DE2259333C3

DE2259333C3 - Feuerfeste Trockenstampfmasse zum Auskleiden von Induktionstiegelöfen

Info

Publication number: DE2259333C3
Application number: DE19722259333
Authority: DE
Inventors: Karl Ing. Leoben-Göß Geyer
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1971-12-15
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1984-11-08
Also published as: IT975715B; FR2163457A1; GB1418653A; AT315718B; DE2259333B2; FR2163457B1; BE792710A; SE392460B; DE2259333A1

Description

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Trockenstampfmasse zum Auskleiden von Induktionstiegelöfen auf Magnesiagrundlage mit einem Zusatz, der mit der Magnesia in der Hitze unter Spinellbildung reagiert. Derartige Trockenstampfmassen sind aus der österreichischen Patentschrift 2 23 112 bekannt.

Bei Induktionstiegelöfen besteht das Problem, die feuerfeste Auskleidung so auszubilden, daß während des Betriebes ein Durchbruch von Stahl durch die Auskleidung hintangehalten wird, weil solche Durchbrüche zur Zerstörung der Induktionsspule durch den eingedrungenen Stahl führen können. Wird, wie in der genannten Patentschrift beschrieben, eine Masse mit einem spinellbildenden Zusatz verwendet, so tritt während des Betriebes in der gestampften Auskleidung eine Ausbildung von drei Zonen ein. An der Innenseite des Tiegels, also an der mit dem Stahlbad in Berührung stehenden Seite, bildet sich eine feste gesinterte Zone aus, die den Angriffen von Metallbad und Schlacke gut widersteht, bei der jedoch eine gewisse Rißanfälligkeit nicht auszuschließen ist. Dahinter befindet sich eine Zone, in der der spinellbildende Zusatz mit dem Magnesiagrundmaterial unter Spinellbildung reagiert. Durch diesen Vorgang dehnt sich die Masse in diesem Bereich stark aus, und es entsteht eine lockere, nicht durchgesinterte, aber relativ dichte Schicht, die gegenüber allenfalls durch Risse der gesinterten Schicht eindringendem Stahl als eine Sperrzone wirkt An diese Sperr- oder Pufferzone schließt eine Schicht an, in der sich die Masse im ursprünglichen, von der Stampfung herrührenden Zustand befindet und die als Vorratszone dient Wenn im Laufe der Ofenreise der Tiegel von innen her verschleißt, wandern die gesinterte Schicht und die lockere Sperrzone nach außen, wobei sich die

ίο zunächst unveränderte Vorratszone nach und nach unter Spinellbildung zur Sperrschicht ausbildet Auf diese Weise werden während der ganzen' Ofenreise

Stahldurchbrüche vermieden. In der österreichischen Patentschrift 2 23 112 ist als

spinellbildender Zusatz ausschließlich Korund genannt, der mit dem Magnesiagrundmaterial während des Betriebes einen Magnesiumaluminiumspinell in der lockeren Sperrschicht bildet Eine derartige Masse mit Korundzusatz ist jedoch nicht in allen Fällen ausreichend. Wenn z. B. Ferrochrom-Legierungen erschmolzen werden, zeigt sich bei einer Masse, die einen Magnesiumaluminiumspinell enthält, ein sehr intensiver chemischer Angriff. Wenn bei den Induktionsöfen mit sehr hohen Abstichtemperaturen, worunter hier solche über 1650⁰C zu verstehen sind, gearbeitet wird, ist die Heißfestigkeit einer korundhaltigen Masse bereits zu gering, weil der AbOj-Zusatz mit den im Magnesiagrundmaterial stets vorhandenen silikatischen Nebenphasen niedrigschmelzende Verbindungen ausbildet, und es kommt zu einem vorzeitigen Verschleiß. Weiterhin ist in manchen Fällen ein hoher AWj-Gehalt in der basischen Auskleidung aus metallurgischen Gründen unerwünscht, nämlich dann, wenn eine AhOrAufnahme aus der Auskleidung in das Stahlbad die Stahlqualität beeinträchtigen könnte.

Hier setzt nun die Erfindung ein, nach welcher gefunden wurde, daß in diesen Fällen eine Masse geeignet ist, die als spinellbildenden Zusatz Chromoxyd enthält.

Aus der österreichischen Patentschrift 2 44 213 sind bereits Magnesiaerzeugnisse bekannt, die einen Zusatz von 1 bis 10% grünes Chromoxyd aufweisen. Als derartige Erzeugnisse sind auch Stampfmassen bekannt, die zunächst in trockener gekörnter Form vorliegen und dann für die Zwecke der Zustellung der Reparatur metallurgischer öfen mit Wasser oder Teer vermischt und gestampft werden. Diese bekannten Massen besitzen jedoch als Hauptbestandteil eine Magnesia mit solchen Gehalten an Kieselsäure und Kalk, daß es zur Bildung von Dikalziumsilikat und außerdem von Dikalziumferrit kommt. Daraus ergibt sich, daß diese bekannten Massen ein Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis merklich über 2 aufweisen.
Mit einem derartigen Grundmaterial kommt es jedoch beim Zusatz von Chromoxyd und Anwendung einer derartigen Masse als Trockenstampfmasse nicht zu der bei Induktionsofenmassen erforderlichen Spinellbildung. So zeigt sich bei einem Zusatz von 3% Chromoxyd überhaupt keine Bildung eines Magnesiumchromspinclls, sondern es werden nur Calciumchromverbindungen gebildet, deren tiefster Schmelzpunkt jedoch schon bei etwa 100O⁰C liegt, so daß diese Massen für die vorliegenden Zwecke ungeeignet sind. Bei einem Zusatz von 15% Chromoxyd tritt zwar eine deutliche Spinellbildung ein, jedoch treten ebenfalls wieder die tiefschmelzenden Calciumverbindungen auf. Bei einer Masse mit einem Kalk-Kieselsäure-Verhältnis über 2 bilden sich also im vorliegenden Anwendungsfall

die niedrigschmelzenden Calciumchromverbindungen. Diese setzen die Heißfestigkeit herab und bewirken eine starke Duichsinterung der Masse. Die Schwindung der Masse bei hohen Temperaturen wird durch die auftretenden Schmelzphasen weiter verstärkt, statt, wie erfindungsgemäß angestrebt, verringert Bei diesen Massen kommt es also nicht zu der geforderten Ausbildung einer Sperrzone.

Die Erfindung- ist demgemäß bei einer Trockenstampfmasse der eingangs genannten Art dadurch ι ο gekennzeichnet, daß die Masse als spinellbildenden Zusatz Chrom(lll)-oxid in einer Menge von 2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-°/o, enthält und ein Kalk-Kiesclsäure-Gewichtsverhältnis unter 2 aufweist.

Chrom(l I I)-oxid, Cr₂Oi, wird auch grünes Chromoxyd ι s genannt Die Handelsform »Chromoxydgrün« weist im allgemeinen einen Gehalt über 99 Gew.-% Cr₂O₃ auf. In der vorliegenden Beschreibung wird häuiig für »Chrom(5II)-oxid« der Kürze wegen nur »Chromoxyd« geschrieben. :o

Chromoxyd bildet mit Magnesia in einem Temperaturbereich um etwa 1200° C unter Volumzunahme einen sehr feuerfesten Spinell, der gegenüber hochchromhaltigen Schmelzen und aggressiven, d. h. kieselsäurereichen, Schlacken sehr gute Haltbarkeitseigenschaften besitzt. Die Volumzunahme durch die Spinellbildung ist bei der erfindungsgemäßen Masse im genannten Temperaturbereich zwar nicht so stark wie bei der bekannten korundhaltigen Masse, aber immerhin ausreichend, um eine wirkungsvolle Sperrzone zu schaffen. Damit die yo Spinellbildung eintreten kann, ist es wesentlich, daß der Chromoxydzusatz in der Masse in oxydischer Form vorliegt und nicht in gebundener Form, z. B. als Spinell.

Die erfindungsgemäße C^Orhaltige Trockenstampfmasse weist gegenüber der bekannten korundhaltigen Masse für Induktionstiegelöfen den Vorteil einer besseren Haltbarkeit bei Schmelzen mit hohem Chromgehalt auf. Sie besitzt weiterhin eine höhere Heißfestigkeit durch die Bildung des hochfeuerfesten Magnesiumchromspinells. Die Masse ist ferner von Vorteil zur Verwendung in Gefäßen, in denen chromhaltige Legierungen, z. B. Ferrochrom-Legierungen, erschmolzen werden. Bei derartigen Legierungen kommt es zu einem unerwünschten Abbrand des Legierungsbestandteils Chrom. Auf der anderen Seite tritt immer wieder der Fall ein, daß aus der feuerfesten Auskleidung Bestandteile in das Metallbad gelangen. Bei der chromhaltigen Auskleidung kommt nun auch Chrom in das Metallbad, und dadurch kann der Chromverlust durch den Abbrand bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden. Dies bedeutet, daß bei Gefäßen, die mit der erfindungsgemäßen Masse ausgekleidet sind, eine günstigere Schlackenführung möglich ist, insbesondere beim Erschmelzen von Ferrochrom-Legierungen, als es bei korundhaltigen Stampfmassen der Fall ist, bei denen Tonerde in das Metallbad gelangt

Die Körnung des Chromoxyds in der erfindungsgemäßen Masse beträgt im allgemeinen maximal 1 mm und vorzugsweise maximal 0,5 mm. Beispielsweise kann das Chromoxyd eine Körnung im Bereich 0,1 bis 0,5 mm aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, daß das Chromoxyd in einer Körnung unter 0,1 mm in der Masse vorliegt

Das Grundmaterial der Masse ist, wie erwähnt, ein solches auf Magnesiagrundlage. Da es sich bei den erfindungsgemäßen Massen um hochwertige Produkte handelt, die an hochbeanspruchten Stellen zum Einsatz kommen, wird als Grundmaterial zweckmäßig eine eisenarme Magnesia mit einem Fe₂Os-GeIIaIt unter 2.5 Gew.-%, vorzugsweise unter 1,2 Gew.-%, verwendet. Als Magnesiagmndmattrial kann Magnesiasinter oder Schmelzmagnesia dienen.

Wie bereits ausgeführt, muß die Masse ein Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis unter 2 aufweisen, damit es zu der erwünschten Spinellbildung und zu der dadurch sich ergebenden Volumzunahme kommt, wodurch in der Mass? die erwünschte Sperrschicht ausgebildet wird. Es kann daher von einem Magnesiagrundmaterial ausgegangen werden, das ein Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis unter 2 aufweist. Es ist aber auch möglich, ein Magnesiagrundmaterial anzuwenden, das ein Kalk-Kieselsäure-Verhältnis über 2 besitzt, doch wird in diesem Fall der Masse ein kieselsäurehaltiges Material, z. B. Kieselsäuregel oder Wasserglas, zugesetzt, und zwar in einer solchen Menge, daß das Kalk-Kieselsäure-Verhältnis der so erhaltenen Masse dann unter 2 liegt.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Masse einen sinterfördernden Zusatz, z. B. ein alkalihaltiges Material, enthält. Ein solcher auch als Mineralisator bezeichneter Zusatz begünstigt die Sinterung und Verdichtung des Materials in der dem Metallbad zugewandten gesinterten Zone, ohne die Ausbildung der dahinterliegenden ungesinterten Sperrschicht zu beeinträchtigen. Als solcher Mineralisator eignet sich z. B. das erwähnte Wasserglas, das auch zur Einstellung des Kalk-Kieselsäure-Verhältnisses zugegeben werden kann.

Es versteht sicn, daß die erfindungsgemäße Trockenstampfmasse nicht nur zum Neuaufbau von Induktionsofenauskleidung, sondern auch zur Reparatur solcher Auskleidungen verwendet werden kann.

Als Ausführungsbeispiele sind nachstehend einige Rezepturen angegeben, die bei erfindungsgemäßen Massen angewendet werden können. Die dabei verwendeten Komponenten weisen beispielsweise folgende typische Zusammensetzung auf (C/S bedeutet Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis):

	C/S unter 2	as über 2
Magnesia:
S1O2	3 Gew.-%	1 Gew.-%
AI2O3	max. 0,5 Gew.-°/o	max. 03 Gew.-%
Fe2O3	max. 1 Gew.-%	max. 1 Gew.-%
CaO	1,5 Gew.-o/o	2,5 Gew.-%
MgO	94-95 Gew.-o/o	95-% Gew.-%
Chromoxydgrün	über 99 Gew.-% Cr2U3
Kieselsäure	über 98 Gew.-% S1O2
Wasserglas	S1O2 etwa 65 Gew.-°/o
	Na20 etwa 35 Gew.-%

5	22 59	333	3 Gew.-%	4	6	6	7
	Körnung in mm	Rezepi-Nr. 1 2 Material in	95 5	94 5 1	5	90 10	89 10 1
Magnesia (CVS unter 2) Chromoxydgrün Chromoxydgrün Wasserglas	0-5 unter 0,1 0,1 -0,5 unter 0,5	95 94 5 5 - 1	10 Gew.-%	11	90 10	13	14
	Körnung in mm	Rezept-Nr. 8 9 Material in	94 5 1	94 5 1	12	89 10 1	89 10 1
Magnesia (CVS über 2) Chromoxydgrün Chromoxydgrün Kieselsäure Wasserglas	0-5 unter 0,1 0,1 -0,5 unter 0,1 unter 0,5	94 94 5 5 1 - - 1		89 10 1

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerfeste Trockenstampfmasse zum Auskleiden von Induktionstiegelöfen auf Magnesiagrundlage mit einem Zusatz, der mit der Magnesia in der Hitze unter Spinellbildung reagiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse als spinellbildenden Zusatz Chrom(lll)-oxjd in einer Menge von 2 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 10 Ge\v.-%, enthält und ein Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis unter 2 aufweist.

2. Feuerfeste Trockenstampfmasse nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chrom(IlI)-oxid eine Körnung von maximal 1 mm, vorzugsweise maximal 0,5 mm, aufweist.

3. Feuerfeste Trockenstampfmasse nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chröm(III)-oxid eine Körnung von 0,1 bis 0,5 mm aufweist

4. Feuerfeste Trockenstampfmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chrom(HI)-oxid eine Körnung unter 0,1 mm aufweist

5. Feuerfeste Trockenstampfmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse ein Magnesiagrundmaterial mit einem FejOj-Gehalt unter 2,5 Gew.-%, vorzugsweise unter 1,2 Gew.-%, besitzt.

6. Feuerfeste Trockenstampfmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse ein Magnesiagrundmaterial mit einem Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis über 2 und ein kieselsäurehaltiges Material, insbesondere Kieselsäuregel oder Wasserglas, in einer solchen Menge enthält, daß das Kalk-Kieselsäure-Gewichtsverhältnis der Masse unter 2 beträgt.

7. Feuerfeste Trockenstampfmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse einen sinterfördernden Zusatz, z. B. ein alkalihaltiges Material, enthält.