ich unter dem genannten Druck um ca. 40 ^, bezogen auf den unverdichteten Zustand, zusammendrücken.

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ORlGlNAL INSPECTED

2. Einer Sintermagnesia, bestehend aus 30,5 Gew.-$ Korn 0,7 - 2,0 ma und
65 Gew.-$ Kehlanteil (0-0,1 mm), wurden 2,5 Gew.^ Glaswolle und 2
Bittersalz zugegeben und das Ganze mit 6 Gew«-$ Wasserzusatz gemischt. Die lineare Kompressibilität bei 45 kp/cm2 Belastung beträgt 27 $·

Die Beeinflussung der Feuerfestigkeit der Sintermagnesia durch Zugabe der Faserstoffe ist folgende:

Wie die nachstehende Tabelle deutlich macht, weist die Masse gemäß
Ausführungsbeispiel 1 mit I5 Gew.-$ Glaswolle zwar eine gegenüber einer reinen Magnesitmasse wesentlich verschlechterte,für den vorliegenden Anwendungszweck aber noch durchaus entsprechende Druckfeuerbeständigkeit aufj mit 2,5 Gew.-$
Glaswolle (Ausführungsbeispiel 2) ist die Verminderung der Feuerfestigkeit
(Druckfeuerbeständigkeit - DFB) wesentlich geringer, dafür aber auch die Kompressibilität schlechter.

	Vorbrand	spez. Belastung	DF3 in 0C
magnesitische Isolier— · masse mit 15 /^ Glaswolle, sulfat gebund en	4hbei 135O°C	0,56 kp/cm2	to 1230 ta 1250 t-D 1260
raagnesitische Isolier— passe nit I5 $ Glaswolle, sulfatgebunden	4hbei 135ΟΫΟ	1,0 kp/cn2	to 1210 ta 1230 t-D 1230
nagnesitische Isolier- masse mit 2,5 i> Glas wolle, sulfatccbunden	4hbei 15000C	1,0 kp/cm2	to 1510 : ta 1530· tb I55O
reine ! Agnesitnasse, Eulfat gebunden	4hbei 165O0C	2 Jro/cm2	to >175O ta >175O •t-o >175O

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Claims (3)

P atentanspr ü c h e :

1. Feuerfeste Auskleidung mit Dehnungsausgleich, insbesondere für Roheisenmischer, bestehend aus einem Verschleißfutter, einem außerhalb desselben angeordneten, allenfalls mehrlagigen Dauerfutter und gegebenenfalls einer mindestens bereichsweise vorgesehenen, zwischen dem Metallmantel des Ge- , fäßes und dem Dauerfutter eingelagerten körnigen Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verschleißfutter und dem Dauerfutter mindestens bereichsweise ein Dehnungsraum freigelassen ist, der mit einer Masse, bestehend aus körnigem feuerfestem Material, gefüllt ist, in welches stark kompressible Körper in einem Maße eingelagert sind, daß die Zusarnmendrückbarkeit dieser Masse gegenüber der Zusammendrüclcbarkeit, welche das feuerfeste Material für sich allein genommen aufweisen würde, gegebenenfalls auf ein Vielfaches, erhöht ist.

2. Auskleidung nach Anspruch 1, für Roheisenmischer, dadurch gekennzeichnet, daß der mit kcmpressibler feuerfester Masse gefüllte Dehnungsraum zwischen dem Verschlei3futter mindestens des einen Mischerbodens und dem Dauerfutter ausgeführt ist.

3. Aiiskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dehnungsraum ausfüllende feuerfeste Masse aus gekörnter Sintermagnesia und einem vorzugsweise anorganischen Fasermaterial, wie Glaswolle, Schlackenwolle, Gesteinswolle, Asbest od. dgl. besteht.

4· Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Masse zur Füllung des Dehnungsraumes in einer Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß gekörnte feuerfeste Substanz, die in bekannter Kornverteilung vorliegen kann, mit 2-20 Gew.-$ Fasermaterial in einer

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Mischvorrichtung solange gemischt wird, Ms sich aus dem Faserzusatz Körper faseriger Struktur zusammengeballt haben, worauf die aus diesen Körpern und dem feuerfesten Material "bestehende Mischung zur Einbringung in den Dehnungsraum fertig ist.

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