DE2210731B2 - Verfahren zum Schutz feuerfester Wände während des Betriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz feuerfester Wände während des Betriebes zwecks wesentlichen Verringerns oder Aufhebens der Geschwindigkeit ihres Verschleißes, insbesondere eines Verschleißes durch Hochtemperatur-Korrosion in oxydierendem Milieu bei Industrieöfen oder Konvertern.

Abweichend von den meisten Verbesserungen auf dem Gebiet der feuerfesten Gegenstände hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, nicht in der Hauptsache auf die Eigenschaften des feuerfesten Gegenstandes während seiner Fabrikation einzuwirken, d. h. vor der praktischen Benutzung, sondern einer feuerfesten Wand oder mehreren feuerfesten Wänden, die unter Hitzeeinwirkung in einem Ofen odsr Konverter, in einem Hochofen oder einem Schmelztiegel einem Verschleiß ausgesetzt sind, die Möglichkeit zu geben, wirksam der Korrosion bei Hochtemperatur zu widerstehen; dies gilt insbesondere in oxydierendem Milieu, wobei eine wesentliche Verringerung oder sogar ein völliges Aufheben der Geschwindigkeit des Verschleißes im Betrieb erzielt v/erden soll.

Andererseits gibt es bereits Verfahren zum Erneuern der feuerfesten Wände, wenn diese im Betrieb verschlissen werden; das Erneuern oder Ausbessern erfolgt nach der USA.-Patentschrift 3 351460 beispielsweise durch Aufspritzen einer feuerfesten Masse, die identisch oder ähnlich wie die feuerfeste Masse der auszubessernden Wand ist. Dieses Verfahren bringt einen erheblichen Verbrauch an aufzuspritzender Masse mit sich und ist deswegen meistens auf die Ergänzung der durch Verschleiß verschwundenen Masse durch neues Material beschränkt, das jedoch häufig weniger gut haltbar als das ursprüngliche feuer-

feste Material ist; dennoch wird so die Lebensdauer der Auskleidung des Ofens verlängert.

Der Zweck des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein völlig anderer als der Zweck des Aufspritzverfahrens zur Ausbesserung feuerfester Wände. Es geht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor allem darum, wirksam gegen die Hochtemperaturkorrosion der feuerfesten Wände durch Eisenoxide anzugehen, wobei auch eine günstige Wirkung gegen die anderen Korrosionsarten erzielt wird.

Man weiß, daß in den meisten Öfen, deren Milieu oxidierend ist, ein besonders kräftiger Korrosionsangriff der feuerfesten Wände durch eine Schlacke oder ein flüssiges Metallbad erfolgt, das Eisenoxid enthält Aus diesem Grunde widerstehen basische Auskleidüngen auf der Grundlage von Dolomit oder Magnesiumoxid, gebunden mit Teer oder mit Teer impiägniert, verhältnismäßig gut einem Angriff der Eisenoxide bei hoher Temperatur (Härders Kienow: »Feuerfestkunde«, Springerverlag 1960, Seiten 843, 863, 882, 886). Bei diesen Auskleidungen reduziert der Kohlenstoff des Teers die Eisenoxide und widersetzt sich so einem Angriff auf das feuerfeste Material. Wenn jedoch der Schutzstoff tatsächlich der Kohlenstoff aus dem Pech ist, liegt er in dem betreffenden feuerfesten Körper nur in begrenzter Menge vor.

Es ist möglich oder sogar wahrscheinlich, daß ein feuerfester Körper sich im Betrieb entsprechend diesem Verschwinden des Teer-Kohlenstoffs abnutzt oder verschleißt. Das Ideal wäre also, den Teer entsprechend seinem Verschwinden zu ersetzen oder zu erneuern.

Bekannt ist auch bereits (britische Patentschrift 1 219 060) ein Verfahren zum Schutz eines Konverters während des Betriebes, bei dem durch ständiges Aufspritzen einer Aufschlämmung von feuerfestem Material von innen der Verschleiß der feuerfesten Wände verringert werden soll. Außerdem ist auch eine Spritzmischung zum Aufspritzen auf die feuerfesten Wände von Industrieöfen bekannt (USA.-Patentschrift 3 427 369), die teilweise oder ganz aus einer kohlenstoffhaltigen Masse besteht. Dieses Aufspritzverfahren kann jedoch keinen völligen Schutz der feuerfesten Wände während des Betriebes ergeben, da

hierbei nur die Teile der Wände eine Spritzauflage erhalten, die nicht von der Metallschmelze bedeckt sind.

Andererseits ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 145 651), zur Steigerung der Haltbarkeit des

Teerdolomitfutters eines zum basischen Windfrisch-Verfahren verwendeten Konverters während dessen Liegezeiten im Konverterraum eine den Luftsauerstoff fernhaltende Schutzgasatmosphäre zu schaffen,

zu welchem Zweck auch reduzierend wirkende Stoffe, wie Teer, gemahlener Koks od.dgl, eingebracht werden können. Ein Schutz gegen einen Angriff des Ofenfutters durch Eisenoxide während des Konverterbetriebs wird damit nicht erreicht.

Es ist auch bekannt (Patentschrift Nr. 73 536 des Amtes für Erfindung- und Patentwesen in Ost-Berlin), Doppelfrischdüsen zu verwenden, die in der Mitte Sauerstoff und um diesen herum einen Kütilgasmäntel blasen, um die Düsennasen gegen Heizkorrosion zu schützen. Das Ofenfutter wird damit nicht gegen einen Angriff durch Eisenoxide gesichert, sondern der Verschleiß der Düsen wird dem des Ofenfutters angepaßt.

Schließlich ist es zum Schutz der Düsen- oder Gebläsebereiche bei der Stahlerzeugung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 433 398, französische Patentschrift 1347014), um den Einblaskanal herum durch einen porösen Wandbereich des Badens ein zweites Fließmittel als Kühlmittel einzuführen, wozu z. B. Wasser, Kohlendioxid oder ein brennbares Gas wie Wasserstoff dienen kann, während ein Gas, das durch Zersetzung zu Kohlenstoffabscheiduingen und damit zu Verstopfungen des porösen Wandbereichs führt, tunlichst zu vermeiden ist (französische Patentschrift 1347014).

Ganz unabhängig davon, ob der feuerfeste Körper anfangs Kohlenstoff enthält oder nicht, besteht der Zweck der vorliegenden Erfindung darin, möglichst ständig den schützenden Kohlenstoff nicht nur eines Teils, sondern der gesamten feuerfesten Wand, die dem Verschleiß ausgesetzt ist, zu erneuern.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zum Schutz feuerfester Wände während des Betriebes zwecks wesentlichen Verringerns oder Aufhebens der Geschwindigkeit ihres Verschleißes, insbesondere eines Verschleißes durch Hochtemperatur-Korrosion in oxydierendem Milieu bei Industrieöfen oder Konvertern, durch ein ständiges oder periodisch wiederholtes Aufbringen von kohlenstoffhaltigem Material auf die Wände mittels Einführens einer den Kohlenstoff mitbringenden fließfähigen oder pastösen Masse, mit dem Kennzeichen, daß das Einbringen der den Kohlenstoff mitbringenden Masse unter Überdruck durch die Dicke der zu schützenden Wand hindurch mit Hilfe von einfach gespeisten Düsen erfolgt, die an besonderen Stellen an der Oberfläche der zu schützenden Wand münden.

Nach einer Ausführungsart der Erfindung is' dio Masse, welche den Kohlenstoff mitbringt, eine Flüssigkeit oder eine Paste, die durch Einmischen von Kohlenstoff oder Kohlepartikel in eine Flüssigkeit oder eine Paste erhalten wird und die auch Kohlenwasserstoffe enthalten kann.

Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung enthält die flüssige oder pastöse Masse Kohlenwasserstoffe, die beim Einführen in den Industrieofen durch Cracken oder Pyrolyse Kohlenstoff bilden, der die feuerfesten Wände schützt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die den Kohlenstoff mitbringende Masse Heizöl.

Nach noch einer anderen Ausführungsari der Erfindung ist die den Kohlenstoff mitbringende Masse Teer, vorzugstycise vorerwärmter Teer.

Insbesondere ist es bei Anwendung der Erfindung zweckmäßig, daß die den Kohlenstoff mitbringende Substanz schwere Kohlenwasserstoffcioleküle enthält, deren Molmasse größer als 72 g ist, und daß sie außerdem vorzugsweise schwere Kohlenwasserstoffmoleküle enthält, deren Molmasse größer als 212 g

s ist.

Es kann eine Vorab-Anwendung der den Kohlenstoff mitbringenden Masse bei kalter feuerfester Wand vorgenommen werden, während die erfindungswesentlichen Anwendungen bei hoher Be-

triebstemperatur erfolgen.

Man kann jedoch auch sämtliche Anwendungen der den Kohlenstoff mitbringenden Masse bei hoher Betriebstemperatur vornehmen, entweder nur während des metallurgischen Arbeitsvorganges oder auch in ständiger, stetiger Weise.

Die einfach gespeisten Formen oder Düsen zum Einbringen der den Kohlenstoff mitbringenden Masse unter Überdruck durch die zu schützende Wand hindurch münden zweckmi^iig an bestimmten Stellen an

der Oberfläche der zu schützenden Wand unterhalb und oberhalb des Metallbadspiegels bzw. auch genau auf diesem Niveau.

Selbstverständlich können die feuerfesten Gegenstände oder Wände mit einem Fluid oder einer Paste oder mit Partikeln, die Kohlenstoff enthalten oder Kohlenstoff mitbringen, imprägniert sein, und zwar während ihrer Herstellung nach hierfür bekannten Methoden, bevor diese Gegenstände in den Ofen oder den Konverter eingebracht werden, in dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt.

Wie man leicht versteht, ist der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin zu sehen, daß der schützende Kohlenstoff an den gesamten der Abnutzung oder dem Verschleiß unterworfenen feuerfe-

sten Wandflächen entweder während der metallurgischen Behandlung oder in eine." stetigen Weise erneuert wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man die dem Verschleiß am stärksten ausgesetzten Wsndfiächen entweder in demjenigen Augenblick, in dem der Korrosionsangriff erfolgt, oder mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung schützen kann und daß es möglich ist, das Aufbringen von Kohlenstoff der Stärke der Korrosion anzupassen.

Noch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es möglich wird, wegen erheblichen Verzögerns des Verschleißes der feuerfesten Wände eine Verringerung der Dicke dieser Wände in neuem Zustand vorzusehen, was einerseits einen verringerten Verbrauch an feuerfestem Material und andererseits eine Vergrößerung des ausnutzbaren Innenraumes des Ofens oder Konverters mit sich bringt, der für das Metallbad, die Schlacke, die Gase oder Heizgase, die Bewegungen des Bades usw. ausgenutzt werden kann. So kann man in einen Stahlkonverter von 18 Tonnen ursprünglichem Fassungsvermögen 30 t Material einbringen, wenn bei ihm die vorliegende Erfindung angewendet und die Dicke des

Futters entsprechend herabgesetzt wird.

Zur Verbesserung des Verständnisses der Erfindung wird nunmehr ein den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränkendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, wobei es sich um den Schutz der feuerfesten Auskleidung eines Stahlkonverters, der von unten nach oben mit reinem Sauerstoff durchgeblasen wird, gegen Verschleiß handelt.

Zusätzlich zu den bekannten, über den Boden des Konverters verteilten Löchern oder Düsen für das Einführen des zum Frischen notwendigen Sauerstoffs sowie eines Schutzmittels gegen den Verschleiß der Bodenauskleidung ordnet man in der Auskleidung des Konverters, beispielsweise auf zwei unterschiedlichen Höhenlagen, zwei Sätze von je vier Bjasdüsen an, die jeweils ein Rohr enthalten und unter Überdruck einen Stoff für den Schutz der Auskleidung einführen, der Kohlenwasserstoffe enthält.

Die Fig. 1 stellt einen vertikalen Schnitt durch einen Konverter in seiner Blasstellung dar, bei dem eine erfindungsgemäße Anwendung oder Einbringung des Stoffes zum Schutz der Auskleidung erfolgt.

Die Fig. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt längs der Linie A-A' in Fig. 1 durch den gleichen Konverter, ebenfalls in der Blasstellung, auf der Höhe einer Reihe von Düsen, welche das Schutzmaterial einbringen.

Der Konverter 1 mit seiner feuerfesten Auskleidung 2 und einem Boden 3 mit einer Abdichtung 4 hat zunächst in dem Boden 3 Blasdüsen 5, die Sauerstoff von unten nach oben einblasen.

In dem Konverter führt nun die Erfindung dazu, daß man beispielsweise zwei Reihen von einfach gespeisten Düsen vorsieht, die durch die Auskleidung Heizöl unter Überdruck einspritzen.

Jede Reihe umfaßt vier solche Düsen.

Die (in der Blasstellung des Konverters) untere oder unterste Reihe ist etwas oberhalb des oberen Niveaus des Bodens in dessen neuem Zustand angeordnet, und ihre vier Düsen 6,7,8 und 9 spritzen infolgedessen das Heizöl erheblich unterhalb des statischen Niveaus 10 des Metallbades innerhalb des Konverters ein.

Die höhere oder oberste Reihe der Düsen ist unterhalb des Tragringes 11 des Konverters angeordnet, und ihre vier Düsen 12, 13, 14 und 15 bringen das Heizöl ungefähr auf der Höhe des statischen Niveaus 16 der Schlacke (in der Blasstellung) ein.

Die Düsen 13 und 14 sind nicht dargestellt. Sie nehmen in der Reihe der oberen Düsen die gleiche Lage wie die Düsen 7 und 8 der unteren Reihe ein, die in Fig. 2 zu sehen ist.

Nun führen diese beiden Reihen von Düsen erfindungsgemäß das Schutzmaterial ein, das wirksam in derjenigen Zone der Auskleidung schützt, die ohne die Erfindung am meisten dem Verschleiß durch Hitzekorrosion in oxydierendem Milieu unterworfen sein würde.

Aus der Fig. 2 erkennt man, daß die vier Düsen jeder Reihe um einen Umfangswinkelschritt von 60° gegeneinander versetzt sind, keine dieser Düsen befindet sich unter dem Badspiegel, wenn der Konverter zurückgeschwenkt ist und das Metallbad 17, über dem die Schlacke 18 steht, sich in dem »Bauch« 19 des Konverters befindet.

In der Fig. 1 sind die Düsen 6 bis 9 und 12 bis 15 horizontal in der Blasstellung des Konverters dargestellt. Es ist durchaus nicht ausgeschlossen, daß man die Düsen auch schräg in der Auskleidung amordnet, damit sie in Richtung auf besonders durch Verschleiß gefährdete Zonen weisen, je nachdem, wie dies erforderlich scheint.

Man kann auch eine dritte Reihe von Düsen zum Schutz der Auskleidung oberhalb des Tragringes 11 anordnen, d. h. weit oberhalb des Niveaus des Metallbades und der Schlacke, wenn man in diesem Höhenbereich eine Neigung zu unzulässig hohem Verschleiß beobachtet, oder auch wenn man jeden Verschleiß vermeiden will oder schließlich, wenn man die zu schützende Wand durch einen kohlenstoffhaltigen Überzug oder Niederschlag verstärken oder ausbessern will.

Man kann auch einfach mit Heizöl gespeiste Düsen im Boden des Konverters zwischen den Blasdüsen für das Einblasen von reinem Sauerstoff einbauen und derart anordnen, daß der Verschleiß der Bodenauskleidune wesentlich verlangsamt oder nahezu vollständig unterbunden wird.

Wenn in gewissen Zonen der Auskleidung nicht nur ein Verlangsamen des Verschleißes erwünscht ist, sondern auch ein Erneuern der Auskleidung erzielt werden soll, kann man entweder den Durchsatz an Schutzmaterial erhöhen oder ein wesentlich schwereres Schutzmaterial verwenden, ohne den Eiurchsatz zu steigern, oder man kann auch diese beiden Faktoren gleichzeitig kombinieren.

Das vorhergehende Beispiel bezieht sich auf einen Stahlkonverter, in dem reiner Sauerstoff von unten nach oben durchgeblasen wird. Die Erfindung ist jedoch natürlich auch bei Konvertern mit Einbllaslanzcn oder Auliblaslanzen für reinen Sauerstoff anwendbar sowie bei sämtlichen Stahlöfen und ganz allgemein bei jedem Frisch- oder Raffinierbehälter für Eisen- und Nichteisenmetalle.

Man kann auch Blasdüsen mit getrennter Doppeloder Mehrfachspeisung benutzen, die an sich bekannt sind, um reinen Sauerstoff einzublasen, und die wegen des gleichzeitigen Einführens eines Schutzmittels am Umfang mit kleinem Durchsatz im Betrieb eine verhältnismäßig geringe Abnutzung zeigen. Bei solchen Düsen wird die Erfindung ausgenutzt, indem man in dem Urtifangsströmungskreis ein Kohlenstoff mitbringendes Strömungsmedium einführt und dessen Durchsatz erheblich steigert, damit der Schutz sich über eine große feuerfeste Materialzone in der Umgebung der Düse erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Schutz feuerfester Wände während des Betriebes zwecks wesentlichen Vtsrringerns oder Aufhebens der Geschwindigkeit ihres Verschleißes, insbesondere eines Verschleißes durch Hochtemperatur-Korrosion in oxydierendem Milieu bei Industrieöfen oder Konvertern, durch ein ständiges oder periodisch wiederholtes Aufbringen von kohlenstoffhaltigem Material auf die Wände mittels Einführens einer den Kohlenstoff mitbringenden fließfähigen oder pastösen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der den Kohlenstoff .mitbringenden Masse unter Überdruck durch die Dicke der zu schützenden Wand hindurch mit Hilfe von einfach gespeisjen Düsen erfolgt, die an besonderen Stellen an der Oberfläche der zu schützenden Wand münden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kohlenstoff mitbringende fließfähige oder pastöse Masse Kohlenwasserstoffe enthält, die bei ihrem Einbringen in den Industrieofen durch Cracken oder thermische Zersetzung Kohlenstoff bilden, der die feuerfesten Wände schützt.

3. Vc-fahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe enthaltende Masse mit Kohlen: .off- oder Kohleteilchen gemischt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kohlenwasserstoffe enthaltende Masse Heizöl ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kohlenwasserstoffe enthaltende Masse Teer ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man es bei Wänden, Auskleidungen oder Futtern anwendet, deren feuerfeste Teile vor ihrem Einbau in einen Ofen oder Konverter mit einer Kohlenstoff mitbringenden Masse imprägniert wurden.