DE2028272A1

DE2028272A1 - Verfahren zur Herstellung von Magnesitsteinen

Info

Publication number: DE2028272A1
Application number: DE19702028272
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 6200 Wiesbaden Mahler
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1969-06-21
Filing date: 1970-06-09
Publication date: 1970-12-23
Also published as: US3676162A; NL7009151A; FR2047019B1; ES380851A1; AT297573B; FR2047019A1; BE752256A; GB1276545A

Description

Pall 2454 VXR/P/Su/Le.

DID IB H -W E R KE A.G. 62 Wiesbaden« Lessing-Strasse 16

Verfahren zur Herstellung von Magnesitsteinen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere für die Auskleidung von Konvertern der Stahlindustrie geeigneten Magnesitsteinen mit chemischer Bindung unter Anwendung des Verfahrensschrittes der Tränkung mit einem Kohlenstoffträger.

Die Auskleidung von in der Stahlindustrie verwendeten Konvertern, die gewöhnlich aus feuerfestem basischem Material besteht, unter-« liegt oft sehr starken Beanspruchungen, die auf die gemeinsame Wirkung von hoher Temperatur, thermischer und mechanischer Spannung und chemischen Angriff zurückzuführen sind. Die hauptsächlich verwandten basischen Materialien sind gebrannte Magnesitsteine (mit hohem MgO-Gehalt), die mit Teer oder kohlenstoffhaltigem Material getränkt sind und teergebundene Magnesitsteine (mit hohem MgO-Gehält), die zusätzlich noch getempert sein können.

Das erste dieser zwei Materialien sind Steine, in denen HagnesLaeinterkörner hoher Reinheit durch Sintern bei hoher Temperatur stark keramisch gebunden sind. Sie besitzen große mechanische Festigkeit,aber sie unterliegen im Gebrauch einer Abplatzung in Schichten hauptsächlich parallel der heießen Steinoberfläche trotz der Imprägnation mit kohlenstoffhaltigem Material» und , dieser Sachden kann bereits beim Aufheizen der Auskleidung zu der Betriebstemperatur auftreten. .

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Wenn das «weite oben genannte Material, d.h. die teergebundenen Magnesitsteine verwendet werden, muß das Aufheizen der neuen Auskleidung besonders sorgfältig vorgenommen werden, da s die,_; Steine vorübergehend im Temperaturbereich bis 500° Ö erweichen. Ferner wird die gewünschte keramische Bindung der Magnesiakörner durch Sintern der Steine am Einstzort merklich verzögert, was auf die intergranulare Anordnung des Kohlenstoffes im Stein zurückgeführt werden kann. Aus diesem Grund sind derartige Steine einem starken Verschleiß unterworfen.

Auo der DAS 1 2o6 778 ist ein Verfahren zur Herstellung hochtemperaturwechselbeständiger Stoffe bekannt, wonach ein Gemisch aus feuerfestem Material mit bekannten chemischen Bindemitteln geformt, getrocknet mit Kohlenwasserstoffen getränkt und bei 600° C und 35 atü gebrannt wird. Dieses vorbekannte Verfahren ist infolge der Nachbehandlung des geformten Materials bei 600° C und 35 atü, die offenbar zu der angestrebten Kohlenstoffbindung führen soll, verhältnismäßig aufwendig. Außerdem läßt das geformte Material, das offensichtlich normalen Kornaufbau hat, nur eine begrenzte ungenügende Teeraufnahme bei der Tränkung zu.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Festigkeitseigenschaften und das Betriebsverhalten von chemisch gebundenen, ungebrannten Magnesitsteinen zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß eine Kornalechung.aus eisenaraer Sintermagnesia mit 10 - 20£ Feinetanteil unter 0,1 mm, 0 - 15# Feinanteil zwischen 0,1 - 1 mm und über 65# Grobanteil über 1 mm unter Zusatz eines chemischen, anorganischen Bindemittels zu Steinen geformt wird, die Steine getrocknet und anschließend mit eines Kohlenstoffträger hohen Kohlenstoffgehaltes getränkt werden« ^f

Vorzugsweise kann dia Kornmischung einen Feinanteil von 0 bis 1OJC und einen Grobanteil von 70 bis 90£ aufweisen, wobei der Gehalt an ^pe₂CL der Sintermagnesia nicht »ehr als 2J* betragen •oll.

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Eine weitere vorzugsweise Maßnahme besteht darin» daß eine im Grobanteil ein maximales Korn zwischen 7 und 15 mm aufweisende Kornmischung Anwendung findet.

Auf diese Weise hergestellte Magnesitsteine haben eine verhältnismäßig große mittlere Porengröße, wodurch die Aufnahme des infiltrierenden Teeres erleichtert wird.

So erreichen die Steine nach der Formgebung und Trocknung eine Gaedurchlössigkeit von über 50 Nanoperm (nRn) und eine durchotrömbare Porosität, die überwiegend durch Poren mit einem mittleren Durchmesser von über 50ja/ gebildet wird. Im Gegensatz dazu sind die üblichen chemisch gebundenen basischen Steine im ä -•Zustand der Anlieferung sehr dicht und wenig porös. Es wurde ferner festgestellt, daß lediglich bei chemisch gebundenen Steinen nach der Erfindung eine zufriedenstellende Imprägnation zu erreichen ist, was vermutlich auf den beseitigten Effekt der Verschmierung und Abschließung der Poren durch ims zementartige Bindemittel zurückzuführen ist. Auch die üblichen gebrannten Magnesitsteine sind deutlich in ihren Porositätseigenschaften von dem noch ungetränkten Stein nach vorliegender Erfindung unterschieden, denn aie liegen im Bereich von 10 nPm Gasdurchlässigkeit und einem Durchmesser der durchströmbaren Poren von unter etwa 50 är.

Eine Auskleidung metallurgischer Gefäße mit Steinen gemäß der ä Erfindung hat ι eine gute Beständigkeit gegen das Zusammenbrechen beim Aufheizen,bzw. eine günstige und ausgeglichene Warmdruckfestigkeit, was seinen Grund vermutlich in der voll wirksamen chemischen Bindung der Magnesiasinterkörner hat. Die Steine brauchen daher vor dem Einsatz nicht getxempert werden und können schnell aufgeheizt werden. Sie besitzen ferner eine gegenüber den hohen Anforderungen im Betrieb ausreichend hohe ' : Steinfestigkeit und zugleich eine verbesserte Gefügeelastizität, wodurch dem auftretenden Verschleiß durch Abplatzen weitgehend entgegengewirkt wird. Allgemein haben die Steine hervorragende' Haltbarkeiten, obgleich deren Hersteilung^billiger als bei den üblichen Methoden ist, da weder ein Brennen bei hoher Temperatur noch ein Tempern nach der Imprägnation erforderlich ist.

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Ein geeignetes chemisches Bindemittel ist eine wässrige Lösung von Alkaliphosphat, insbesondere von Natriumpolyphosphat mit einer Kettenlänge von η - 21. Es können aber auch andere bekannte chemische Bindemittel benutzt werden, jedoch sollte von Binde-Mitteln Abstand genommen werden, die in Verbindung mit kohlenstoffhaltigem Material leicht reduzierM^WSÄa^e5auerstoff abgeben.

Zweckmäßig wird der geformte und getrocknete Stein soweit mit Teer getränkt bis der Gewichtsanteil des Teeres 5 bis 8$ am getränkten Stein beträgt. Im Nachfolgenden wird die Erfindung an HrnA von Beispielen näher erläutert.

Der normale Kornaufbau für chemisch gebundene Magnesiteteine '"liegt bei etwa 25^ Körnung unter 0,1 mm und 40 - 60# Körnung «riechen 1 und 5 mm.

Aue der Tabelle I geht nun die Zusammensetzung eines geeigneten vollständigen Kornaufbaues nach der Erfindung (Nr. 1) und der Kbrnaufbau eines üblichen teergebundenen Uagnesitsteines (Nr. 2) hervor.

Tabelle I

	Sintermagnesia (95# MgO)	Nr. 1	Nr. 2
Eieenarae	unter 0,1 mm
Körnung:	0,1 - 1 "^?	15	22
	1 - 3 *	8	26
	3 - 6 -	. 3o	22
	6 -12 ·	35	18
	12	12

Mit den Korngemisch Nr. 1 warden gemäß der Erfindung nach im einzelnen üblichen keramischen Verfahren unter Zumischen von 2 Gew.^ Natriumpoly^hosphat "Glass H", Zusatz von Wasser, gründlicher Vermengung · der Maesebeetandteile, Formgebung der Masse durch Fressen (Preßdruck etwa iOOCkp/cm ) sowie Trocknen chemisch gebundene Steine hergestellt, die anschließend mit Teer getränkt werden. Als Teer kann ein Material mit 80# Pechgehalt und einem Teererweichungspunkt nach Kxaemer-Sarnow von 5o° C gewählt werden, für den die günstige *ränktemperatur der Steine £.B. bei 18O° C liegt.

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Die Magnesitsteine nach vorliegender Erfindung weisen im kritischen Temperaturbereich bis 500° C eine Druckfestigkeit von 100 - 300 kp/cm auf, ihre Kaltdruckfestigkeit nach reduzierendem Brand bei 1550° C liegt im Bereich von 300 kp/cm und mehr.

Nach dem Kornaufbau Nr, 2 der Tabelle I lassen sich teergebundene Magnesitsteine nach üblichen keramischen Verfahren herstellen. Hierzu wird die Kornmischung unter Zusatz von etwa 6$ Teer (80$ Pachgehalt, Teererweichungspunkt nach Kraemer-Sarnow 35° C) innig bei rund 120° C vermischt und zu Formkörpern verpreßt (Preßdruc-k etwa 1000 kp/cm ). Derartige bekannte teergebundene Magnesitsteine haben jedoch bei 100 - 300° C nur eine Druck-' festigkeit, die mit bis etwa 10 kp/cm sehr gering ist. Die Druckfestigkeit erhöht sich dann bei 500° C auf Werte der Größenordnung von 300 kp/cm , und nach reduzierendem Brand bei 1550° C werden Werte von 200 bis zu etwa 300 kp/cm² erhalten. . . ·

Claims

. * 2Q'28272

Patentansprüche :

(Verfahren zur Herstellung von insbesondere für die Auskleidung von Konvertern der Stahlindustrie geeigneten Magnesitsteinen •mit chemischer Bindung unter Anwendung des Verfahrensschrittes der Tränkung mit einem Kohlenst/offträger, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kornmischung aus eisenarmer Sintermagnesia mit 10 - 20# Feinstanteil unter o,1 mm, 0 bis 15# Feinanteil zwischen o,1 - 1 mm und über 65^ Grobanteil über 1 mm unter Zusatz eines chemischen anorganischen Bindemittels zu Steinen geformt wird, die Steine getrocknet und anschließend mit einem Kohlenstoffträger hohen Kohlenstoffgehaltes getränkt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Grobanteil ein maximales Korn zwischen 7 und 15 mm aufweisende Kornmischung Anwendung findet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornmischung aus Sintemagnesia mit einer wässrigen Lösung von

» Alkaliphosphat gebunden wird.
4. Verfahren nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der geformte und getrocknete Stein mit Teer getränkt wird, bis der Gewichtsante11 des Teeres 5 - 8£ am getränkten Stein beträgt.

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