DE2334529A1

DE2334529A1 - Verfahren zur herstellung von giessrinnen fuer metallschmelzoefen

Info

Publication number: DE2334529A1
Application number: DE19732334529
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Shigemitsu; Kazuhiko Takahashi; Kenzo Takeda
Original assignee: Nippon Crucible Co Ltd
Current assignee: Nippon Crucible Co Ltd
Priority date: 1972-07-08
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1974-01-24
Also published as: NL7309406A; AU5784573A; ES416701A1; IT989778B; CA1046249A; FR2192175B1; JPS4927437A; GB1415748A; JPS533321B2; FR2192175A1; BE802047A

Description

FATENTANWXLTE

DR. E. WlEGAMD ClPL-lb4G- W. NIEMANN DR. M. KOHLtR DIPL-iN3. C. GERNHARDT

MÜNCHEN HAMBURG 233A529

TELEFON: 55547« 8000 MDN CHEN 2, TELEGRAMMErKARPATENT MATH I ID E N STRAS S E 12

6.JuIi 1973 703/73

Nippon Crucible Co., Ltd.

Verfahren zur Herstellung von Giessrinnen für

Metallschmelzofen.

Die Erfindung- betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Giessrinnen für Metallschmelzofen, wie Hochöfen, zum Abstechen von Metall- oder Schlackenschmelzen.

Giessrinnen für Hochöfen wurden bisher dadurch hergestellt, dass ein Gemisch aus feinen Schamotteteilchen oder Silikasand, feuerfesten Tonteilehen als Bindemittel und Wasser gestampft wurde. In den letzten Jahren wurde der Gasdruck an der Ofengicht mit zunehmender Hochofengrosse und mit zunehmendem Fortschritt der Ofenbetriebsweise immer grosser. Die Menge des während einer Ofenreise erzeugten Roheisens und die Anzahl der Roheisenabstiche pro Tag haben daher zugenommen. Auch die Temperatur des geschmolzenen Eisens oder der geschmolzenen Schlacke wurde immer höher. Da darüberhinaus ein Verfahren angewandt wird, bei welchem die Eisenschmelze und die geschmolzene Schlacke gleichseitig in der gleichen Giessrinne abgestochen werden, werden die feuerfesten Materialien, die zur Auskleidung der Giesrinnen ver-

309884/1186

wendet v;urden_} vom flüssigen Roheisen und von der flüssigen Schlacke sowohl chemisch als auch mechanisch stark angegriffen. Mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Materilien, die als Bindemittel ein kohlenstoffhaltiges Material mit flüchtigen Bestandteilen, wie beispielsweise Pech, Teer oder Harz, aufweisen, haben eine höhere Erweichungstemperatur unter Belastung, einen höheren Bruchmodul bei hohen Temperaturen und eine höhere Abriebbeständigkeit bei hohen Temperaturen als die vorstehend erwähnten keramisch gebundenen, feuerfesten Materialien, die feuerfeste Tonteilchen als Bindemittel aufweisen. Da das Bindemittel kohlen—stoffhaltig und neutral ist und gegen einen chemischen Angriff durch die flüssige Schlacke sehr beständig ist, wurde auch ein Verfahren angewandt, bei welchem eine Giessrinne dadurch hergestellt wurde, dass ein feuerfestes Material gestampft wurde, welches eine kohlenstoffhaltige Masse mit flüchtigen Bestandteilen als Bindemittel aufwies.

Wenn die Giessrinne dadurch hergestellt wird, dass ein Gemisch aus Schamotte- oder Silikasand-Teilchen^feuerfestero Ton als Bindemittel und V/asser gestampft wird, kann die Giessrinne verwendet werden, nachdem sie solange getrocknet v/orden ist, bis das zugegebene V/asser entfernt ist. V/enn jedoch die Giessrinne dadurch hergestellt wird, dass ein Gemisch aus Schamotte-Teilchen und einer kohlenstoffhaltigen Masse mit flüchtigen Bestandteilen als Bindemittel, wie beispielsweise Pech, Teer oder Harz, gestampft wird, muss das Produkt über einen längeren Zeitraum erhitzt werden, wobei die Temperatur allmählich erhöht wird, um die flüchtigen Bestandteile zu entfernen und das Produkt zu verkoken und zu verfestigen. Die Zeit jedoch, die zur Herstellung und zum Trocknen oder Heissverfestigen der Giessrinne vor dem Hochofen zur Verfugung steht, wird durch den Betrieb des Hochofens bestimmt. Mit der seit einiger Zeit zunehmenden Anzahl der Metallschmelzeabstiche pro Tag aufgrund der zunehmenden Grosse der Hochöfen und auf-

309884/1186

grund des zunehmenden Portschritts der Ofenbetriebsweise wird· die Zeit zur Herstellung der Giessrinne stark verkürzt. Es ist insbesondere nicht möglich, lange Zeitspannen zum Trockt-nen oder Heissverfestigen der Giessrinne nach deren Herstellung einzuräumen. Darüberhinaus ist es schwierig, den Brenner zum Erhitzen der Giessrinne vor dem Ofen genau.einzustellen. Da die. Giessrinne nach ihrer Herstellung rasch auf hohe-Tempe raturen erhitzt wird, entstehen durch des Pech oder den Teer dicke Rauchschwaden und schlechte Gerüche, welche den Arbeitsplatz vor dem Hochofen verschmutz·?-en. Ba gleichzeitig grosse Mengen von flüchtigen Bestandteilen nach allen Richtungen aus äer Giessrinne austreten, wird die Giessrinne. porös. Da die Giessrinne in Luft erhitzt wird, oxydiert und verbrennt die Oberfläche der Giessrinne, so dass ihre Festigkeit abnimmt. ' ' .

Es wurden auch Versuche unternommen, um eine Berührung der Giessrinne mit Luft während des Erhitzungsvorganges dadurch zu vermeiden, dass die Oberfläche der geformten Giessrinne mit einer Paste überzogen wird, die Kokspulver, Schamottepulver und Ton und dergleichen enthält. Da jedoch der Temperaturanstieg aufgrund der vorstehend erwähnten Situation nicht geadelt werden kann, lassen sich zufriedenstellende Ergebnisse nicht erzielen. Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei welchem einzelne Blöcke oder Abschnitte einer Giessrinne im vorhinein geformt und allmählich erhitzt werden, um die flüchtigen Bestandteile zu entfernen und die einzelnen Blöcke zu verfestigen, worauf die einzelnen Blöcke zu einer Giessrinne miteinander verbunden werden. Es ist Jedoch schwierig, ein Bindematerial zum Verbinden der einzelnen Blöcke zu finden. Die Korro-sion der Bindestellen ist beträchtlich und daruberhinaus wird zum Zusammensetzen der einzelnen Blöcke viel Arbeit benötigt.

3 C -1 U / 1 1 8 G

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Giessrinne für einen Metallschmelzofen, wie einen Hochofen, indem ein feuerfestes Material verwendet wird, das als Bindemittel eine kohlenstoffhaltige Masse mit flüchtigen Bestandteilen aufweist.

Wenn die Giessrinne aus einem keramisch gebundenen, feuerfestem Material mit einem Geraisch aus pulverförmigen, feuerfesten Materialien, wie Schamotteteilchen, feuerfestem Tonpulver als Bindemittel und Wasser hergestellt wird, ist es erforderlich, das Produkt vor seiner Verwendung zu trockne^ um das Wasser zu entfernen. Wenn die Giessrinne dagegen aus einem mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Material mit einem feuerfesten Pulver, wie einem feuerfesten Tonpulver, und einer kohlenstoffhaltigen Masse mit flüchtigen Bestandteilen als Bindemittel, wie Pech, Teer oder Harz, hergestellt wird, muss das Produkt vor seiner Verwendung verkokt ond durch allmähliches Erhitzen verfestigt werden, um die flüchtigen Bestandteile zu entfernen. Wenn der Trocknungsvorgang mit der durch Verkoken erzielten Verfestigung verglichen wird, kann folgendes festgestellt v/erden:

Beim Trocknen des keramisch gebundenen, feuerfesten Materials muss darauf geachtet werden, dass sich der Trocknungsvorgang im Inneren des Materials möglichst wenig vom Trocknungsvorgang auf der Oberfläche unterscheidet, da der Unterschied des TrocknungsVorganges zwischen dem Kern und der Oberfläche des feuerfesten Materials zu Rissen führt. Die Verdampfungsmenge des V/assers an der Oberfläche des feuerfesten Materials hängt von der Temperatur der Aussenatmosphäre (Erhitzungstemperatur), der Feuchtigkeit und der Stärke der Luftströmung ab. Der Diffusionsgrad der Feuchtigkeit innerhalb des feuerfesten Materials ändert sich in Abhängigkeit von Faktoren wie der Temperatur des feuerfesten Materials,

309884/1186

der Menge, Form und Grosse der Poren, der Temperaturdifferenz zwischen Kern und Oberfläche des feuerfesten Materials oder dom Feuchtigkeitsgehalt. Die Trocknungsbedingungen, wie das Erhitzen, müssen daher unter Berücksichtigung dieser Faktoren bestimmt werden. Da jedoch das zu entfernende Material VJasser ist, kann davon ausgegangen werden, dass der Trocknungsvorgang beendet ist, wenn die Temperatur des gesamten feuerfesten Materials mindestens 1oo°C erreicht hat, um die Feuchtigkeit an der Oberfläche zu verdampfen. Die zum Verdampfen erforderliche Zeit ist in diesem Fall verstrichen.

Die Verfestigung des mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Materials durch Verkoken wird dadurch erreicht, dass das feuerfeste Material erhitzt wird, um hierdurch die flüchtigen Bestandteile wie Pech oder Teer zu entfernen, die als Bindemittel zugegeben worden waren. Die im Pech oder Teer enthaltenen flüchtigen Bestandteile unterscheiden sich von einander durch ihre Verdampfungstemperaturen. Kresol hat- beispielsweise einen Siedepunkt von 2oo°C,Naphthalin einen Siedepunkt von 218S^ leichtes öl einen Siedepunkt von 25o°C, Phenanthren einen Siedepunkt von 34-0^mId Anthracen einen Siedepunkt von 342° C. Wenn daher das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material verkokt und verfestigt werden soll, muss das feuerfeste Material auf Temperaturen gehalten werden, bei welchen sich die einzelnen Substanzen verflüchtigen, bis diese Substanzen vollständig verdampft sind. Die Zeit, die zum vollständigen Verdampfen der flüchtigen Bestandteile in einer kohlenstoffhaltigen Masse wie Pech oder Teer erforderlich ist, die als Bindemittel für das feuerfeste Material verwendet wird, hängt von den Mengen der flüchtigen Bestandteile und von der Menge, Form ader Grosse der Poren des feuerfesten Materials ab. Der Erhitzungsgrad des mit Kohlenstoff gebunde- · nen,feuerfesten Materials wird daher unter Berücksichtigung dieser Faktoren bestimmt. Die Temperatur muss jedoch i_n

309884/1 186

Regel bis zu etwa 600⁰C unter genau geregelten Bedingungen angehoben werden. Ein Kohlenstoffprodukt mit Kohlenstoffbindung wie Elektroden wird erhitzt, nachdem ein Koksgrus um das Produkt gegeben worden ist, um eine Verformung und Oxydation während des Erhitzungsvorganges zu vermeiden.

Wenn ein feuerfestes Material, welches als Bindemittel eine kohlenstoffhaltige Masse wie Pech oder Teer mit flüchtigen Bestandteilen aufwies, durch Stampfen geformt und durch Verkoken verfestigt wurde, gab es einen grossen Gewichtsverlust, wenn das feuerfeste Material in Luft auf eine Temperatur von mindestens 3oo°C erhitzt wurde. Die Festigkeit des feuerfesten Materials nahm stark ab. Ein Gemisch aus 1o7» natürlichem Graphit, 48 % Silikonkarbid, 3o # Schamotte und 12 # Pech oder Teer als Bindemittel wurde auf eine Temperatur von nicht mehr als 2oo°C erhitzt, geknetet, in eine Form gegeben und durch Stampfen zu einem Artikel mit einem Durchmesser von 5o mm und einer Höhe von 5o mm geformt. Der Artikel wurde in Luft bei einer Temperatur zwischen 1oo°C und 1ooo°C erhitzt, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist. Ein ähnliches Versuchsstück wurde in ein Gefäss aus einem feuerfesten Material gegeben und ein Koksgrus wurde avischen das Gefäss und das Versuchsstück eingefüllt, um die Luft vom Versuchsstück fernzuhalten. Dann wurde das Versuchsstück in 4 Stunden allmählich auf 1ooo°0 erhitzt. Die gewonnenen Produkte wurde auf ihre physikalischen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

309884/ 1 1 86

Tabelle

Erhitsungs- Aufheiz- Verweil- Gewichts- ?er- Drucktemperatur zeit zeit verlust schieiss festig-(⁰C) . (Stunden) (Stunden) (#) (ml) keit _a

(kp/euQ

Porösität

.100	1	5	Vergleichsbeispiel mit	4,o	—	1,1	. 0,6	14 11,2	155 21^7
2oo	1	5	1ooo	2,9	1,1	87 15,1
5oo	1	5	6,2	2,2	45 19₇8
5oo	1	5	7,8	4,5	15 ; 52_r5
8oo	2	5	14,5	Kess	sung unmöglich
1ooo		5	16,0	Messung unmöglich
eingefülltem-	Koksgrus
6. ο	o,8

Die Aufheizzeit von 1>bis 2,5 Stunden und die Verweilzeit von 3 Stunden waren aufgrund der angenommenen Situation vorgeschrieben, in welcher die Giessrinne vor· dem Hochofen aufgebaut und mit Gas- oder Schwerölbrennem erhitzt wird. Der Verschleiss wird wie folgt gemessen: man lässt eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 2.3 inm und einer Aufschlagskraft von 8,4 kp aus einer Höhe von 4 m durch ein senkrecht stehendes Rohr mit einem Innendurchmesser von 24 mm auf die Oberfläche des Versuchsstückes fallen. Der Verschleiss der Oberfläche des VersuchsStückes wird dann in Millilitern, gemessen. Grössere Verschleisswerte zeigen einen grösseren mechanischen Verschleiss. Die Druckfestigkeit und die Porösität werden mit herkömmlichen Verfahren gemessen, die bei feuerfesten Ziegeln angewandt werden.

309684/1 186

Wenn das mit Kohlenstoff gebundene, feuterfeste Material mit Pech oder Teer als Bindemittel in Luft erhitzt wird,, wird der Gewichtsverlust bei einer Temperatur über 3oo°C und der Verschleiss über einer Temperatur von 2o©°C grosser als bei einem mit Kohlenstoff gebundenen,feuerfesten Material, das in Abwesenheit von Luft erhitzt wireU Die Druckfestigkeit erreicht ein r-Taxirau«, wenn die Teaiperatur 2oo° betragt, und rtiffl&t ab_v wenn die Temperatur unter 2oo° ließt. Die Porosität steigt mit zunehmender Temperatur. Bei einer Temperatur von 800 C oder darüber wird das Versucbjsstiiek krümmelartig und der Verscbleiss, die Zugfestigkeit und Porösität können nicht mehr gemessen werden» Dies beruht darauf, dass die rasche Erhitzung zu einem plötzlichen Verflüchtigen der flüchtigen Bestandteile im Bindemittel fuhrt und der verkokte Kohlenstoff und das zugegebene Graphit ebenfalls verbrennen·

Die Erfindung b eruht auf den Ergebnissen dieses Versuches. Die Erfindung schafft daher ein Verfahren zur Herstellung einer Giessrinne für einen Metallschmelzofen, wie einen Hochofen, bei welchem ein feuerfestes Material verwendet wird, welches als Bindemittel kohlenstoffhaltige, flüchtige Bestand-' teile enthaltende Massen wie Pech oder Teer aufweist- und

■ Φ-θ
bei welchen/sich ergebende Rinne erhitzt wird, um sie durch Verkoken ausreichend zu verfestigen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine nach dem erfindungsgeraässen Verfahren hergestellte Giessrinne

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellte Giess-

309884/1186

rinne ·

Pig. 3 eine . graphische Darstellung des Temperaturverlaufes in Abhängigkeit von der Aufheizzeit der Giessrinne gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren und

Pig. 4 eine graphische Darstellung des Temperaturver- ' laufes in Abhängigkeit von der Aufheizzeit der Giessrinne beim herkömmlichen Verfahren.

Es wird nun auf Pig. 1 Bezug genommen. Das Bezugszeichen i bezeichnet einen herkömmlichen, feuerfesten Schamottestein. Das Bezugszeicben 2 bezeichnet ein mit Kohlenstoff gebundenes, feuerfestes Material, welches als Bindemittel kohlenstoffhaltige Massen mit flüchtigen Bestandteilen aufweist· Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein keramisch gebundenes, feuerfestes Material, welches Ton als Bindemittel enthält. Ein Gasbrenner 4 dient zum Erhitzen. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Eisenmantel, der mit zunehmender Dicke des Ziegelsteins weggelassen werden kann, wenn die Giessrinne ortsfest angeordnet ist. Das kennzeichnende Merkmal der Erfindung liegt darin, dass ein feuerfestes Material mit Kohlenstoffbindung durch Stampfen zu einer Giessrinne geformt wird und die Oberfläche der Giessrinne, die mit dem flüssigen Roheisen und der flüssigen Schlacke in Berührung kommt, mit einem keramisch gebundenen, feuerfesten Material überzogen wird, das Ton als Bindemittel enthält und eine geringere Dicke hat als das zuerst erwähnte, feuerfeste Material. Das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material ist ein Gemisch aus 1o■$> natürlichem Graphit, 48 # Siliziumkarbid, 3o # Schamotte und 12 $> Pech oder Teer. Die angegebenen Prozentzahlen siid Gewichtsprozente.Das Gemisch wird dann bei einer Temperatur geknetet, die nicht über 2oo°C liegt. Das keramisch gebundene,

309834/1186

- 1ο

feuerfeste Material ist ein geknetetes Gemisch aus 7 $ natürlichem Graphit, 4o # Schamotte, 2o $> Kieselsand, 15 ^ Siliziumkarbid, 18 % Ton und V/asser. Die ,angegebenen Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke des keramisch gebundenen, feuerfesten Materials 5o ram. Das keramisch gebundene, feuerfeste Material muss die gesamte Oberfläche des mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Materials überdecken, so dass das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material nicht freiliegt. Damit jedoch die flüchtigen Bestandteile in dem mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Material entweichen können, können Austrittsporeη oder Austrittsspalten an den Stellen vorgesehen werden, die mit dem flüssigen Roheisen und der flüssigen Schlacke nicht in Berührung kommen. Die Punkte A bis D "zeigen die Stellen, an denen ein Thermoelement zum Messen der Temperatur angeordnet ist. Die Abstände dieser Punkte von der Oberfläche, an welcher das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material beansprucht wird, betragen für den Punkt A 7o mm, für den Punkt B I50 mm, für den Punkt C 2oo mm und für den Punkt D 250 mm. Der Punkt E bezeichnet ein Thermoelement, welches mit der Oberfläche des feuerfesten Materials in Berührung steht, um die Erhitzungstemperatur zu messen.

Ea wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen herkömmlichen, feuerfesten Schamottestein, das Bezugszeichen 2 ein mit Kohlenstoff gebundenes, feuerfestes Material, das Bezugszeichen 4 einen Gasbrenner zum Erhitzen und das Bezugszeichen 5 einen Eisenmantel. Die Punkte A¹ bis D¹ bezeichnen die Stellen, an denen ein Thermoelement zum Messen der Temperatur angeordnet ist. Die Abstände von der Oberfläche, an welcher das feuerfeste Material beansprucht wird, betragen für den Punkt A' 7o mm , für den Punkt B¹ I50 mm, für den Punkt C 2oo mm und für den Punkt D^f 250 mm. Der Punkt E¹ bezeichnet ein Thermoelement, welches mit der Ober-

309834/1186

fläche des feuerfesten Materials in Berührung steht, um die Erhitzungsteoperatur zu messen. Die Punkte A bis E des in Fig. 1 dargestellten, erfindungsgemässen Ausführungsbeispielsund die Punkte A¹ bis E' der in £'ig. 2 bekannten dargestellten Ausführungsform sind auf einer Linie angeordnet, welche die Beanspruchte Oberfläche des feuerfesten Materials in einem rechten Winkel schneidet.

Der Raum über dem Gasbrenner 4 wird mit einer Eisenplatte abgedeckt und der Gasbrenner wird gezündet. Dies ist jedoch in den Zeichnungen nicht dargestellt. 'Jährend das Gas abbrennt, wird der Brenner so geregelt, dass die Temp era türen an den Punkten E und E' 8oo°C betragen. Die Temperaturen an den Punkten A bis D und den Punkten A¹ bis D.¹ werden dann gemessen. Die Ergebnisse der Temperaturmessung sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Fig. 3 zeigt die Ergebnisse beira erfindungsgemässen Verfahren, während die Fig. 4 die beim herkömmlichen Verfahren erzielten Ergebnisse zeigt. Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, beträgt die Temperatur am Ausgangspunkt etwa 8o°C. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material bei erhöhten Temperaturen geknetet und in heissem Zustand gestampft wird. Wenn das herkömmliche Verfahren verwendet wird, steigen di Temperaturen an den Punkten A¹ und E¹ nach dem Zünden des Brenners steil an, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Man kann davon' ausgehen, dass der Teil, v/elcher der beanspruchten Oberfläche des feuerfesten Materials näher als der Punkt A^f liegt, rasch eine Temperatur um die 8CO⁰C erreicht. Bei dem in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemässen Verfahren dagegen ist der Temperaturanstieg des Punktes A sehr linear und der Durchschnittswert des Temperaturanstieges auf 6oo° liegt bei etwa 29 C pro Stunde. Dieser Durchschnittswert ist nur geringfügig hoher als der Durchschnittswert des Temperaturanstieges (25° pro Stunde) bei einem Erhitzen mit aufgefülltem Koksgrus. Eine Zeit

3 4/1186

lang nach dem Zünden des Brenners kann kein Temperaturanstieg festgestellt werden, da die Feuchtigkeit im keramisch gebundenen, feuerfesten Material während dieser Zeitspanne verdampft. Der Unterschied beim Temperaturanstieg zwischen dem herkömmlichen Verfahren und dem erfindungsgemässen Verfahren liegt darin, dass beim eifindungsgemässen Verfahren die Wärme allmählich auf das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material aufgrund des Wärmeübergangswiderstandes des keramisch gebundenen, feuex^festen Materials übertragen wird, da die Wärmeleitfähigkeit des keramisch .gebundenen, feuerfesten Materials, welches auf das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material'aufgestampft ist, 2 kcal/ ⁰C h beträgt, während die. Wärmeleitfähigkeit des mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Materials 4,4 kcal/°C h beträgt. Nach dem Erhitzen wurden Versuchsproben an den Punkten A, B, A¹ und B¹ entnommen. Die physikalischen Eigenschaften dieser Versuchsproben wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle "2

gesamter Verschleiss Druckfestig- Poresi-Kohlenstoff-. keit _? tat gehalt (J») ■ (kp/cm )

~- „- - -■ erfindungsgemässes	17,5	1,0 .	122	19,2
Verfahren	18,1	..1,5	1o3	17_?4
Punkt A ^: - :^:i : .			•
Punkt B '■_■ ■'·-■:■ -[\
herkömmliches	15^4 .	8,7	32	24,5
Verfahren ; : . ,	17 j 3	. 5,5	61	22.0
Punkt A^r ■-■;.-. .
Punkt B¹

309884/1186

Da der gesamte Kohlenstoffgehalt des mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Materials (Summenmenge aus Graphit, verkoktem Pech und Teer) 17 ?° beträgt, kann angenommen v/erden, dass der Punkt A beim erfindungsgemässen Verfahren im wesentlichen vollständig verkokt ist und· dass am Punkt B noch geringe Mengen an flüchtigen Bestandteilen vorhanden sind. Beim herkömmlichen Verfahren dagegen nimmt der gesamte Kohlenstoffgehalt am Punkt A¹ ab. Es wird angeommen, dass dies auf eine teilweise Oxydation und Verbrennung des Bindemittels zurückzuführen ist. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren erreichen der Verschleiss und die Druckfestigkeit ähnliche V/erte, wie dies beim Erhitzen des feuerfesten Materials nach einem Auffüllen mit Koksgrus der Pail ist. Beim erfindungsgemässen Verfahren entstehen kein Rauch und kein unangenehmer Geruch während des Erhitzungsvorganges. Die äusseren Bedingungen sind beim erfindungsgemässen Verfahren genau die gleichen wie beim bloseen Trocknen eines keramisch gebundenen, feuerfesten Materials. Beim herkömmlichen Verfahren dagegen steigt eine grosse Gasmenge von der beanspruchten Oberfläche des feuerfesten Materials auf und die Verbrennung dieses Gases in der Nähe der Oberfläche führt zu schweren, schwarzen Rauchschwaden und zu unangenehmen Gerüchen. Das Fehlen von Rauchschwaden und unangenehmen, beissenden Gerüchen beim erfindungsgemässen Verfahren beruht darauf, dass die flüchtigen Bestandteile, die allmählich von dem. mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten¹ Material aufsteigen, mit dem heissen, keramisch gebundenen, feuerfesten Material in Berührung kommen und verbrennen oder ^; zerfallen und in harmlose Gase umgewandelt werden,'die hauptsächlich aus 0O₂ bestehen. Das erfindungsgemässe Verfahren' ist daher sehr wirkungsvoll zum Erhitzen von mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Materialien. Es ist möglich, mit dem Abstechen des flüssigen Roheisens nach dem Trocknen des keramisch gebundenen, feuerfesten Materials zu beginnen und das · mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material allmählich durch

309884/1 186

copy

die Hitze des flüssigen Roheisens zu verkoken und zu verfestigen.

Versuche haben gezeigt, dass der Temperaturanstieg des mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Materials hoch ist und die Luft nicht vollkommen ferngehalten werden kann, wenn die Dicke des keramisch gebundenen, feuerfesten Materials unter 3o mm liegt. Wenn die Dicke des beanspruchten, keramisch gebundenen, feuerfesten Materials I50 mm übersteigt, ist der Wärmeübergang an das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material gering und es wird eine beträchtliche Zeit benötigt, um das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material durch Verkoken zu verfestigen. Wenn die Dicke des keramisch gebundenen, feuerfesten Materials unter I50 mm liegt, kann die Feuchtigkeit leicht verdampfen und es besteht daher keine besondere Notwendigkeit, den Brenner während des Erhitzungsvorganges zu regeln.

Das für das erfindungsgemässe Verfahren verwendbare, mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material kann irgendein feuerfestes Materials aus einem pulverförmigen Rohstoff und einem Bindemittel aus kohlenstoffhaltigen Materialien mit flüchtigen Bestandteilen sein. Der pulverförmige Rohstoff kann feuerbeständig sein. Mit Rücksicht auf die Korrosionsbeständigkeit gegen das flüssige Roheisen und die flüssige Schlacke ist es jedoch von Vorteil, zumindest einen Stoff aus ^jeder der nachfolgenden 3 Gruppen zu verv/enden. Die 1. Gruppe umfasst Schamotte, Mullit, cC-Tonerde, Kieselsand und Zirkonsand. Die 2. Gruppe umfasst Siliziumkarbid, Ferro-Silizium-Nitrid und Silizium-Nitrid. Die 3. Gruppe umfasst natürlichen Graphit, künstlichen Graphit und amorphen Kohlenstoff.

Das keramisch gebundene, feuerfeste Material wird dadurch hergestellt, dass ein pulverförmiger Rohstoff, eine Tonmasse

3098 84/1186

als Bindemittel, v/ie feuerfester Clay oder Bentonit, und Wasser miteinander gemischt werden. Der pulverförmige Rohstoff kann feuerbeständig sein. Der pulverförmige Rohstoff sollte jedoch durch das flüssige Roheisen und die flüssige Schlacke nicht so sehr, korrodiert werden, äa das keramisch gebundene, feuerfeste Material sum Abdecken des mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Materials benötigt wirö, bis das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfeste Material durch Verkoken vollständig verfestigt ist. Zur Erhöhung des Korrosionswiderstandes ist es zweckmässig, Graphit oder Siliziumkarbid zuzugeben. Wenn jedoch die Graphitmenge 2o Gev;ichts$ oder die !•!enge an Siliziumkarbid 5o Gewichts^ übersteigt, wird die Wärmeleitfähigkeit sehr hoch»

Das erfindungsgemässe '/erfahren lässt sich nicht nur aur Herstellung von Giessrinnen für Hochöfen, sondern auch zur Herstellung von Giessrin"en i,ir Metallschmelzöfen

Es wurde eine Giessrirme hergestellt, indem ein «nit Zohlev,- ?toff gebundenes, feuerfestes Material aus Io Gewichts^ ns-"ürlichem Graphit. 48 Gerichts?o Siliziumkarbid, 5o Gewichts^ Schamotte und 12Gewichts$ Pech und 2eer als Bindemittel gestampft wurde. Auf das mit Kohlenstoff gebundene, feuerfest* Material wurde ein keramisch gebundenes, feuerfestes I'ater-ial. uus 7 Gewichts^ natürlichem Graphit, 4o Gev;ichts^ Schamotte_; 2o Gewichts^ Kieselsand, 15 Gewichts¹:* Siliziumkarbid, 18 Gewichts^ Ton und V/asser mit einer Dicke von 7o mm aufgestampft:; am eine Giessrinne gemäss der Erfindung herzustellen. Die Giessrinne wurde 4 Stunden lang mit einein Gasbrenner erhitz'", ■worauf das flüssige Roheisen durch die Giessrinne hinäurchgeleitet wurde. Es konnten 8o ooo t flüssiges Roheisen ohne Reparaturarbeiten durch die Giessrinne abgestochen werden.

309884/ 1 186

Als eine Giessrinne verwendet wurde, bei deren Herstellung nur ein mit Kohlenstoff gebundenes, feuerfestes Material verwendet wurde, betrug die Menge an abgestochenem Roheisen höchstens 4-0 ooo t . Die erfindunggemässe Giessrinne war daher doppelt so haltbar wie die nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellte Giessrinne.

Es entstanden keine Rauchschwaden und beissenden Gerüche während des Erhitzens durch den Gasbrenner und nach dem Beginn des Abstechens des flüssigen Roheisens. Es konnten wie bei einer Giessrinne, die nur aus keramisch gebundenem, feuerfesten Material hergestellt wurde, sehr gute Arbeitsplattedingungen erzielt werden.

Beispiel 2

Es wurde eine Giessrinne hergestellt, indem ein mit Kohlenstoff gebundenes, feuerfestes Material aus 8 Gewichts- $> natürlichem Graphit, 4 Gewichts^ Anthrazit als amorphem Kohlenstoff, 35 Gewichts^ Siliziumkarbid, 15 Gewichts^ Ferro-Siliziumnitrid, 21 Gewichts^ Mullit, 6 Gewichts^ Zirkonsand und 11 Gewichts^ Pech und Teer gestampft wurde. Auf das mit Kohlenstoff gebundene,, feuerfeste Material wurde ein keramisch gebundenes, feuerfestes Material aus loGewichts^ natürlichem Graphit, 45 Gewichts^ Schamotte, 5 Gewichts^ Kieselsand, 2o Gewichts^ Siliziumkarbid, 2o Gewichts^ feuerfestem Ton und V/asser in einer Dicke von 1oo mm aufgestampft, um eine erfindungsgemässe Giessrinne zu bilden. Nach einem 4 stündigera Erhitzen mittels eines Gasbrenners konnten mit dieser Giessrinne ohne Reparatur 98 ooo t Roheisen abgestochen werden. Die Haltbarkeit dieser Giessrinne war mehr als zweimal so gross wie die Haltbarkeit der Giessrinne, die nur aus einem mit Kohlenstoff gebundenen, feuerfesten Material bestand und · mit welcher höchstens 45ooo tRoheisen abgestochen werden konnten,

309834/ 1186

Die Erfindung schafft also ein Verfahren zur Herstellung einer Giessrinne für einen Metallschmelzofen, wie einen Hochofen, zum Abstechen der Metallschmelze oder der flüssigen Schlacke,

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Giessrinne dadurch hergestellt, dass ein feuerfestes Material mit einer als Bindemittel dienenden kohlenstoffhaltigen Masse mit flüchtigen Bestandteilen gestampft wird und eine dünnere .Schicht eines feuerfesten Materials ausgebildet wird, welche Ton als Bindemittel auf der Oberfläche der feuerfesten Schicht enthält, die mit der Metallschmelze und der flüssigen Schlacke in Berührung steht.

Die kohlenstoffhaltige Masse kann beispielsweise Teer, Pech oder Harz sein.

Die Erfindung wurde anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert. Es liegt jedoch im Können eines Durchschnittsfachmannes, verschiedene Abänderungen und Abwandlungsformen vorzusehen, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.

309834/1186

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung von Giessrinnen für Metellschmelzöfen zum Abstechen von Metallschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Giessrinne aus einem feuerfesten Material . hergestellt wird, welches als Bindemittel eine kohlenstoffhaltige Masse mit flüchtigen Bestandteilen enthält, und dass auf die Oberfläche, die mit der Metallschmelze und der flüssigen Schlacke in Berührung kommt, ein feuerfestes Material aufgebracht wird, das Ton als Bindemittel enthält und eine Dicke hat, die geringer als die Dicke des zuerst genannten feuerfesten Materials ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des feuerfesten Materials, das Ton als Bindemittel enthält, zwischen 3o mm und Λ$ο mm liegt.

309884/ 1 1 86

Leerseite