DE2216625B1

DE2216625B1 - Ungebrannte, feuerteste, basische Steine und Massen

Info

Publication number: DE2216625B1
Application number: DE19722216625D
Authority: DE
Inventors: Guenther Lorenz Dr. Villach Moertl; Echart Dr. Werthmann; Guenther Dr. Zoglmeyr
Original assignee: OESTERREICHISCH-AMERIKANISCHE MAGNESIT-AG RADENTHEIN KAERNTE (OESTERREICH)
Current assignee: OESTERREICHISCH-AMERIKANISCHE MAGNESIT-AG RADENTHEIN KAERNTE (OESTERREICH)
Priority date: 1972-04-06
Filing date: 1972-04-06
Publication date: 1973-10-04

Description

mitunter aber sehr schlechte Haltbarkeiten ergab. Es wurde nun durch Untersuchungen festgestellt, daß ein Zusatz von 2,0 bis 2,5% Ruß,*der im allgemeinen maximal in basische feuerfeste Steine eingebracht werden kann, nur in besonderen Fällen eine Erhöhung der Lebensdauer von Steinen, vor allem im Konverter, zur Folge hat. Es wurde ferner festgestellt, daß der Fe₂O₃-Gehalt des feuerfesten Materials für die tragbare Menge an Ruß bzw. ganz allgemein an elementarem Kohlenstoff von entscheidender Bedeutung ist und es daher erforderlich ist, die Menge an Ruß bzw. elementarem Kohlenstoff in Abhängigkeit vom Fe₂O₃-Gehalt des feuerfesten Materials einzuregeln. Demnach betrifft die Erfindung ungebrannte, feuerfeste, basische Steine und Massen aus Magnesia, gesintertem oder geschmolzenem Dolomit oder Kalk bzw. deren Mischungen mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel und einem Zusatz von elementarem Kohlenstoff, welche dadurch gekeu zeichnet sind, daß sie, bezogen auf das basische, feuerfeste Material, bei einem Fe,O₃-Gehalt von unter 0,5% maximal 1,5% elementaren Kohlenstoff, bei einem Fe₂O₃-Gehalt von 0,5 bis 2,5% nicht über 1,75% elementaren Kohlenstoff, bei einem Fe₂O₃-Gehalt von über 2,5 bis 4,5% höchstens 2,0% elementaren Kohlenstoff und bei einem Fe₂O₃-Gehalt von über 4,5% nicht mehr als 2,5% elementaren Kohlenstoff enthalten. Die feuerfesten Stoffe Magnesia, Dolomit und Kalk können in gesinterter oder geschmolzener Form vorliegen.

Das Verfahren gemäij der Erfindung zur Herstellung solcher ungebrannten Steine unü Mass η, bei welchem das feuerfeste Material mit derr. kohlenstoffhaltigen Bindemittel und dem elementaren Kc lenstoff vermischt wird und die Mischungen gewünschtenfalls zn Steinen verformt werden, besteht in seinem Wesen darin, daß die Menge des elementaren Kohlenstoffs in Abhängigkeit vom Fe₂O₃-Gehalt des feuerfesten Materials so bemessen wird, daß bei einem Fe₂O₃-Gehalt von unter 0,5% maximal 1,5%, bei einem Fe₂O₃-Gehalt von 0,5 bis 2,5% nicht über 1,75%, bei einem Fe₂O₃-Gehalt von über 2,5 bis 4,5% höchstens 2,0% und bei einem Fe₂O₃-Gehalt von über 4,5% nicht mehr als 2,5% elementarer Kohlenstoff, bezogen auf das feuerfeste Material, verwendet werden. Vorzugsweise wird der elementare Kohlenstoff bei einem Fe₂O₃-Gehalt des feuerfesten Materials von unter 0,5% in einer Menge von 1,0%, bei einem Fe₂O₃-Gehalt von 0,5 bis 2,5% in einer Menge von 1,25%, bei einem Fe₂O₃-Gehalt von über 2,5 bis 4,5% in einer Menge von 1,5% und bei einem Fe₂O₃-Gehalt von über 4,5 % in einer Menge von 2,0% verwendet.

Als elementarer Kohlenstoff wird vor allem Ruß verwendet, doch können z. B. auch feingemahlener Koks, Petrolkoks, Elektrodenkohle oder Graphit eingesetzt werden. Das Einbringen des elementaren Kohlenstoffs ir. die feuerfeste Mischung erfolgt am besten durch gemeinsames Vormahlen oder gemeinsames Vormischen mit dem Feinanteil des feuerfesten Materials oder einfach durch Einbringen in die Mischeinrichtung, in der das Vermischen sämtlicher Bestandteile erfolgt.

Im folgenden werden Versuchsergebnisse wiedergegeben, die mit Steinen mit verschiedenen Fe₂O₃-Gehalten erhalten wurden. Als feuerfestes Material wurden sechs Sorten von Sintermagnesia folgender Zusammensetzung (I bis VI) verwendet:

ίο SiO,

Fe₂O₃

AuO₃

CaO

MgO

Glühverlust .

1	H	III	IV	V
(°/o)	(¹Yn)	(Vo)	(%)	(7o)
0,3	0,6	0.7	0,8	1,1
5,7	4,1	3,3	2,0	0,45
0,2	0,2	0,2	0,1	0.05
2,3	2,3	2,3	2,2	2,1
91,3	92,6	93,3	94,7	96.2
0,2	0,2	0.2	0,2	0,10

1,5
94,5
0,16

Aus diesen sechs Magnesiasorten I bis VI wurden je acht Steine mit einem Gehalt von 5% Teer und verschiedenen Rußgehalten, und zwar jeweils einem Rußgehalt von 0,0%, 0,5%, 1,0%, 1,25%, 1,5%, 1,75%, 2,0% und 2,5%, hergestellt. Diese 48 Steine wurden dann unter Anwendung des sogenannten OSM-Testes (Oxygen-Steel-Making-Test), der eine Prüfungsmethode darstellt, bei der die Beanspruchung der Steine durch Schlaokenan griff und Temperaturangriff weitgehend der Beanspruchung in einem Sauerstoffblaskonverter entspricht, untersucht. Zu diesem Zweck wurden die Steine in einen Kleinkonverter eingebaut, in welchem dann hintereinander acht Chargen von je 20 kg flüssigem Roheisen mit Sauerstoff verblasen wurden. Anschließend wurden die Steine ausgebaut, senkrecht zu der feuerseitigen, also der dem Ofeninneren zu gelegenen Fläche, in der Mitte durchgeschnitten und entlang der Schnittfläche chemisch und mikroskopisch untersucht. Auf diese Weise lassen sich alle Veränderungen feststellen, die durch die Prüfungsbeanspruchung in der Sixv.ktur und der Zusammensetzung der Steine in Richtung von der heißen zur kalten Steinfläche entstanden sind.

Es wurden dabei folgende Ergebnisse erhalten:

Bei den Steinen aus der Magnesiasorte I konnte bei

Zusatz von Ruß bis zu einer Menge von 2,5% keine Rißbildung beobachtet werden, das Optimum des Rußzusatzes liegt bei 2 bis 2,3%.

Bei den Steinen aus der Magnesia II und III ergab ein Zusatz von bis zu 2,0% Ruß noch keine Bildung von Rissen, bei Zusätzen von über 2% Ruß bildeten sich zunehmend Risse aus. Eine Rußmenge von 1,5% ist in diesem Fall am günstigsten.

Die Steine aus der Magnesia IV zeigten bei Rußzusätzen bis zu 1,75% keine Rißbildungen, während bei Zusätzen von über 1,75% solche immer mehr in Erscheinung treten.

Bei den Steinen aus der Magnesia V und VI ist bereits bei einem Zusatz von etwas über 1,5% Ruß eine Bildung von Sprüngen zu beobachten, das Optimum des Zusatzes an Ruß liegt bei diesen Steinen bei 1,0%· Aus den hier angeführten und zahlreichen weiteren Untersuchungen ergibt sich für den Rußzusatz im Zusammenhang mit dem Eisengehalt des feuerfesten Materials folgendes Bild:

Fe₂O₃
Ruß .

0 bis 0,5%	0,5 bis 2,5%	2,5 bis 4,5%	>4,5%
1,0%	1,25%	1,5%	2,0%
1,5%	1,75%	2,0%	2,5%

vorzugsweise
maximal

Genau die gleichen Ergebnisse werden im Falle zusätzen mit den Magnesiasorten I bis VI in Form

von Steinen aus geschmolzener Magnesia der oben mit von Sinter- oder Schmelzmagnesia erzielt.

I bis VI bezeichneten Zusammensetzung erhalten, wenn Eine weitere Bestätigung der der Erfindung zu-

5% Teer oder 5% Pech mit den angeführten Ruß- gründe liegenden Regef ergibt sich bei Verwendung

zusätzen verwendet werden. Ferner werden die gleichen 5 von Mischungen von Magnesia mit Dolomit und'oder

Ergebnisse bei Verwendung von 3°/o Teer, 3% Hart- Kristallkalk,
pech oder 4% Bitumen und den angegebenen Ruß-

Claims

Verwendung der Steine durch Tempern in nicht oxydierender Atmosphäre bei z.B. 300 bis 1000-C Patentansprüche: bewirkt werden kann, in den Steinen zurückbleibende R.estkohlenstoff bildet ein Gerüst aus Koks, das nicht

1. Ungebrannte, feuerfeste, basische Steine und 5 nur für den Zusammenhang und die Festigkeit der Massen aus Magnesia, gesintertem oder ee- Steine von Bedeutung ist, sondern auch, und dies ist schmolzenem Dolomit oder Kalk oder deren besonders wesentlich, eine schlackenabweisende Wir-Mischungen mit einem kohlenstoffhaltigen Binde- kung hervorruft. Im Endergebnis wird dadurch die mittel und einem Zusatz von elementarem Kohlen- Lebensdauer solcher Steine, insbesondere in sauerstoffstoff, dadurch gekennzeichnet, daßi° geblasenen Konvertern, z. B. LD-Konvertern, wesentsie, bezogen auf das basische, feuerfeste Material, lieh erhöht.

bei einem Fe,O₃-Gehalt von unter 0,5% maximal Auf Grund dieses Umstandes war man bisher

1,5% elementaren Kohlenstoff, bei einem FcO₃- bestrebt, möglichst kohlenstoffreiche Bindemittel zu Gehalt von 0,5 bis 2,5 % nicht über 1,75 % elemen- verwenden, und man ist schließlich sogar dazu übertaren Kohlenstoff bei einem Fe„O₃-Gehalt von »5 gegangen, den Stein mischungen auch noch festen Kohüber 2,5 bis 4,5% höchstens 2,0% elementaren lenstoff zuzusetzen, m einen möglichst hohen Anteil Kohlenstoff, und bei einem Fe₂O₃-GeImIt von über an Restkohlenstof. in den Steinen zu emichen. 4,5 °/₀ nicht mehr als 2,5% elementaren Kohlen- Beispielsweise kann hier ein Verfahren zur Herstellung stoff enthalten. von widerstandsfähigen Werkstoffen hoher Erosions-

2. Verfahren zur Herstellung ungebrannter, *° und Splitterfestigkeit durch Mischen von gebranntem feuerfester, basischer Steine und Massen nach Dolomit und Magnesia, Teer und Graphit und anAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als vom schließendes Brennen der Mischung erwähnt werden, Fe₂O₃-GeImIt des feuerfesten Materials abhängiger bei welchem 100 Teilen eines Gemisches von gebrann-Zusatz von elementarem Kohlenstoff bei einem tem Dolomit und Magnesia, das ein Gewichtsverhältnis Fe₂O₃-Gehalt von unter 0,5% maximal 1,5%, ^a5 MgO/CaO von 2 bis 7 aufweist, 5 bis 10 Teile Teer bei einem Fe₂O₃-GeImIt von 0,5 bis 2,5% nicht und 2 bis 10 Teile Graphit zugesetzt werden und dann über 1,75%, bei einem Fe₂O₃-GeImIt von über das Gemisch 18 bis 25 Stunden lang bei einer Tem-2,5 bis 4,5% höchstens 2,0% und bei einem peratur von 300 bis 45O⁰C getempert wird (öster-Fe₂O„-Gehalt von über 4,5% nicht mehr als reichische Patentschrift 252 102). Die verwendete 2,5% elementarer Kohlenstoff, bezogen auf das 3° Magnesia kann dabei einen Fe₂O₃-GeImIt von 1.99%, feuerfeste Material, verwendet werden. der gebrannte Dolomit einen Fe₂O₃-GeImIt von 5,36° ₀

3. Verf ihren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- haben. Im Zusammenhang mit dem Fe₂O₃-GeImIt kann zeichnet, daß der elementare Kohlenstoff bei einem hier festgehalten werden, daß es auch bekannt war, Fe₂O₃-GeImIt des feuerfesten Materials von unter daß in Steinen auf der Grundlage von Magnesia 0,5% in einer Menge von 1,0%, bei einem Fe₂O₃- 35 bzw. Magnesia und Dolomit mit einem Gehalt an Gehalt von 0,5 bis 2,5% in einer Menge von Restkohlenstoff für jedes Prozent Fe₂O₃, das in den 1,25%, bei einem Fe₂O₃-GeImIt von über 2,5 bis Steinen vorliegt, beim Betrieb etwa 0,2% Kohlenstoff 4,5% 'n einer Menge von 1,5% und bei einem verlorengehen, weil die Reduktion des Eisenoxyds eine Fe₂O₃-GeImIt von über 4,5 % in einer Menge von Oxydation des Kohlenstoffs während des Verkokens 2,0% verwendet wird. 4° zur Folge hat, und daß daher in teer- bzw. pech-

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gebundenen Steinen dieser Art mit einem hohen gekennzeichnet, daß als elementarer Kohlenstoff Eisenoxydgehalt der Gehalt, an Restkohlenstoff beim Ruß, feingemahlener Koks, Petrolkoks, Elektroden- Betrieb geringer wird (Am. Ceramic Soc. Bulletin, 44, kehle oder Graphit verwendet wird. 1965, S. 230).

45 Durch den Zusatz von festem Kohlenstoff, insbesondere Ruß, ergab sich tatsächlich in manchen Fällen eine Verbesserung der Haltbarkeit von Steinen mit

kohlenstoffhaltigen Bindemitteln in Konvertern, doch

zeigte sich in anderen Fällen und vor allem in neuerer

50 Zeit, als die Anforderungen an Konverterauskleidun-

gen höher wurden, daß ein Zusatz von Ruß keineswegs

immer einen Erfolg mit sich bringt. In solchen Fällen

Die Erfindung betrifft ungebrannte, feuerfeste, konnte beobachtet werden, daß es zur laufenden basische Steine und Massen aus Magnesia, gesintertem Bildung von Rissen und Sprüngen parallel zur heißen oder geschmolzenem Dolomit oder Kalk bzw. deren 55 Steinfiäche und als Folge davon zu einem rascheren Mischungen mit einem kohlenstoffhaltigen Binde- Verschleiß der Steine durch Abschälung kommt, mittel und einem Zusatz von elementarem Kohlenstoff Teergebundene Steine ohne Rußzusatz unterliegen sowie Verfahren zur Herstellung solcher Steine und hingegen einem kontinuierlichen Verschleiß, wobei Massen. Feuerfeste Steine sind im vorliegenden die durch Schlacken infiltrierte Zone auf der Feuer-Zusammenhang von vordringlichem Interesse, und 60 seite im wesentlichen nur rein chemisch aufgebraucht daher wird im folgenden vor allem auf Steine Bezug wird. Steine mit einer Bindung aus Teer, Pech od. dgl. genommen. und einem Zusatz von Ruß hatten daher häufig eine

Es ist schon lange bekannt, kohlenstoffhaltige kürzere Lebensdauer als Steine ohne Rußzusatz. Bindemittel, wie Teer, Pech, Bitumen, hochmolekulare Es war zunächst nicht erklärlich, warum Steine mit

Kohlenwasserstoffe und Kunstharze, wie Furanharze, 65 einem Gehalt an Ruß und vor allem Steine mit einem als Bindemittel für basische, feuerfeste Steine und möglichst hohen Zusatz von Ruß in einer Menge von Massen zu verwenden. Der nach der thermischen etwa 2,0 bis 2,5%, der erwartungsgemäß eine erhöhte Zersetzung dieser Bindemittel, die schon vor der Lebensdauer der Steine zur Folge haben sollte,