DE2260953A1

DE2260953A1 - Verfahren zur befestigung einer keramischen auskleidung in einem metallrohr

Info

Publication number: DE2260953A1
Application number: DE2260953A
Authority: DE
Inventors: David Henry Hubble; Jun Joseph George Yount
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1972-12-13
Publication date: 1973-07-05
Also published as: FR2169864B1; PL78928B1; FR2169864A1; JPS4884807U; IT971954B; CA961754A; BE792348A; BR7206848D0; GB1416730A; US3830173A; JPS5518358Y2; ES410083A1; NL7217675A

Description

Verfahren zur Befestigung einer keramischen Auskleidung in einem Metallrohr

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Befestigung einer abriebfesten Auskleidung mit hoher Dichte und niedriger Porosität in einem Metallrohr. Beim bodenblasenden Sauerstoff-Stahlherstellungs^erfahren werden häufig -zx^eifach — konzentrische Blasformen in einem abnehmbaren Boden angeordnet, welcher nachfolgend vor der Begichtung eines Ofens in demselben angeordnet wird. Üblicherweise bestehen sowohl das äußere als auch das innere Rohr der Blasform aus rostfreiem Stahl, wenngleich sie auch aus einer Vielzahl anderer Materialien, wie gewöhnlichem Kohlenstoffstahl,

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Sonderstahllegierungen und sogar aus'Kupfer bestehen können. Dem Stahlwerksofen wird Sauerstoff durch die mittlere Röhre der Blasform zugeführt, während ein Umhüllungsgas, als welches ein Inertgas wie Argon oder Stickstoff oder ein Kohlenwasserstoff, wie Propan, Butan, Metan oder Naturgas, dienen kann, gleichfalls zugeführt wird. Sollen Kalk oder ein anderes Flußmittel zusammen mit dem Sauerstoff eingedüst v/erden, so ist es vorteilhaft, das mittlere Rohr mit einer keramischen Auskleidung zu versehen, um den Abrieb der mittleren Röhre weitgehend zu verhindern. Eine derartige Schutzauskleidung ist sowohl beim bodenblasenden Verfahren, als auch beim Aufblasverfahren vorteilhaft.

Derartige Flußmittelteilchen werden von dem Sauerstoff mitgeführt und werden beim bodenblasenden Konverter mit Hilfe einer Blasform in das Schmelzbad hineingeblasen_/während sie beim Sauerstoffaufblasverfahren mit Hilfe der Sauerstofflanze auf die Badoberfläche geblasen werden. Unter dem Begriff "Blasform" sind im folgenden sowohl Blasformen als auch Lanzen zu verstehen. Die mitgeführten Flußmittelteilchen können eine schnelle Erosion der Blasform hervorrufen. Aus diesem Grunde wird nach Möglichkeit eine abriebfeste Auskleidung mit hoher Dichte und niedriger Porosität aus einem Keramikwerkstoff innerhalb der Blasform angeordnet.

Bis heute werden für das bodenblasende Sauerstoff-Stahlherstellungsverfahren bestimmte Böden mit einem Aluminiumrohr versehen, welches in dem Metallrohr der Blasform angeordnet und in demselben mit Hilfe eines kolloidalen Silika-Klebers befestigt ist. Bei der Verwendung dieses Klebers ist es notwendig, die kolloidale Silika unter Druck zu setzen. Außerdem muß der Kleber vollständig getrocknet; sein,

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bevor die Blasform gebrauchsfertig ist. Ist dieser Kleber, bei dem es sich um ein fließfähiges Material handelt, noch nicht völlig trocken, so fließt er zwischen der keramischen Auskleidung und dem Metallrohr heraus, was zur Folge hat, daß die keramische Auskleidung beim Durchströmen des Sauerstoffes in den Ofen hineingeblasen werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches die Befestigung einer keramischen Auskleidung in einem Metallrohr unter Vermeidung der Nachteile des bisherigen Verfahrens gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß" dadurch gelost, daß auf eine der beiden miteinander zu verbindenden Oberflächen im Überschuß ein Feuerfest-Bindemittel, bestehend zu 1 bis 10-_s Gewichtsprozent aus einer wasserlösuchen Alkalimetallsilikat-Mischung mit einem Alkalimetalloxydgehalt von 19 bis 51 Gewichtsprozent und einem Siliziumgehalt von 24- bis 80 Gewichtsprozent, Rest Hydratwasser und zufällige Verunreinigungen, und zu 90 bis 99 Gewichtsprozent aus einem Al-Si-Feuerfestwerkstoff mit einer Teilchengröße von - 20 Mesh (US-Norm) wobei dieser Feuerfestwerkstoff aus Stoffen, wie gebranntem Ton, Rohton, Cyanit, Mullit, Bauxit, Tonerde oder deren Mischungen besteht, sowie enthaltend hinreichend V/asser zwecks Erzielung eines verstreichbaren Zustandes aufgetragen und die keramische Auskleidung in das Metallrohr unter Herstellung einer innigen Berührung zwischen dem Bindemittel und den beiden miteinander zu verbindenden Oberflächen eingeführt wird, wobei das derart hergestellte Werkstück sogleich verwendbar ist. -

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit besonderem Vorteil dann anwendbar, wenn die Blasformen bereits in einem Ofenboden angeordnet sind und der Boden sich selbst' bereits im Ofen befindet, so daß die" Teile sich bereits auf einer re-

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lativ hohen Temperatur befinden. Einen weiteren beträchtlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt auch der Umstand dar, daß die Blasform sogleich verwendbar ist, weil kein vorgehendes Trocknen der Bindemittelmischung erforderlich ist. Außerdem sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine besonderen Einrichtungen erforderlich, um das Bindemittel handhaben zu können oder um das Bindemittel nach seinem Auftrag zu trocknen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zweifach-konzentrische Blasform entlang der Linie I - I in Fig. 2 und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweifach-konzentrische Blasform mit einer in dem mittleren Rohr der Blasform angeordneten keramischen Auskleidung entlang der Linie II - II in Fig.1.

Die Zeichnungen zeigen eine zweifach-konzentrische Blasform mit einem äußeren Rohr 10 aus rostfreiem Stahl, an welchem als Abstandshalter dienende Vorsprünge 12 ausgebildet sind, und ein inneres Rohr 13 aus rostfreiem Stahl. Das innere Rohr besitzt eine keramische Auskleidung 14 aus einem abriebbeständigen Material mit niedriger Porosität, wie Tonerde oder MuIlit. Diese Werkstoffe haben eine sich dem Wert KuIl annähernde sehr niedrige Porosität. Die Auskleidung wird in dem Rohr 12 mit Hilfe einer Bindemittelschicht 16 festgehalten.

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Das Bindemittel "besteht zu etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent aus einer Alkalimetallsilikat-Mischung -und zu 90 bis 99 Prozent aus einem feuerfesten Werkstoff. Bevorzugt wird ein Alkalimetallsilikat-Gehaltsbereich von 3 "bis 6 Gewichtsprozent, während das Feuerfest-Material im wesentlichen den Rest bildet. Als Alkalimetallsilikat wird Natriumsilikat bevorzugt, obgleich auch Lithium- oder Kaliumsilikat verwendet werden kann. Wird Natriumsilikat verwendet, so soll der Natriumoxydgehalt etwa 19 "bis 51 Gewichtsprozent und der Silikagehalt etwa 24- bis 80 Gewichtsprozent betragen, während Kristallwasser und zufällige Verunreinigungen den Restgehalt bilden. Ein bevorzugter Bereich liegt zwischen 22 und 32 Gewichtsprozent Natriumoxyd sowie 50 "bis 60 Gewichtsprozent Silika, während die Spitzenergebnisse bei etwa 2? Prozent Natriumoxyd und 55 Prozent Silika erzielt werden. Das Natriumsilikat ist wasserlöslich und kann entweder in pulverförmiger oder flüssiger Form, d.h. als Wasserglas verwendet werden. Das Natriumsilikat 'wird mit einem Al-Si-Feuerfestwerkstoff vermischt, wobei als Feuerfestwerkstoff Stoffe, wie gebrannter Ton, Rohton, Cyanit, Mullit, Bauxit, Tonerde · oder deren Mischungen verwendet werden können. Das verwandte Feuerfestmaterial soll einen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten besitzen, der demjenigen der keramischen Auskleidung nahesteht. Die Teilchengröße des Feuerfest- Werkstoffes muß der amerikanischen Siebweite von - 20 Mesh entsprechen und beträgt vorzugsweise - 100 Mesh. Der Mischung aus Natriumsilikat und Feuerfestmaterial wird hinreichend Wasser zugesetzt, um. das-herzustellende Bindemittel verstreichfähig zu machen. Die Prozentsätze ; des Natriumsilikats und des Feuerfestmaterials beziehen sich auf den wasserfreien Zustand, was bedeutet, daß sie gemessen, wurden, bevor zwecks Erzielung eines verstreichfähigen Zustandes V/asser zugesetzt worden ist.

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Die keramische Auskleidung 14 wird in dem Bohr 12 "befestigt, in dem ein Überschuß des hergestellten Bindungsmittels auf eine der beiden miteinander zu verbindenden Oberflächen aufgetragen ist. Der Bindemittelauftrag erfolgt somit entweder auf die äußere Oberfläche der keramischen Auskleidung oder auf die innere Oberfläche des Metallrohres. Die keramische Auskleidung wird dann in der Weise in das Rohr eingeführt, daß eine innige Berührung des Bindemittels mit den beiden miteinander zu verbindenden Oberflächen erfolgt. Dabei hat sich herausgestellt, daß eine mit einer Drehbewegung verbundene Einführung eine derart innige Berührung liefert. Da die Konsistenz des Bindemittels derart ist, daß es nicht verläuft, kann die Blasform unmittelbar nach ihrem Einbau in einen Ofen verwendet werden. Die Auskleidung kann aber auch in einer Blasform befestigt werden, welche sich bereits in einem Ofen befindet. Sie kann auch dann, selbst bei hohen Temperaturen, unverzüglich benutzt werden. Selbstverständlich wird man die frisch ausgekleidete Blasform nur dann unmittelbar nach dem Auskleiden in Benutzung nehmen, wenn eine derartige Notwendigkeit vorliegt. Ansonsten kann das Bindemittel selbstverständlich vor der Ingebrauchnahme der Blasform zunächst getrocknet werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der äußere Durchmesser der keramischen Bindemittelschicht nicht innerhalb enger Toleranzen zu liegen braucht. Die Bindemittelschicht kann ebenso dick, oder sogar dicker sein als die feuerfeste Auskleidung.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere darauf abgestellt ist, keramische Auskleidungen in Blasformen vor oder nach dem Einbau solcher Blasformen in einen Ofen zu befestigen. Dieses Verfahren er-

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fordert weder besondere Ausrüstungen zur Vorbereitung und Verwendung des Bindemittels, noch ein Gerät zum Trocknen des Bindemittels. Außerdem kann die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgekleideteBlasform ohne vorheriges Trocknen des Bindemittels "verwendet werden. Dabei wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine abriebbeständige keramische Auskleidung mit hoher Dichte und niedriger Porosität in einem Metallrohr befestigt, welches beispielsweise eins Blasform oder eine Sauerstofflanze sein kann. Das Verfahren benutzt vorzugsweise eine Mischung aus Natriumsilikat und einem feuerfesten Werkstoff als Bindemittel, wobei dieses Bindemittel auf eine der miteinander zu verbindenden Oberflächen aufgetragen und die Auskleidung in das Rohr hineingeführt wird. Da das Bindemittel nicht verläuft ist keine Trocknung erforderlich. Ein mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgekleidetes Rohr kann deshalb unmittelbar nach Einbringen der Auskleidung in das Eohr selbst bei hohen Temperaturen verwendet werden.

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Claims

Patentan sprüche

Verfahren zur Befestigung einer abriebbeständigen Auskleidung mit holier Dichte und niedriger Porosität in einem Metallrohr, dadurch gekennzeichnet , daß auf eine der beiden miteinander zu verbindenden Oberflächen im Überschuß ein Feuerfest-Bindemittel bestehend zu

1 bis 10 Gewichtsprozent aus einer wasserlöslichen Alkalimetallsilikat-Mischung mit einem Alkaliinetalloxydgehalt von 19 bis 51 Gewichtsprozent und einem Siliziumgehalt von 24- bis 80 Gewichtsprozent, Resthydratwasser und zufällige Verunreinigungen, und

zu 90 bis 99 Gewichtsprozent aus einem Al-Si-Feuerfestwerkstoff mit einer Teilchengröße von - 20 Mesh (US-Norm) wobei dieser Feuerfestwerkstoff aus Stoffen, wie gebranntem Ton, Rohton, Cyanit, Mullit, Bauxit, Tonerde oder deren Mischungen besteht, sowie enthalternd.hinreichend Wasser zwecks Erzielung eines verstreichbaren Zustandes·

aufgetragen und die keramische Auskleidung in das Metallrohr unter Herstellung einer innigen Berührung zwischen dem Bindemittel und den beiden miteinander zu verbindenden Oberflächen eingeführt wird, wobei das derart hergestellte Werkstück sogleich verwendbar ist.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e -

k e η η ζ e* i c h η e t · , daß als Alkalimetall■Natrium dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die iFatriumsilikatmischung einen ITatriumoxydgehalt von 22 bis 32 Gewichtsprozent und einen Siliziumgehalt von 50 "bis 60 Gewichtsprozent auf v/eist.
4. Verfahren nach Anspruch 2,· dadurch gekennzeichnet , daß zur Bildung des Bindemittels 3 "bis 6 Gewichtsprozent der Natriuffisillkatmischung mit dem Peuerfestmaterial gemischt werden*
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß'die !Teilchengroße des verwendeten Feuerfestwerkstoffes der amerikanischen Siehweite - 1OO Mesh genügt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kenn zeichnet , daß die keramische Auskleidung mittels einer Brehbewagung in das Metallrohr hineingeführt wird.

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