DE2058967A1 - Tauchlanze - Google Patents

Description

• TAUCHLANZE Die Erfindung betrifft eine Tauchlanze für das Einblasen feinkörniger Feststoffe in Metallschmelzen unter reduzierenden Bedingungen, insbesondere von Entschwefelungsmitteln in Roheisenschmelzen, bestehend aus einem Metallrohr, das auf der Außenseite eine feuerfeste Umkleidung aufweist.
• Zu den Metallschmelzen mit reduzierenden Bedingunben sind in erster Linie außer den Roheisenschmelzen andere Schmelzen auf der Eisenbasis zu verstehen, insbesondere Ferrolegierungen oder Stähle, z.B. aluminiumberuhigter Stahl, der im schmelzflüssigen Zustand siliziert werden soll.
• Im folgenden wird als vor allen anderen bevorzugte AusfUhrungsform das Entschwefeln von Roheisen behandelt.
• Zur Erzielung schwefelarmer Stähle muß der Schwefelgehalt im Roheisen gesenkt werden. Dieses kann nach dem Prinzip der Tauohlanzenentschwefelung erfolgen, wobei die Tauchlanze senkrecht oder schräg in das reduzierende Roheisenbad, über dem sich gegebenenfalls eine Schlackendecke befindet, eingerührt und das Entschwefelungsmittel, z.B. Kalziumkarbid, mit einem Gas- oder Luftstrom durch das Roheisenbad geblasen wird.
• Die wirtschaftliche Durchführbarkeit eines solchen Entschwefelungsverfahrens hängt u.a. entscheidend von der Haltbarkeit der verwendeten Tauchlanzen ab.
• Die Verwendung von blanken, nicht umkleideten Rohren als Tauchlanzen ist wegen der raschen Zerstörung der Lanzen unwirtschaftlich. Man hat daher die Rohre mit schützenden Überzügen versehen. So sind Tauchlanzen mit einer Umkleidung aus keramischen Rohren (Stopfenstangenrohren) bekannt, ferner Lanzen, die eine mehr als 20 mm dicke Umkleidung aus hydraulisch oder chemisch abbindenden Gießmassen besitzen, sowie Lanzen, die mit Luft gekühlte keramische Umkleidungen aufweisen.
• Diese dick ummantelten Lanzen haben aufgrund ihres hohen Volumens bei im Vergleich zum Eisenbad geringem spezifischen Gewicht eine große Auftriebskraft zu tragen, die die Lanzen häufig durchbiegt. Die Umkleidung ist außerdem so stark, daß sie durch die beim EntschwefelunKsprozess auftretenden Schwingungen abplatzen kann, wobei die Durchbiegung der Lanze die Abplatzung noch verstärkt. Bei mehrmaliger Anwendung wird die Umkleidung im allgemeinen durch thermische Spannungen zerstört, da die Lanze sowohl beim Eintauchen in das flüssige Roheisen als auch beim Herausziehen und bei den weiteren Einsätzen jeweils einen starken Temperaturschock erleidet.
• Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, unter Überwindung der Nachteile der bekannten Tauchlanzen eine neue Tauchlanze vorzuschlagen, deren Metallrohr, vorzugsweise Stahlrohr, während der gesamten Gebrauehedauer durch eine feuerfeste Umhüllung wirksam geschützt ist, so daß sie eine wesentlich verlängerte Lebensdauer hat.
• Erfindungsgemäß ist das Metallrohr der Lanze mit einer dünnen Schicht einer feuerfesten Masse versehen, die einen Grobkornanteil >0,5 mm von 25 bis 60 %, vorzugsweise von 5o bis 50 %, besitzt und eine Anteil an aus Alkalisilikaten bestehenden Bindemittel, der einen gesamten Alkalioxydgehalt von o,2 bis 8 , vorzugsweise 1 bis 6 %, bezogen auf die feuerfeste Masse, ergibt. Das Bindemittel wird vorzugsweise in wässrigen Lösungen von Alkalisilikaten, z.B. Wasserglas, verwendet.
• Neben oder anstelle von Alkalisilikaten können auch Bindemittel mit Phosphat, insbesondere reine Phosphorsäure oder Monoaluminiumphosphat in Mengen von 4 bis 1o %, bezogen auf die feuerfeste Masse (Mischung), oder Sulfate, z.B.
• Magnesium- oder Aluminiumsulfat in Mengen von 2 bis 8 %, bezogen auf die feuerfeste Masse (Mischung) gebraucht werden.
• Als feuerfeste Bestandteile kommen in erster Linie Schamotte und Tone infrage, insbesondere mit etwa folgender Analyse: SiO 5 bis 70 % Al203 25 bis 9o % Fe2O3 0,5 bis 2 % TiO2 1 bis 2 % Als weitere geeignete Grundstoffe kommen silikatische, wie Sillimanit und Bauxit, oder Grundstoffe mit hohem A120»-Gehalt, wie Korund, Bauxit und Diaspor, infrage. Darüberhinaus sind Spinelle des Chromits und Magnesitsausse<dem Chromoxyd und Metallkarbid, wie Siliziumkarbid, Zirkonkarbid, Titankarbid und Borkarbid anwendbar. Auch Graphit ist unter die brauchbaren feuerfesten Stoffe zu rechnen. Es können auch Gemische dieser Stoffe eingesetzt werden. Von der Verwendung von Quarzit- oder Magnesitmassen sollte dagegen abgesehen werden.
• Der erfindungsgemäße Grobkornanteil der feuerfesten Masse dient dabei wesentlich zur Verbesserung des Kornaufbaues, der Temperaturwechselbeständigkeit und des Trocknungsverhaltens, während durch die Alkaliverbindungen, z.B.
• Wasserglas, bei den vorliegenden Betriebstemperaturen des Entschwefelungsverfahrens eine dicht gesinterte, nicht poröse Beschichtung mit relativ guter Wärmeleitfähigkeit erzielt wird. Bei Betriebstemperaturen entstehen keine größeren Mengen flüssige Anteile, sondern nur so viel erweichende Phase, daß eine ausreichende Flexibilität erreicht wird, aber die Festigkeit der Deckschicht durch Verlaufen oder Porenbildung nicht beinträchtigt wird. Der Flußmittelgehalt der Umkleidung ist erz in dungsgemäß hierauf abgestimmt.
• Die Dicke der Umkleidung beträgt zweckmäßig 5 bis 20 mm, vorzugsweise 8 bis 12 mm. Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Umkleidung aus mehreren Schichten, vorzugsweise aus zwei Schichten, besteht.
• Die Zerstörung der Umkleidung durch Reduktion oder Schlakkenangriff wird herabgesetzt durch Wärmeableitung des im Rohr strömenden Gas- oder Luftstromes. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Temperatur an der Oberfläche der Beschichtung erniedrigt durch Zusatz eines hochwärmeleitenden Stoffes zur Umkleidungsmasse, vorzugsweise von Graphit oder Siliziumkarbid.
• Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Beispiels beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Weitere Merkmale sind erläutert. Bei der Herstellung von Tauchlanzen mit zwei Schichten wurde die erste ca. 2 bis 3 mm dicke Schicht nach dem Auftragen 2 bis 3 Tage an der Luft getrocknet. Anschließend wurde die zweite Schicht aufgebracht, so daß die Stärke der Gesamtbeschichtung 8 bis 12 mm betrug. Die Lanze wurde anschließend wieder zwei Tage an der Luft und dann in einem Trockenraum bei langsamer Aufheizung bis 200°C mindestens einen Tag getrocknet.
• Auf dem Metallrohr (Stahlrohr) 1 ist, wie an sich bei feuerfesten Umkleidungen bekannt, eine Maschendrahtlage 2 aufgebracht sowie eine erste dünne Schicht 5 aus einem hochschmelzenden feuerfesten Stoff, im vorliegenden Falle aus feinkörniger Schamotte, mit einer Bindung aus Wasserglas. Die Masse für die äußere zweite Schicht 4 hat eine ähnliche Zusammensetzung wie die erste Schicht 3, der hochschmelzende feuerfeste Stoff ist jedoch wesentlich grobkörniger. Beispiele für die Zusammensetzung der beiden Schichten sowie für den Kornaufbau zeigt die nachfolgende Tabelle: Zusammensetzung der 1. Schicht 2. Schicht Umkleidungsmasse d SiO2 56,7 )9,4 Fe2O3 1,o5 1,22 Al2O3 45,9 48,3 TiO2 1,22 1,55 Na2O 2,80 2,oo K20 0,55 °)° C 4,9 2,1 Glühverlust 10,2 6,7 Kornaufbau der 1. Schicht 2. Schicht Umkleidungsmasse Nässe 6,o% Nässe 5,5% mm >4,o 4,o - 5,15 - 4,1 3,15 - 2,50 - 7,5 2,50 - 2,oo - 5,3 2,oo - 1,oo 0,1 12,5 1,oo - 0,50 2,8 5,9 o,5o - o,25 14,4 11,2 o,25 - o,12 12,9 8,8 o,12 - o,o6 10,6 5,9 ( o,o6 59,2 )8,8 Mit einer gemäß dem obigen Beispiel hergestellten Tauchlanze wurde Stahleisen mittels körnigen Siliziumkarbids entschwefelt. Jede Charge des Stahlroheisens in einer Torpedopfanne besaß ein Gewicht von rund 200 t und im Mittel eine Temperatur von135o°C. Schlacke war vorhanden. Die Dauer des Eintauchens der Lanze betrug im Mittel 8 bis 1o Minuten. Es konnten bis zu 16 Chargen mit einer Lanze ohne Neuumhüllung entschwefelt werden.
• Patentansprüche:

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Tauchlanze für das Einblasen feinkörniger Feststoffe in Metallschmelzen unter reduzierenden Bedingungen, insbesondere von Entschwefelungsmitteln in Roheisenschmelzen, bestehend aus einem Metallrohr (Stahlrohr) mit einer feuerfesten Umkleidung auf der Außenseite, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidung aus einer feuerfesten Masse mit einem Grobkornanteil > o,5 mm von 25 bis 60 %, vorzugsweise von 30 bis 50 %, und einem Zusatz an Alkaliverbindungen als Bindemittel besteht, der einen Alkalioxydgehalt in der Umkleidung von o,2 bis 8 %, vorzugsweise 1 bis 6 %, bezogen auf die feuerfeste Masse, erbringt.

   2. Tauchlanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Umkleidung 5 bis 20 mm, vorzugsweise 8 bis 12 mm, beträgt.

   5. Tauchlanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidung aus mehreren Schichten, vorzugsweise aus zwei Schichten, besteht.

   4. Tauchlanze nach einem der Ansprüche 7 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidungsmasse zusätzlich einen hochwärmeleitenden Stoff, vorzugsweise Graphit-und/oder Siliziumkarbid, enthält.

   5. Tauchlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Umkleidung im wesentlichen aus silikatischer Masse besteht, insbesondere mit SiO2 5 - 70 % Als'3 25 - 9o % 2 0,5- 2 % TiO2 1 - 2 % 6. Tauchlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben oder anstelle von silikatischen Massen, wie Schamotte, Sillimanit oder Mullit, Massen mit hohem Al203-Gehalt, wie Korund, Bauxit oder Diasporloder Spinelle des Chromits oder Magnesits sowie Chromoxyde oder Metallkarbide, wie Siliziumkarbid, Zirkonkarbid, Titankarbid oder Borkarbid oder Graphit oder Gemische dieser Stoffe verwendet werden.

   7. Tauchlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben oder anstelle von Alkalisilikaten als Bindemittel solche mit Phosphat, 4 bis to % bezogen auf die Mischung, insbesondere reine Phosphorsäure oder Monoaluminiumphospha tl oder Sulfate, 2 bis 8 ç bezogen auf die Mischung, insbesondere Magnesit- oder AluminiumsuLfat, verwendet werden.