DE2028578B2 - Feuerfeste Zustellung für Öfen oder Gießpfannen für die Stahlherstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Zustellung für öfen oder Gießpfannen für die Stahlherstellung.

Bei bekannten öfen oder Gießpfannen besteht die einzige Möglichkeit zur Verhinderung einer Zerstörung der feuerfesten Ausmauerung durch die thermische Beanspruchung in einem Austrocknen durch allmähliehe Temperaturerhöhung. Die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung liegt hierbei im Bereich von 5°C/h bis 50°C/h, wobei diese Schwankungen von der Größe, dem Aufbau und der Qualität der Ausmauerung abhängen (vgl. K. A. Boab, Amer. Cer. Soc. Bulletin, Nr. 1, 1957, S. 14 bis 17). Die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung wird dabei nicht quantitativ genau ermittelt, vielmehr wird der obengenannte Bereich allgemein als zweckmäßig erachtet. Diese Geschwindigkeit der Temperalurerhöhung ist häufig niedriger als nötig, was zu Zeitverlusten führt. Wenn jedoch die Temperatur zu schnell erhöht wird, so wird die Ausmauerung brüchig oder spröde, so daß ihre Haltbarkeit wesentlich beeinträchtigt ist. Selbst eine Temperaturerhöhung von 50"C/h kann, wenn sie in der Praxis tatsächlich angewanüt wird, beträchtliche Schäden an der Ausmauerung hervorrufen.

Dieses Problem wird auch nicht durch die aus der US-PS 31 51 200 bekannte Auskleidung der Ausmauerung mit geschmolzener Schlacke gelöst, die zum Schutz der feuerfesten Zustellung der Pfanne gegen chemische Erosion oder chemischen Angriff durch die Schmelze vorgesehen ist. Vor dein Eingießen der geschmolzenen Schlacke in die fiisch ausgemauerte Gießpfanne muß diese ebenfalls getrocknet und vorgeheizt werden, da sonst das Eingießen der geschmolzenen Schlacke, die eine Temperatur von etwa 1300 bis 1750⁰C besitzt, unvermeidlich zu Reißbildungen in der feuerfesten Ausmauerung führen würde.

Aufgabe der Erfindung ist es. die Zerstörung der feuerfesten Ausmauerung von metallurgischen Öfen oder Gießnfannen zu verhindern, die dann auftritt, wenn eine neu eingebrachte Ausmauerung bei dem ersten Erwärmen einer zu schnellen Temperaturerhöhung ausgesetzt ist. -OAiU

¹^--- Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelösY'daß'die oberfläche der feuerfesten Ausmauerung mit'einer vor dem ersten Erwärmen aufgebrachten feuerfesten Wärmeisolierschicht von solcher Dicke bedeckt ist daß die vom Temperaturgefälle abhängigen thermischen Spannungen in der feuerfesten Ausmauerung beim ersten Erwärmen unter der Biegefestigkeit der Ausmauerung gehalten werden.

Dabei läßt sich die in der Ausmauerung durch das Temperaturgefälle hervorgerufene thermische Spannung nach folgender Gleichung bestimmen:

σ == £ · a · df (I)

Hierin bedeutet

σ die thermische Spannung,

E den Elastizitätskoeffizienten der Mauersteine,

α den Ausdehnungskoeffizienten der Mauersteine und . .

di den Temperaturunterschied je 1 cm Dicke des Mauerwerks.

Wenn öer erhaltene Wert für die thermische Spannung infolge des sich einstellenden Temperaturgradienten kleiner als die Biegefestigkeit ist:

a = E ■ y. ■ dt < M (2)

Λ/ = Biegefestigkeit des Mauerwerks,

so ergeben sich keine Schwierigkeiten.

Da E · λ · M an Hand der Formel (2) berechnet werden kann, ist ein optimaler Wert für al erzielbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten einer erfindungsgemäßen feuerfesten Zustellung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 enthalten.

Nachfolgend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig 1 ein Diagramm der Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit (in Tagen), welches die Temperaturen an verschiedenen Punkten herkömmlicher öfen und Schmelzpfannen beim Trocknen derselben

Z.C12t

F i c. 2 ein Diagramm der Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit (in Tagen), welches die Temperatur an verschiedenen Stellen bei Anwendung de; herkömmlichen Brennveriahrens zeigt,

F i g. 3 ein Diagramm der Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit (in Stunden), welches die Tenipe· ratur an verschiedenen Stellen beim ohne vorherige Trocknung der Steine erfolgenden Erwärmen de; Steinemauerwerks mit einer 50 mm dicken Isolier schicht auf der Mauerwerk-Oberfläche nach der erfin dungsgemäßen feuerfesten Zustellung zeigt,

F 1 g. 4 ein Diagramm der Temperatur gegenübe der Tiefe (in cm) von der erwärmten Oberfläche aus welches die Temperaturverteilung innerhalb der Stein schichten an verschiedenen Punkten der anfänglichei Trocknungsslufe bei Anwendung des herkömmlk'hei Verfahrens zeigt,

F i g. 5 ein F i g. 4 ähnelndes Diagramm zur Dar stellung der Temperaturverteilung innerhalb der Stein schichten bzw. -lagen an verschiedenen Stellen in Anschluß an das Brennen nach dem herkömmliche! Verfahren.

J-" i g. 6 ein Diagramm der Temperaturverteilun; nach dem Erwärmen ohne vorheriges Trocknen in Inneren des Mauerwerks, dessen Oberfläche erfin

_lungf maß m,t e.ner 50»™ dicken Isolierschicht

^:tXl Tl an Diagramm der Temperatur in Abhän- »ifkeit von der Zeit (in min), zur Darstellung des [Vmneraturanstiegs an verschiedenen Punkien inner-

lh'der Steirschicht eines herkömmli^nen Schmelz-

σ k heim Eingießen von eeschmolzenem Stahl, "Ti E 8 ein F Tg. 7 ähnelndes Diagramm des Tem-

,..!i.rmstiees zum Zeitpunkt des Eingiebens der KSSeEf hei einer Ausführungsform der Erlin-5 ΐρ bdwelcher auf der Oberfläche der Steinschichten lO mmdicke Isol.ersch.chl angeordnet ist,

ι:ie 9 ein Diagramm der Temperatur in Abhänoickeit von der Tiefe (in mm) von der erhitzten Ober-Temperalurkun, νοηΠ |-5 »J^

werk die Kurven steiler als 67,7 C werden, wodurch eine mögliche Zerstörung der Mauerwerxmasse an-

gezeig! wird. ^ _ ^ ^.^ _pr_

Oemaü i- ι g. 0 ist uas icmpciaiuiguu... _ -

imdungsgemäßen Ofens kleiner als 67,7-C(Cm, so asu die Erwärmung des Ofens ohne vorangehende Trockni'.ng keinerlei Schwierigkeiten aufwirft.

In F i g. 7 ist ein Beispiel für den Temperatu anstieg an verschiedenen Stellen eines Schmelztiegel* beim Eingießen von geschmolzenem Stah in e.nen herkömmlichen Mauenverk-Schmelzüegel dargestellt.

Beispiel 2
In F ■ ,. . U. der T_OTpB..»r.n«k,: ..

IV clO ein F ig 9 ähnelndes Diagramm der Tem-PMiurverteilung innerhalb des Mauerwerks eines 5SSL Schmelztiegel*, dessen Oberfläche mit einer Tomm dicken Isolierschicht versehen ,st.

Die Kurven gemäß den F i g. 1 und 2 zeigen jeweils den Temperaturanstieg, nachdem der Ofen während der Anfangsstufe des Trocknens geheizt bzw. gebrannt und nachdem eine 100 mm dicke Kohlenstoff-Stampfmaterialschicht nach dem anfänglichen Trocknen auf die Oberfläche der ersten Steinschicht aufgebracht

^WTm^CIfoigenden ist die Erfindung in Ausführung,-beispielen erläutert.

Beispiel 1

In F i ° 3 sind die Kurven \er

anschaulicht. welche auf de~r Mauerwerk-Oberfläche eine iO mm dicke feuerfeste Isolieischicht angeordnet i,t.

Als feuerfestes Isoliermatenal wurde''.η feuerfest ,

isolierendes, le.chtes ^eßmatenal fur 1 C^

wendet, welches folgende physikalisch. Einschalten besitzt:

_Spcz. Schüttdichte 1,30

Kontraktionsspannung .. 40 kg/cm-

Wärmeleitzahl 0,63 kcal/m · η · C

^ ^ ^ ^^.^, _venvendete Mauerwerk

besitzt folgende Eigenschaften:

Elastizitätskoeffizient .... 5,0 ■ 10^a kg/cm-Thermischer Ausdeh-

nungskoeffizient 4,2-10 ^

Biegefestigkeit 10° kg/cnr

dicke feuerfeste Isolierschicht unter dem Kohlenstoff-Stampfmaterial über der ersten Steinschicht angeordnet ist.

Das verwendete Isoliermaterial besteht aus s.cben 4» verschiedenen Steinsorten mit folgenden !,gens.haften.

Beständigkeit bis zu 1500 C

Spez. Schüttgewicht 0,75

Kontraktionsspannung . . 10 kg/cm²

Wärmeleitzahl 0,22 kcal/m · h · C ·>

Die für den Ofenboden verwendeten Steine besitzen folgende Eigenschaften:

Elastizitätskoeffizient .... 4,5 · 10⁵ kg/cm"- ^

Thermischer Ausdeh-

nungskoeffizieni 5,3 ■ 10 ■■· ^

Biegefestiakeit 160 kg/cm²

Zur Erzie,un_g der maximalen Temneraturkune. welche keine Beschädigung des Mauerwerks zur I-o.ge

hat, werden die obigen Daten in Formel ,2) e.ngcsem. σ = 4,5 · 10* (kg/cm*) · 5,3 · 10-«, al < 160 (kg/cm").
di < 67,7^CC.

Diese Werte zeigen, daß die wünschenswerte Temperaturkurve je 1 cm Dicke des ,Mauerwerks unter 67,7" C liegt. Fig. 4 zc.pl. «au ^ am uie Trocknen keinerlei iJchwicngkc.len aufwnh. jJk in Fon*. .2) ™

_σ ^ _5jo . 10' (kg/cm²) · 4,2
_di ,_;- χοο (kg/cm-),
di < 47,6⁰C.

mperaturgefälle unter 47,6»C

_Aus j, ■ _y „_{ehl hervori} daß das Temperatuigefalle _{bei ejnem} he-fkömmiichen Schmelztiegel unmittelbar .,_n der erwärmten Fläche steiler ist als 47,6"C. lnfolge- _ύ^_{χη zersetzen sich} die Steine und werden spröder bzw. brüchiger.^ ^ _Tempcraturcefälle in einem Schmelztiegel dessen Steine bzw. Mauerwerk auf dm _ir verbindung mit E ι g. 8 beschriebene Weise isolier, worden ist. Das Temperaturgefälle betragt hicrnri weniger als 47.fr C/cm, und das Mauerwerk besitzt erhöhte Dauerhaftigkeit.

^ ^ ^^^, _riO ^ß _{rmale F},_ammenführung Erhnmin_t «^'^^ _Erwärmen, ohne eine

Trocknungszeil vorzusehen. Dies bedeutet eine peträchilichc'Vorverlegung des iktriebsbegums und eint _o Pufferung b^.v. Dämpfung von Wärmeschocks selbs

J ^ / ^^_UerLft,^,t bzw. Ue.neb.lebe.:,

m-.i _k wesentlich erhöht.

dauL, iIls Mauer

Hierzu 10 Blatt Zeichnuntier:

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1 Feuerfeste Zustellung für Öfen oder Gießpfannen für die Stahlherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der feuerfesten Aufmauerung mit einer vor dem ersten Erwärmen aufgebrachten feuerfesten Wärmeisoherschicht von solcher Dicke bedeckt ist, daß die vom Temperaturgefälle abhängigen thermischen Spannungen in der feuerfesten Ausmauerung beim ersten Erwärmen unter der Biegefestigkeit der Ausmauerung gehalten werden.
2. 2. Feuerfeste Zustellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Wärmeisolierschicht auf dem Ofenboden vorgesehen ist.
3. 3. Feuerfeste Zustellung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Wärmeisolierschicht aus Steinen besteht und eine Dicke von 50 mm besitzt.
4. 4. Feuerfeste Zustellung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Wärmeisolierschicht aus gießfähigem feuerfestem Material besteht und eine Dicke von 10 mm besitzt.