DE2519181A1 - Slag resisting coating for steel works furnace or ladle refractories - is formed by plasma spraying on a vitrified oxide film - Google Patents

Slag resisting coating for steel works furnace or ladle refractories - is formed by plasma spraying on a vitrified oxide film

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Abstract

The stoppers for the bottom holes of steel casting ladels and other heavy-duty linings of steel works appliances which are exposed to the attack of metallurgical slags are made of sections of fired refractories. Their outside surface is coated by a plasma spraying method with vitrified protective cover of slag-resistant material such as of a low-iron calcined magnesite or other highly fire resisting oxides. Elements which have been treated in this way have a much better slag resistance without costing as much as basic qualities of firebricks or those with a very high alumina content. The beneficial properties of fireclay (low heat conductivity) have been retained.

Description

Verfahren zur Herstellung von dem Angriff insbesondere metallurgischer Schlacken ausgesetzten Gegenständen,beispielsweise Auskleidungssteinen von Stahlwerksöfen. Process for the production of the attack in particular metallurgical Objects exposed to slag, for example lining stones for steel mills.

Unter dem Begriff 11Stahlwerksverschleißmaterial11 werden im Rahmen der Erfindung alle Feuerfest-Materialien verstanden, die längere Zeit dem Angriff aggressiver, flüssiger Schlacken ausgesetzt sind, z.B. Auskleidungssteine für Roheisen- und Stahlpfannen, Stopfenstangenrohre, Auskleidungssteine für Schlackenabstiche an Hochöfen, Kupolöfen und anderen Öfen, sowie Auskleidungssteine für Abstichrinnen von Siemens-Martin-dfen und anderen Stahlerzeugungsö fen.The term 11 steel mill wear material11 is used in the context of of the invention understood all refractory materials that could be attacked for a long time are exposed to aggressive, liquid slag, e.g. lining stones for pig iron and steel pans, stopper rod tubes, lining blocks for slag tapping on blast furnaces, cupolas and other furnaces, as well as lining stones for tapping channels from Siemens-Martin-dfen and other steelmaking furnaces.

Bisher war es in der Regel üblich, für diese Einsatzgebiete Feuerfest-Materialien auf Schamottebasis einzusetzen, die den Qualitätsforderungen des Stahl-Eisen-Werkstoffblattes 910/64, "Eigenschaften feuerfester Steine", 1. Ausgabe, August 1964, Tafel 1, "Anhaltswerte für die Eigenschaften von Steinen für Roheisenpfannen und Stahlpfannen" und Tafel 2 "Anhaltswerte für Eigenschaften von Schamottesteinen der Klasse A" entsprechen.Up to now it was usually customary to use refractory materials for these areas of application to be used on a firebrick basis that meets the quality requirements of the steel-iron material sheet 910/64, "Properties of refractory bricks", 1st edition, August 1964, panel 1, "Reference values for the properties of stones for pig iron pans and steel pans "and table 2 "Reference values for the properties of class A firebricks".

Zum Teil bestehen für bestimmte Stahlwerksverschleißformate z.3* Stopfenstangenrohre, Trichterrohre, Schlackenabstichsteine, keine Qualitätsnormen . Die im Stahl-Eisen-Werkstoff-Blatt festgelegten Qualitätsvorschriften werden in vielen Fällen den erhöhten Beanspruchungen nicht mehr gerecht, die durch die Entwicklung und Einführung neuer Stahlherstellungs- und Stahlbehandlungsverfahren entstanden sind. Das Aufkommen neuer Stahlherstellungsverfahren, z.B. LD-Konverter und neuer Stahlbehandlungsverfahren, z.B. Vakuumentgasung und Spülgasverfahren, hatte allgemein höhere Herstellungs- und Abstich-Temp aturen sowie längere Verweilzeiten des flüssigen Stahles in der Pfanne zur Folge und damit längere Dauer der Schlackeneinwirkung auf das FeueSest-Material.In some cases there are 3 * stopper rod tubes for certain steel mill wear formats, Funnel pipes, cinder blocks, no quality standards. The one in the steel-iron material sheet Established quality regulations are in many cases the increased demands no longer do justice to the problems caused by the development and introduction of new and steel treatment processes have emerged. The advent of new steelmaking processes, e.g. LD converter and new steel treatment processes, e.g. vacuum degassing and Purge gas process, generally had higher manufacturing and tapping temperatures as well Longer residence times of the liquid steel in the ladle result and thus longer Duration of the slag action on the FeueSest material.

Um diese höhere Verschleißbeanspruchung zu beherrschen, wurden grundlegende Qualitätsänderungen am feuerfesten Stahlwerksverschleißmaterial vorgenommen. An Stelle der bisher verwendeten Schamottesteine wurden dafür hochtonerdehaltige oder basische Werkstoffe eingesetzt. Da in diesen Fällen der ganze Stein aus diesen hochwertigen Werkstoffen bestand, war mit dieser Qualitätsänderung eine wesentliche Kostenerhöhung pro Tonne Stahl verbunden. Neben der Kostenerhöhung brachte die Verwendung hochwertiger Rohstoffe auch gewisse Veränderungen der physikali schen Eigenschaften der Steine mit, die zum Teil nicht erwünscht waren. So tritt allgemein bei Verwendung von hochtonerdehaltigen und basischen Steinen gegenüber Schamottesteinen eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ein, die z.B. bei Stopfenstangenrohren zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung an der eigentlichen Stopfenstange führt, die dann durch Anbringen aufwendiger Kühlungen wieder abgebaut werden muß.In order to cope with this higher wear and tear, basic Quality changes made to the refractory steel mill wear material. At Instead of the fireclay bricks used up to now, high alumina or basic materials are used. Because in these cases the whole stone is made of these high quality Materials, this change in quality was a significant increase in costs connected per ton of steel. In addition to the cost increase brought the use of higher quality Raw materials also have certain changes in the physical properties of the stones with, some of which were not wanted. So generally occurs when using high alumina and basic bricks compared to fireclay bricks increase the thermal conductivity which, for example, lead to an undesirable temperature increase in stopper rod tubes leads to the actual stopper rod, which is then applied by applying complex cooling must be dismantled again.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Stahlwerksverschleißmaterialien zu schaffen, die gegenüber der bisher handelsüblichen Qualität eine höhere Verschlackungsbeständigkeit besitzen, ohne jedoch eine so hohe kostenmäßige Belastung pro Tonne Stahl mit sich zu bringen, wie es der Einsatz von reinen, hochtonerdehaltigen oder basischen Qualitäten zwangsläufig mit sich bringt, und dabei die an sich günstigen Eigenschaften der Schamotte-Qualität, z.B. die niedrige Wärmeleitfähigkeit, weitgehend beizubehalten.The invention has the task of producing steel mill wear materials to create that compared to the previously commercially available quality have a higher slagging resistance, but without such a high cost Load per ton of steel with it, as is the use of pure, high-alumina or basic qualities inevitably brings with it, and the favorable ones in themselves Characteristics of the chamotte quality, e.g. the low thermal conductivity, to a large extent to maintain.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung davon aus, daß durch die Offenlegungsschrift 1 771 733 bereits der Versuch bekannt geworden ist, die Schlackenbeständigkeit von Stahlwerksverschleißmaterial durch Aufpressen oder Aufgießen von schlakkenbeständigem Material mit Hilfe von Blech- oder Papprohren zu verbessern, jedoch hat sich dieses bekannte Verfahren in der Praxis als wenig brauchbar erwiesen, weil es einmal verhältnismäßig umständlich und aufwendig war, zum anderen die hierdurch erreichten überzüge nicht die erforderliche und erstrebte Widerstandsfähigkeit gegen Schlackenangriff aufwiesen und darüber hinaus auch das Verfahren mit hohen Kosten verbunden war, weil sich nur verhältnismäßig dicke Uberzugsschichten von 30 mm und mehr herstellen ließen.To solve this problem, the invention assumes that through the laid-open specification 1 771 733 has already become known the attempt that Slag resistance of steel mill wear material by pressing or pouring on to improve slag-resistant material with the help of sheet metal or cardboard tubes, However, this known method has proven to be of little use in practice, because on the one hand it was relatively cumbersome and time-consuming, on the other hand it was because of it coatings did not achieve the required and desired resistance to Exhibited slag attack and, moreover, the process with high costs was connected because there were only relatively thick coating layers of 30 mm and had more produced.

Die Erfindung geht dementsprechend aus von einem Verfahren zur Herstellung von dem Angriff metallurgischer Schlacken ausgesetzter Gegenstände durch überziehen von handelsüblichem Stahlwerksverschleißmaterial, beispielsweise Stopfenstangensteinen, mit einer schmelzflüssigen, schlackenbeständigen Schutzschicht d besteht im wesentlichen darin, daß gebrannte Steine aus üblichem Stahlwerksverschleißmaterial auf dem Wege des Plasmaspritzverfahrens mit einer schmelzflüssigen Schutzschicht aus schlackenbeständigem Material überzogen werden. Das Plasmaspritzverfahren ist an sich für die Aufbringung von Korrosionsschutzschichten auf metallene Gegenstände bekannt. Bei der Anwendung dieses Plasmaspritzverfahrens für die Zwecke der Erfindung werden die hochfeuerfesten Stoffe in einem Plasma-entladungsbogen kurzzeitig auf ca. 35.0000 C erhitzt und dann auf die zu schützende Fläche aufgetragen. Durch diese hohe Temperatur des Plasmaentladungsbogens wird das feuerfeste Oxid völlig aufgeschmolzen und frisch im schmelzflüssigen Zustand auf den gebrannten Stein aufgetragen. Hier erstarrt die Schmelze und es kristallisiert sich das feuerfeste Oxid aus. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es dabei von entscheidender Bedeutung, daß es hierbei möglich ist, einen sogenannten monolithischen Überzug auf der zu schützenden Fläche zur Ausbildung zu bringen. Der Vorteil eines monolithischen Schutzüberzuges besteht darin, daß Bindung wie Grundkorn sowohl chemisch als auch mineralogisch aus einer einzigen Verbindung besteht. Diese Verbindung kann je nach dem verwendeten Feuerfest-Rohstoff ein Oxid, ein Silikat oder ein Spinell sein. Durch diesen monolithischen Aufbau der Schutzschicht wird eine hohe Schlackenbeständigkeit erreicht.The invention is accordingly based on a method of production by coating objects exposed to attack by metallurgical slag of commercially available steel mill wear material, for example stopper rod stones, with a molten, slag-resistant protective layer d essentially consists in the fact that burned stones from common steel mill wear material on the way the plasma spray process with a molten protective layer made of slag-resistant Material to be coated. The plasma spray process in and of itself is for application of corrosion protection layers on metal objects. In the application this Plasma spray processes for the purposes of the invention are the highly refractory materials briefly heated in a plasma discharge arc to approx. 35.0000 C and then on applied to the surface to be protected. Because of this high temperature of the plasma discharge arc the refractory oxide is completely melted and fresh in the molten state applied to the fired stone. Here the melt solidifies and it crystallizes the refractory oxide. For the purposes of the present invention it is included of crucial importance that it is possible here, a so-called monolithic Bring coating on the surface to be protected for training. The advantage of one monolithic protective coating consists in the fact that the bond and the base grain are both chemical and mineralogically consists of a single compound. This connection can Depending on the refractory raw material used, an oxide, a silicate or a spinel be. This monolithic structure of the protective layer results in a high level of slag resistance achieved.

Rohstoffe für die Schutzschicht nach der Erfindung sind hochfeuerfeste,basische,tonerdehaltige oder zirkonhaltige Oxide, Spinelle oder Silikate. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, bei sehr aggressiven hochbasischen Schlacken das basisch Oxid MgO in Form eines reinen, eisenarmen Sintermagnesites zur Anwendung zu bringen.Raw materials for the protective layer according to the invention are highly refractory, basic, alumina-containing or zirconium-containing oxides, spinels or silicates. In particular, it has been found to be advantageous proven to be the basic oxide MgO in the form of very aggressive, highly basic slags to bring a pure, low-iron sintered magnesite to use.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführung wird die Erfindung in der Weise verwirklicht, daß zwei Schutzschichten übereinander' auf die Steine aufgebracht werden. Hierbei wird der ersten Schutzschicht die Aufgabe einer Verbindungsschicht zwischen der-äusseren eigentlichen Widerstandsschicht und dem Steinmaterial zugewiesen. Hierbei kann beispielsweise und vorteilhaft zunächst eine Grundschicht aus einer Spinell-Verbindung und darauf eine hochfeuerfeste Oxidschicht auf die gebrannten Steine aufgebracht werden.According to a particularly preferred embodiment, the invention is shown in the way realizes that two protective layers on top of each other are applied to the stones will. Here, the first protective layer has the function of a connecting layer assigned between the actual outer resistance layer and the stone material. In this case, for example and advantageously, a base layer can initially consist of a Spinel compound and on top of it a highly refractory oxide layer the fired stones are applied.

Ein wesentlicher Vorschlag der Erfindung besteht noch in der bewußten Bemessung der Stärke des jeweiligen Uberzuges. Diese Stärke wird etwa 0,5 mm gewählt. Bei zweischichtigem Überzug wird die Grundschicht in einer Dicke von etwa 0,2 mm und die Deckschicht in einer Dicke von etwa 0,3 mm aufgebracht, so daß sich wiederum eine Gesamtstärke der Schutzschicht von etwa 0,5 mm ergibt. Dabei hat sich herausgestellt, daß schon mit derart dünnen Schutzschichten ein ausreichend widerstandsfähiger Überzug gegen Schlackenangriff ausgebildet werden kann, welcher auch mechanisch den auftretenden Wärmedehnungen und Wärmebeanspruchungen gewachsen ist.An essential proposal of the invention consists in the conscious one Measurement of the thickness of the respective coating. This thickness is chosen to be about 0.5 mm. In the case of a two-layer coating, the base layer is about 0.2 mm thick and the top layer applied in a thickness of about 0.3 mm, so that again gives a total thickness of the protective layer of about 0.5 mm. It turned out that that even with such thin protective layers a sufficiently resistant coating can be formed against slag attack, which is also mechanically the occurring Thermal expansions and thermal loads has grown.

Gegenstand der Erfindung sind fernerhin feuerfeste Steine für die Stahlwerksindustrie, welche zumindest an ihren dem Schlakkenangriff ausgesetzten Flächen mit einem Überzug gemäß der Erfindung versehen werden. Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist das Überziehen von Stopfenstangensteinen und Stopfenstangenkalotten im Wege der Vorschläge der Erfindung.The invention also relates to refractory bricks for Steel mill industry, which at least exposed to the slag attack Surfaces are provided with a coating according to the invention. A particularly preferred one Field of application of the invention is the covering of stopper rod stones and Stopper rod domes by way of the proposals of the invention.

In der Zeichnung ist die Erfindung an dem Ausführungsbeispiel einer Stopfenstange für eine Gießpfanne oder dergleichen veranschaulicht. Es bezeichnet 1 den inneren Stangenkern, 2 die übereinander auf dem Stangenkern 1 aufgefädelten Stopfenstangenrohrabschnitte und 3 die Kalotte. Stopfenstangenrohrabschnitte 2 und Kalotte 3 sind an ihrer Aussenwandung mit einer Überzugsschicht 4 nach der vorliegenden Erfindung überzogen.In the drawing, the invention is based on the exemplary embodiment Illustrates stopper rod for a ladle or the like. It denotes 1 the inner rod core, 2 the one threaded onto the rod core 1 Stopper rod tube sections and 3 the dome. Stopper rod tube sections 2 and Dome 3 are on their outer wall with a coating layer 4 according to the present Invention covered.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Aufbringens von Schutzschichten auf handelsübliches Stahlwerksverschleißmaterial werden insbesondere folgende Vorteile erreicht: 1. Verbesserung der Schlackenbeständigkeit gegenüber normalen Schamottequalitäten.With the method according to the invention of applying protective layers on commercially available steel mill wear material in particular achieved the following advantages: 1. Improvement of the slag resistance to normal chamotte qualities.

2. Längere Haltbarkeit und damit verbundene Kostensenkung pro Tonne Stahl.2. Longer shelf life and associated cost reduction per ton Stole.

3. Höhere Betriebssicherheit, die besonders bei Stopfenstangenrohren, die aggressiven Schlacken ausgesetzt sind, von größter Bedeutung ist.3. Higher operational safety, which is particularly important for stopper rod tubes, that are exposed to aggressive slags is of the utmost importance.

4. Wesentliche Kostenersparnisse pro Tonne Stahl gegenüber dem Einsatz von Feuerfest-Material, das ganz aus reinen Hochwert-Werkstoffen besteht.4. Significant cost savings per ton of steel compared to use of refractory material that consists entirely of pure high-quality materials.

Sämtliche in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung veranschaulichten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All mentioned in the description and illustrated in the drawing technical details are important for the invention.

Claims (10)

PATENTANSPRUCHEPATENT CLAIMS 1. Verfahren zur Herstellung von dem Angriff metallurgischer Schlacken ausgesetzter Gegenstände durch Überziehen von handelsüblichem Stahlwerksverschleißmaterial, beispielsweise von Stopfenstangensteinen, mit einer schmelzflüssigen, schlackenbeständigen Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß gebrannte Steine aus üblichem Stahlwerksverschleißmaterial auf dem Wege des Plasmaspritzverfahrens mit einer schmelzflüssigen Schutzschicht aus schlackenbeständigem Material überzogen werden. 1. Process for the production of attack metallurgical slags exposed objects by coating of commercially available steel mill wear material, for example of stopper rod bricks, with a molten, slag-resistant Protective layer, characterized in that burned stones are made from normal steel mill wear material by way of the plasma spray process with a molten protective layer be coated from slag-resistant material. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlackenbeständige Schutzschicht nur auf der dem Schlackenangriff ausgesetzten Seite auf die Steine aufgebracht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the slag-resistant Protective layer only on the side exposed to the slag attack on the stones is applied. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schlackenbeständige Schutzschicht aus hochfeuerfesten Oxiden besteht. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the slag-resistant protective layer consists of highly refractory oxides. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung des basischen Oxids MgO, vorzugsweise in Form eines eisenarmen Sintermagnesits als Überzugsmaterial. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized by the Use of the basic oxide MgO, preferably in the form of a low-iron sintered magnesite as a coating material. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnest, daß zwei Schutzschichten übereinander auf die Steine aufgebracht werden. 5. The method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that that two protective layers are applied to the stones on top of each other. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Grundschicht aus einer Spinell-Verbindung und darauf eine hochfeuer-; feste Oxidschicht auf die gebrannten Steine aufgebracht wird. 6. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that initially a base layer made of a spinel compound and on it a high fire; solid oxide layer applied to the fired stones will. 7.Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug in einer Stärke von vorzugsweise 0,5 mm aufgebracht wird-.7. The method according to one or more of the preceding claims, through this characterized in that the coating is applied in a thickness of preferably 0.5 mm will-. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweischichtigem Aufbau der Schutzschicht die Grundschicht in e-iner Dicke von etwa 0,1 bis 0,2 mm und die Deckschicht in einer Dicke von etwa 0,3 mm aufgebracht wird.8. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the case of a two-layer structure of the protective layer, the base layer in a thickness of about 0.1 to 0.2 mm and the cover layer in a thickness of about 0.3 mm is applied. 9. Feuerfester Stein für die Stahlwerksindustrie, dadurch gekennzeichnet, daX er zumindest an seinen dem Schlackenangriff ausgesetzten Flächen mit einem Überzug gemäß der Ansprüche 1 bis 8 versehen ist.9. Refractory brick for the steelworks industry, characterized in that that it has a coating, at least on its surfaces exposed to the attack of slag according to claims 1 to 8 is provided. 10. Stopfenstangenstein und Stopfenstangenkalotte, gekennzeichnet durch einen in der -Zusammensetzung und auf dem Wege der Ansprüche 1 bis 4 aufgebrachten Überzug.10. Stopper rod block and stopper rod dome, marked by one in the composition and by way of claims 1 to 4 applied Coating.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2820684A1 (en) * 1977-05-13 1978-11-30 Vysoka Skola Chem Tech PROCESS FOR CONNECTING AT LEAST TWO CERAMIC MATERIALS

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