DE1957940B2

DE1957940B2 - Feuerfeste Auskleidung für öfen und Gefäße mit Dehnungsausgleich und Masse für eine solche Auskleidung

Info

Publication number: DE1957940B2
Application number: DE19691957940
Authority: DE
Inventors: Karl Leoben-Goess Steiermark Geyer; Franz Wien Radax
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1968-12-06
Filing date: 1969-11-18
Publication date: 1978-06-29
Also published as: DE1957940A1; DE1957940C3; FR2027581B1; FR2027581A1; AT288952B; BE742761A; GB1298079A; ES374076A1; LU59948A1

Description

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Auskleidung für öfen und Gefäße mit Dehnungsausgleich zwischen Verschleißfutter und Dauerfutter in Form eines zumindest bereichsweise vorgesehenen E>ehnungsraums, in dem sich eine unter Druck nachgiebige, körniges feuerfestes Material enthaltende Masse befindet, sowie eine Masse für eine solche Auskleidung.

Beim Aufbau der feuerfesten Auskleidung von öfen und Gefäßen, z. B. Schachtöfen, metallurgischen Gefäßen, wie Roheisenmischern od. dgl., bei denen sich beim Anheizen die feuerfeste Auskleidung dehnt, müssen Maßnahmen getroffen werden, um diese Dehnungen unschädlich zu machen und zu verhindern, daß durch übermäßige Pressungen infolge der Wärmedehnung die Auskleidung oder der Ofenmantel zerstört werden. Zu diesem Zweck kann man bei Auskleidungen aus feuerfesten Steinen verschiedenartige ausbrennbare Dehnungseinlagen verwenden oder man sieht zusammendrückbare Zwischenlagen zwischen den Steinen oder Steingruppen der Auskleidung vor, z. B. gewellte Blechplatten.

Um in einem feuerfesten Mauerwerk Dehnungsraum zu schaffen, ist es aus DD-PS 63 387 bekannt, das Mauerwerk mit zahlreichen, feuerseitig offenen Dehnfugen auszuführen, in welche — zwecks Verhinderung der Wärmeabstrahlung — Einlagen aus unbrennbarem Material, z. B. aus Asbest in lockerem oder faserigem Zustand, aus einer schwammartigen Schicht oder aus nichtrostendem Wellblech, eingelegt werden können. Derartige offene Fugen sind jedoch in vielen Fällen, namentlich in Roheisenmischern, unerwünscht, weil sich an ihnen der korrosive Angriff von Ofeneinsatz und Schlacke besonders schädlich auswirkt.

Die Schwierigkeiten als Folge von Wärmedehnungen feuerfester Auskleidungen werden um so größer, je ; länger der Bereich der Auskleidung ist, über den sich die Dehnungen addieren, was besonders bei Auskleidungen langgestreckter Gefäße Probleme schafft In manchen Fällen, z. B. bei Roheisenmischern, erfährt das Dehnungsproblem eine zusätzliche Erschwernis, wenn zu

ίο der Dehnung eines an sich schon beträchtliche Länge besitzenden Futters noch die Schwierigkeit kommt, daß dieser Futterteil an einen Boden grenzt, der als Ganzes den Dehnungsbewegungen des zylindrischen Futterteils folgen muß.

Eine für Mischer typische feuerfeste Auskleidung besteht, von innen nach außen gesehen, aus einem inneren oder Verschleißfutter, z. B. aus Magnesitsteinen, an das sich ein Dauerfutter anschließt, das häufig zweilagig, z. B. aus einer Magnesit- und einer Schamottelage, ausgeführt ist Zwischen der äußersten Lage des Dauerfutters und dem Metallmantel des Mischers kann dann noch eine Hinterfüllung aus losem feuerfestem Material angeordnet sein. Im Bereich der Mischerböden wird diese Hinterfüllung häufig angewendet, weil sie auch dazu dient, einen Teil der Dehnungsbewegungen des zylindrischen Teils des Futters aufzunehmen; der restliche Teil der Wärmedehnung dieses Teils wird von Ausbrenndnlagen ausgeglichen, die in Radialebenen dieses Futterteils angeordnet werden, d. h. von den Spalten aufgenommen, die nach dem Ausbrennen dieser Einlagen im zylindrischen Auskleidungsteil hauptsächlich in Ebenen quer zur Mischerachse entstehen. Diese Ausbrenneinlagen sind nötig, da nicht die ganze Wärmedehnung des zylindrischen Teils des Futters durch die genannte äußerste, lose, im Bodenbereich befindliche Hinterfüllung aufgenommen werden kann, weil dies zu übergroßen Beanspruchungen des äußersten Metallmantels des Mischers führen würde und weil außerdem die Zusammendrückbarkeit einer losen Masse beschränkt ist. Falls das Verschleißfutter des Mischers erneuert werden muß, ist es bei dieser Zustellungsart unerläßlich, auch die Bodenteile des Dauerfutters zu entfernen, um vom Mischerinneren her an die lose Hinterfüilung heranzukommen. Diese Hinterfüllung bedarf der Erneuerung, denn sie ist durch die vorgängige Dehnung des Futters so zusammengepreßt, daß sie Dehnungen des neuen Futters nicht aufnehmen könnte. Der Ausbau des Bodendauerfutters bei der Erneuerung der Gefäßauskleidung bedingt eine zeitraubende und kostspielige Mehrarbeit

Ähnliche Schwierigkeiten treten auch bei der Schaffung von Dehnungsraum in anderen öfen und Gefäßen auf, z. B. bei ringförmig ausgemauerten Schachtöfen und Elektrolichtbogenofen.

Aus der DE-AS 11 6,0 775 ist eine z. B. für Roheisenmischer, Zementdrehrohröfen und Kalkschachtöfen vorgesehene Auskleidung bekannt, bei der zwischen dem ringförmigen Verschleißfutter und dem Dauerfutter eine Schicht aus teergebundener Kohlenstoffstampfmasse eingebracht ist. Diese Masse ist zufolge der Wirkung des flüssigen Teers bei niedriger Temperatur weich und unter dem beim Anheizen im Mauerwerk entstehenden Druck zusammendrückbar, wobei ein Teil des Teers entweicht. Mit ansteigender Temperatur, spätestens mit Erreichen der Betriebstemperatur, soll sich die Masse durch Verkracken des Restteers zu einer fugenlosen, widerstandsfesten Schicht verfestigen. Die Zusammendrückbarkeit einer

solchen teergebundenen Masse ist jedoch nur wenig größer als diejenige einer teerfreien Masse und insbesondere im Bodenbereich eines Roheisenmischers für die Dehnungsaufnahme unzureichend.

Aufgabe der Erfindung ist es, die angeführten Nachteile zu vermeiden und eine Auskleidung zu schaffen, bei welcher die in den Dehnungsraum zwischen Verschleißfutter und Dauerfutter einzubringende, körniges feuerfestes Material enthaltende, unter Druck nachgiebige Masse imstande ist, ein möglichst to hohes Ausmaß an Dehnung aufzunehmen, um dadurch die angriffsanfälligen Dehnfugen im Verschleißfutter zu vermindern oder überflüssig zu machen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Auskleidung nach der Erfindung dadurch, daß in die Masse aus körnigem feuerfestem Material stark kompressible Stoffe in einem solchen Ausmaß eingelagert sind, daß die Zusammendrückbarkeit der Masse ein Vielfaches der Zusammendrückbarkeit des feuerfesten Materials alleine ist

Die Erfindung betrifft ferner eine für eine solche Auskleidung geeignete Masse, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus gekörntem feuerfestem Material und stark kompressiblen Stoffen besteht Ein günstiges Ausmaß an Zusammendrückbarkeit wird erreicht, wenn die Masse ein zusammengeballtes Gemisch aus körnigem feuerfestem Material und 2 bis 20 Gew.-% Fasermaterial ist

Zweckmäßig besteht die den Dehnungsraum der Auskleidung ausfüllende Masse aus gekörnter Sintermagnesia und einem anorganischen Fasermaterial, wie Glaswolle, Schlackenwolle, Gesteinswolle oder Asbest, wodurch es möglich ist, die geforderte Zusammendrückbarkeit bei hinreichend hoher Feuerfestigkeit der Masse zu erreichen.

Die Erzeugung dieser aus solchem Fasermaterial und dem feuerfesten gekörnten Stoff bestehenden zusammendrückbaren Majse kann in der Weise erfolgen, daß die gekörnte feuerfeste Substanz, die in bekannter Koraverteilung vorliegen kann, mit 2 bis 20 Gew.-°/o Fasermaterial in einer Mischvorrichtung so lange gemischt wird, bis sich aus dem Faserzusatz Körper faseriger Struktur von etwa linsenförmiger Gestalt zusammengeballt haben.

Handelt es sich um die Anwendung der Erfindung auf einen Roheisenmischer, so befindet sich zweckmäßig der mit der zusammendrückbaren Masse gefüllte Dehnungsraum zwischen dem Verschleißfutter und dem Dauerfutter mindestens des einen Mischerbodens. Bei aufrecht stehenden öfen und Gefäßen mit etwa ringförmiger Ausmauerung, z. B. Schachtofen oder Elektrolichtbogenofen, kann das zusammendrückbare Material als Hinterfüllmasse hinter dem Verschleißfutter angeordnet werden.

Das 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 in der Stufe A befeuchtet sind. Es hat sich gezeigt, daß diese verfilzten Faserkörper überraschenderweise die Kompressibilität dieser überwiegend aus losem feuerfestem Material bestehenden Zwischenschicht ganz wesentlich steigern, ohne daß dabei ihre Hitzebeständigkeit auf ein nicht mehr tragbares Ma3 absinkt

Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Auskleidung für einen Roheisenmischer ist der schematischen Zeichnung zu entnehmen, die einen Teilschnitt durch das rechte untere Ende einer Mischerauskleidung zeigt.

Im Anschluß an den Metallmantel 1 des Mischers besteht die Auskleidung im gezeigten Beispiel aus der körnigen, als Isolierschicht wirkenden und auch einmalig etwas zusammendrückbaren Hinterfüllung 2, dem aus einer Lage 3 aus Schamottesteinen und einer Lage 4 aus Magnesitsteinen gebildeten Dauerfutter, der stark kompressiblen erfindur.gsgemäßen Zwischenschicht 5 und dem Verschleißfutter 6, das ans basischen Formsteinen besteht Das Verschleißfutter 6 ist wie bekannt, aus einem zylindrischen Teil 6a und den gewölbten Bodenteilen 66 zusammengesetzt Der Mischereinguß, seine Ausgußschnauze, die Einrichtungen zum Kippen des Mischers sind an sich bekannter Art und bedürfen im Rahmen der Erfindung keiner Darstellung.

Die Verwendung von Ausbrenneinlagen 7, etwa aus Pappe, angeordnet nach je fünf aus Magnesitmaterial bestehenden Steinringen, erlaubt lediglich einen Teil der Gesamtwärmedehnung, nämlich von etwa 0,4%, aufzunehmen, wogegen aber eine Gesamtdehnung von etwa 1,2% auftritt, wie sich durch Berechnung und Erfahrung ergibt Eine Vermehrung der Dehnungseinlagen in 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 Restdehnung schon bisher eine in gewissem Ausmaß kompressible Hinterfüllung herangezogen werden, doch ist deren Erneuerung, wie bereits erläutert, nur nach Abbruch des Dauerfutters 3,4 im Bodenbereich bei Neuzustellung des Verschleißfutters 6 des Mischers möglich, was — wie leicht ersichtlich — den Ofenbetrieb kostenmäßig stark belastet.

Diese Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch, daß ein Dehnungsraum vorgesehen ist, der die Zwischenschicht 5 eines bisher nicht bekannten Ausmaßes an Zusammendrückbarkeit enthält, wodurch die Ausbrenneinlage 7 oder sonstige Dehnungsvorkehrungen im zylindrischen Futterleil 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, Zwischenschichten 5 großer Zusammendrückbarkeit bei ausreichender Feuerfestigkeit. So wurden z. B. mit bakelitisierter Glaswolle (einem Nebenprodukt der Kunststoffverarbeitung), die durch Mischen mit Magnesiasinter linsenförmige Körper liefert, sehr gute Ergebnisse erzielt.

Diese anorganische Fasersubstanz wird in Mengen von etwa 2 bis 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; es zeigt sich dann die vorhin erwähnte Bildung der linsenförmigen, etwa 5 bis 10 mm Durchmesser besitzenden Körper, die für das Zustandekommen der Zusammendrückbarkeit wesentlich sind. Diese Zusammendrückbarkeit beträgt ohne weiteres 30 bis 40% der Ausgangsdicke der Zwischenschicht 5, reicht demnach aus, um auch beträchtliche Dehnungen ohne der früher verwendeten Ausbrenneinlagen 7 aufzunehmen. Die Erfindung ergibt somit auch

eine Vereinfachung im Aufbau des Feuerfestfutters des metallurgischen Gefäßes oder Ofens und ist sowohl für komplette Neuzustellungen als auch für Reparaturen wertvoll.

Beispiel 1

Die Grundmasse besteht aus 83 Gew.-% Sintermagnesia, 15 Gew.-% kunstharzbefeuchteter Glaswolle und 2 Gew.-% Bittersalz als Bindemittel; das Kunstharz ist ein wärmehärtendes Phenolharz. Die Wärmehärtbarkeit ist hier ohne Bedeutung; es kommt nur auf eine temporäre geringfügige Klebrigkeit der überzogenen Fasern an. Fehlt sie, so vergrößert dies die Mischzeit, die zur Bildung der verfilzten Flocken nötig ist. Eine Mischzeitverlängerung kann auch durch Verwendung eines anderen Werkstoffs als Glas notwendig werden, z. B. durch Schlackenwolle.

Der Kornaufbau Sintermagnesia reicht von 0 bis 2 mm.

Die Glaswolle wird händisch aufgelockert der Sintermagnesia zugegeben und das Ganze unter Zugabe des Sulfatbindemittels (Bittersalz) sowie 6 Gew.-% Wasser etwa 10 Minuten maschinell gemischt. Ein geringer Ölzusatz (etwa 2 Gew.-% Spindelöl) wirkt der Staubentwicklung entgegen. Es entsteht ein aus Sintermagnesia und eingelagerten verfilzten Körpern bestehendes Gemenge.

2 — 4 mm

linsenförmige
Glaswollkörper 1 — 2 mm
0,5 — 1 mm
0,1 — 0,5 mm
0,06 - 0,1 mm
unter 0,06 mm

Die Siebanalyse der fertigen Masse lautet:
über 4 mm 3,6Gew,% 1 ausschließlich

5,3Gew.-%'J

1l,2Gew.-%
8,4 Gew.-o/o

16,3Gew.-%
6,7 Gew.-%

48,5 Gew.-%

91,1 Gew.-«!

Diese Masse wird als Zwischenschicht 5 unter mäßiger Vorverdichtung (Handstampfung) eingebracht.

Diese Masse besitzt im trockenen Zustand bei einer Belastung von 4,4 N/mm² eine lineare Kompressibilität von 41,8%, d.h. die Masse läßt sich unter dem genannten Druck um rund 40%, bezogen auf den unverdichteten Zustand, zusammendrücken.

Beispiel 2

Einer Sintermagnesia, bestehend aus 30,5 Gew.-% Korn 0,7—2,0 mm und 65 Gew.-% Mehlanteil (0—0,1 mm), werden 2,5 Gew.-% Glaswolle und 2 Gew.-% Bittersalz zugegeben und das Ganze mit 6 Gew.-% Wasser gemischt. Die lineare Kompres.ibilität bei 4,4 N/mm² Belastung beträgt 27%.

Die Beeinflussung der Feuerfestigkeit der Sintermagnesia durch die Zugabe der Faserstoffe zeigt die nachstehende Tabelle.

Die Masse gemäß Beispiel 1 mit 15 Gew.-% Glaswolle weist zwar eine gegenüber einer nur aus Magnesia bestehenden Masse verschlechterte, für den vorliegenden Anwendungszweck aber noch durchaus entsprechende Druckfeuerbeständigkeit auf; mit 2,5 Gew.-% Glaswolle (Beispiel 2) ist die Verminderung der Feuerfestigkeit (Druckfeuerbeständigkeit — DFB) geringer, dafür aber auch die Kompressibilität schlechter.

Vorbrand Spez. Belastung DFB in °C

Magnesitische Isoliermasse mit 15% 4^h bei 1350° C 0,055 N/mm² Glaswolle, sulfatgebunden

Magnesitische Isoliermasse mit 15% 4^h bei 135O⁰C 0,098 N/mm² Glaswolle, sulfatgebunden

Magnesitische Isoliermasse mit 2,5% 4^h bei 1500° C 0,098 N/mm² Glaswolle, sulfatgebunden

Nur aus Magnesia bestehende Masse, 4^h bei 1650°C 0,196 N/mm² sulfatgebunden

to 1230

U 1250

/6 1260

t_o 1210

ta 1230

t_b 1230

ίο 1510

U 1530

t_b 1550

to >1750

U >1750

/;, >1750

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerfeste Auskleidung für öfen und Gefäße mit Dehnungsausgleich zwischen Verschleißfutter und Dauerfutter in Form eines zumindest bereichsweise vorgesehenen Dehnungsraums, in dem sich eine unter Druck nachgiebige, körniges feuerfestes Material enthaltende Masse befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse aus körnigem feuerfestem Material stark kompressible Stoffe in einem solchen Ausmaß eingelagert sind, daß die Zusammendrückbarkeit der Masse ein Vielfaches der Zusammendrückbarkeit des feuerfesten Materials alleine ist.

2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus gekörnter Sintermagnesia und einem anorganischen Fasermaterial, wie Glaswolle, Schlackenwolle, Gesteinswolle oder Asbest, besteht

3. Auskleidung nach Anspruch 1 oder 2 für Roheisenmischer, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mit der Masse gefüllte Dehnungsraum zwischen dem Verschleißfutter und dem Dauerfutter mindestens des einen Mischerbodens befindet.

4. Masse für die Auskleidung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus gekörntem feuerfestem Material und stark kompressiblen Stoffen besteht.

5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zusammengeballtes Gemisch von körnigem feuerfestem Material und 2 bis 20 Gew.-% Fasermaterial ist.