DE2523993A1 - Feuerfestes material zum reparieren von geblaeseoefen - Google Patents

Feuerfestes material zum reparieren von geblaeseoefen

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Description

  • Feuerfestes Material zum Reparieren von Gebläseöfen Die Erfindung betrifft ein feuerfestes Material in Form einer Aufschlämmung, die zum Reparieren von Hochtemperatur-Gebläseöfen zum Schmelzen oder dergl., z.B. von Gebläseöfen, die mit einem feuerfesten Material ausgekleidet sind, geeignet sind.
  • Die zum Auskleiden von Gebläseöfen verwendeten feuerfesten Ziegel sind aufgrund der absteigenden Beschickung, wobei eine Reaktion mit der Beschickung bei hohen Temperaturen erfolgt,oder durch Berührung mit Roheisen einer Erosion unterworfen. Gewöhnlich sind nach kontinuierlichem Betrieb des Gebläseofens ueber 2 oder 3 Jahre der Schaft, die Ausbuchtung und die Rast lokal beschädigt, was zu gefährlichen, weißglühenden Eisenhüllen oder Rissen auf der Hülle führt. Die beschädigten Teile müssen daher repariert werden, indem man ein feuerfestes Material eingießt und verfestigen läßt, um diese Teile vor der Hitze zu schützen.
  • Als Reparaturmaterial wird üblicherweise ein solches verwendet, das unter Verwendung eines pulverförmigen, feuerfesten Materials als Grundmaterial hergestellt worden ist. Zu diesem werden ein Bindemittel wie Natriumsilikat, Aluminiumphosphat oder Aluminiumzement und etwa 15 bis 30% Wasser als Fließmittel gegeben, um eine Aufschlämmung zu bilden, z.B. einen schleimigen Mörtel, die durch eine Pumpe eingepumpt werden kann (obgleich das zugefügte Wasser nicht nur dazu dient, dem Material eine Fließfähigkeit zu verleihen, sondern da es vermutlich auch bei Härtungs- und anderen Reaktionen teilnimmt, wird es hier jedoch der Einfachheit halber nur als Fließmittel bezeichnet, da dies sein Haupteffekt ist). Das durch eine Pumpe und durch eine Düse in das Innere des Ofens von der Außenseite der Eisenhülle eingegossene Material muß fest an der Innenwand der Eisenhülle des Gebläseofens haften und es muß härten, um die Eisenhülle vor der Hitze im Ofen zu schützen.
  • Die derzeit verwendeten Reparaturmaterialien aus der obengenannten Masse haften zwar fest an der Eisenhülle,um bei Normal-Temperaturen oder bei Temperaturen unterhalb 2000C ihre Aufgabe zu erfüllen, sie haften jedoch bei hohen Temperaturen von mehr als 3000C nicht mehr an der Eisenhülle. Dies ist auf die Verwendung von Wasser als Fließmittel zurückzuführen. Wenn ein solches Reparaturmaterial mit der Eisenhülle bei hohen Temperaturen oberhalb 2000 C in Kontakt gebracht wird, dann wird die Oberfläche der Eisenhülle sofort mit einem Dampffilm bedeckt, der verhindert, daß das Reparaturmaterial an der Eisenhülle haftet. Da weiterhin Wasser durch Verdampfung verlorengeht, können die Hydratisierungsreaktionen, die zur Härtung der Reparaturmaterialien erforderlich sind, nicht fortschreiten, und der Effekt, daß das Reparaturmaterial sich beim Härten an die Eisenhülle anhaftet, kann nicht mehr erzielt werden. Es ist daher die derzeitige übliche Praxis, die Temperatur der Eisenhülle unterhalb 2000C zu halten, indem man Wasser auf die Außenobgrflächr der Eisenhülle sprüht oder Wasserdampf in das Innere des Ofens einbläst oder indem man einen Kühizylinder vorsieht. Diese Methoden sind jedoch nicht zweckmäßig, da hierdurch möglicherweise eine Abkühlung des Ofens bewirkt wird.
  • Ziel der Erfindung ist es nun, ein feuerfestes Material zum Reparieren von Hochtemperaturgegenden von Gebläseöfen zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der bekannten Reparaturmaterialien nicht mehr besitzt und das es ermöglicht, die Reparatur ohne weiteres durchzuführen. Die erfindungsgemäßen feuerfesten Materialien bestehen aus 100 Gew.Teilen eines Grundmaterials, das hauptsächlich ein pulverförmiges, feuerfestes Material darstellt, 4 bis 40 Gew.Teilen eines als Bindemittel zugesetzten, bituminösen Materials und 10 bis 35 Gew.Teilen eines als Fließmittel zugesetzten, flüssigen Öls.
  • Das genannte pulverförmige, feuerfeste Material ist praktisch das gleiche, wie das übliche Mörtelgrundmaterial. Beispiele hierfür sind: feuerfeste Aluminat-, Kiesel-, Magnesit- und Chrommaterialien, insbesondere SiO2, Al203, MgO, Cm203, ZrO2, CaO und FeO, sowie Gemische aus zwei oder mehreren dieser Substanzen. Zusätzlich kann es 0,5 bis 5,0 Gew.Teile eines Mineralpulvers, z.B. Eisenerzpulver und Kokspulver oder faserartige Metalle oder anorganische Substanzen, enthalten.
  • Es kann weiterhin 0,2 bis 6,0 Gew.Teile eines Bindemittels, z.B. von Al203-Zement, wasserfreiem Silikat, Bentonit oder Ton enthalten.
  • Das bituminöse Material besteht entweder aus Kohlenteerpech oder Petroleum- bzw. Erdölpech. Erforderlichenfalls kann Kohlenteer oder Asphalt in fester oder flüssiger Phase zugesetzt werden. Es wird im Bereich von 4 bis 40 Gew.Teilen, bezogen auf 100 Gew.Teile des Grundmaterials, verwendet. Wenn der Anteil weniger als 4 Gew.Teile beträgt, dann ist der Bindeeffekt des Grundmaterials nicht ausreichend, so daß keine festen Reparaturstellen gebildet werden können. Wenn andererseits der Gehalt über 40 Gew.Teile ansteigt, dann führt dies zu keiner Verbesserung, sondern vielmehr zu einer Schwächung der Reparaturstellen.
  • Die obengenannten bituminösen Materialien sollten Erweichungspunkte im Bereich von 70 bis 2500C haben. Dies ist erforderlich, damit Reparaturschichten gebildet werden, die in Stellen bei Temperaturen um 5000C oder darüber festhaften.
  • Ähnlich wie das Grundmaterial wird das bituminöse Material in Form eines Pulvers mit einer durchschnittlichen Korngröße von nicht mehr als 3 mm verwendet, damit ein Betrieb der Pumpe ermöglicht wird. Es ist möglich, verschiedene bituminöse Materialien selektiv zu mischen, um eine Anpassung an die Temperatur der Eisenhülle vorzunehmen, vorausgesetzt, daß der Erweichungspunkt des resultierenden Gemisches im Bereich zwischen 70 und 2500C liegt. Auf diese Weise können die Bereiche der Haftung und der Härtungstemperatur erhöht werden, und es ist auch möglich, Situationen genüge zu tun, bei denen die Temperatur der Eisenhülle nicht gleichförmig ist.
  • Das flüssige Öl, das als Fließmittel dient, wirkt als Dispergierungsmedium für das Grundmaterial und das Bindemittel und es gestattet, daß das ganze System von einer Düse durch eine Pumpe in die Reparaturteile eingegossen wird. Beispiele hierfür sind Schweröle oder Mittelöle, Fischöle wie Walöl und Sardinenöl oder Pflanzenöle wie Rapsöl, Sojabohnenöl und Leinsamenöl. Damit es seine Funktion erfüllt, beträgt sein Anteil ungefähr zwischen 10 und 35 Gew.Teilen. Zu dem flüssigen Öl können solche wärmehärtenden Syntheseharze wie Phenol-, Furan-, Urethan- und Epoxyharze, solche thermisch erweichenden Syntheseharze wie Vinylchlorid-, Polyäthylen- und Polystyrolharze oder Naturharze wie Kolophonium gegeben werden.
  • Wenn das erfindungsgemäße feuerfeste Reparaturmaterial in das Innere der Eisenhüllse bei einer Temperatur oberhalb 2000C durch eine Düse (wie sie z.B. in den ofiengelegten Unterlagen der -japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 29902/1975 beschrieben ist), durch eine Pumpe (bei einem maximalen Pumpdruck von 30 kg/cm2, einer Pumpkapazität von 200 1/min und einer erforderlichen Betriebskraft von 7,5 kW) eingegossen wird, so wird das Bindemittel erweicht oder geschmolzen, um das Grundmaterial und das Mineralpulver zu umhüllen und dieses fest an die Eisenhülle anzuheften. Während das Bindemittel und das Fließmittel teilweise verbrannt bzw. verdampft werden, liegt der Hauptteil der verbrannten bzw. verdampften Stoffe in Gasform mit dem resultierenden Gas innerhalb des Gebläseofens vor, wodurch zu der Reduktion des Erzes beigetragen wird. Diese verbrennbaren bzw. verdampfbaren Materialien können in die Hochtemperaturatmosphäre in dem Ofen praktisch in nichtverbranntem Zustand aufgrund des niedrigen Sauerstoffpartialdrucks im Ofen eingeführt werden. Da weiterhin das erfindungsgemäße feuerfeste Reparaturmaterial kein Wasser enthält, wird kein Dampffilm zum Kontaktzeitpunkt mit der Hochtemperatureisenhülle gebildet. Somit wird die Haftung des feuerfesten Materials an der Eisenhülle nicht verhindert und die Haftungsfestigkeit ist genügend hoch.
  • Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.
  • Beispiel 1 Zwei verschiedene Peche, nämlich Pech A und Pech B gemäß den Tabellen I und II, als Bindemittel und ein Schweröl A als Fließmittel gemäß Tabelle II wurden zu 100 Gew.Teilen eines pulverförmigen, feuerbeständigen Aluminatmaterials gegeben, wodurch verschiedene feuerfeste Reparaturmaterialien erhalten wurden.
  • Tabelle I Bituminöses Material Erweichungstemperatur Schmelztemperatur A 600C 1200C B 2200 C 2600C Diese Materialien wurden auf Eisenplatten, die bei der in Tabelle II angegebenen Temperatur gehalten wurden, zu einer Dicke von 5 cm durch eine Düse und eine Pumpe gegossen, um die Haftung und die Druckfestigkeit zu messen. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle- II zusammengestellt.
  • Tabelle II
    Haftung Druckfestig-
    keit(kg/cm2)
    Temperatur der Eisenhülle
    ( °C) 100 300 500 700 100 300 500 700
    Vergleichsprobe x x x 60 23 15 10
    Binde- Flüssiges
    mittel Öl (Gew.-
    (Gew.- Teile)
    Teile)
    Probe Nr.1
    (Pech A) 25 24 o o o + 81 52 26 6
    Probe Nr.2
    (Pech B) 25 24 o o o o 3 30 64 66
    Probe Nr.3
    (Pech B) 8 15 o o o o 1 22 48 50
    Probe Nr.4
    (Pech B)- 35 30 o o o o 5 40 70 73
    o = gute Haftung; + = schwache Haftung; x = keine Haftung + Die Vergleichsprobe ist ein flüssiges, feuerfestes Material, das aus einem feuerfesten Aluminatpulver besteht und das Natriumsilikat als Härtungsmittel und 180/0 Wasser als Fließmittel enthält.
  • Aus Tabelle II wird ersichtlich, daß die feuerfesten Materialien mit Pech B als Bindemittel gemäß der Erfindung sowohl hinsichtlich der Haftung als auch der Druckfestigkeit der Probe mit Pech A, dessen Erweichungspunkt außerhalb des Rahmens der Erfindung liegt, and auch gegeniaber der Vergleichsprobe weitaus überlegen sind.
  • Beispiel 2 Es wurde ein Reparaturmaterial hergestellt, indem 100 Gew.-Teile eines feuerfesten, pulverförmigen Aluminatmaterials als Grundmaterial, 25 Gew.Teile Pech B gemäß Beispiel 1 als Bindemittel und 24 Gew.Teile Schweröl A gemäß Beispiel 1 als Fließmittel vermischt wurden. Das Reparaturmaterial wurde in die Eisenhülle eines Gebläseofens mit einem Volumen von 1350 m3 gegossen. Die Restwanddicke des Eisenhüllenteils beim Eingießen des Reparaturmaterials hatte 0 bis 50 mm betragen und die Temperatur dieses Teils betrug 400 bis 5000C. Das Reparaturmaterial wurde durch eine Düse mit einer Pumpe durch ein gebohrtes Gußloch eingegossen. Etwa nach einem Monat Betrieb nach Eingießen des Reparaturmaterials wurde die Wanddicke gemessen. Die gemessene Restwanddicke betrug 200 bis 350 mm. Darüberhinaus wurde die Oberflächentemperatur der Eisenhülle als unterhalb 1000 C gemessen.
  • Beispiel 3 Ein feuerfestes Reparaturmaterial, hergestellt durch Vermischen von 75 Gew.Teilen eines feuerfesten Aluminatpulvers, 15 Gew.Teilen Pech C (mit einem Erweichungspunkt von 2000C) 10 Gew.Teilen Pech D (mit einem Erweichungspunkt von 850C) und 22 Gew.Teilen Schweröl A, wurde durch eine Düse durch die Pumpe eingegossen und gehärtet, wodurch eine Reparaturschicht mit einer Dicke von 60 cm gebildet wurde. Als Ergebnis wurde die Oberflächentemperatur der Eisenhülle auf unterhalb 1000C verringert.

Claims (12)

  1. Patentansprüche
    Feuerfestes Material zum Reparieren von Gebläseöfen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 100 Gew.Teilen eines Grundmaterials, das hauptsächlich aus einem pulverförmigen, feuerfesten Material zusammengesetzt ist, 4 bis 40 Gew.-Teilen eines bituminösen Materials, das als Bindemittel dient, und 10 bis 35 Gew.Teilen eines flüssigen Öls, das als Fließmittel dient, besteht.
  2. 2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweichungspunkt des bituminösen Materials zwischen 70 und 250°C liegt.
  3. 3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige, feuerfeste Material vorwiegend SiO2, Al20, MgO, Cr203, ZrO2, CaO und/oder FeO enthält.
  4. 4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige, feuerfeste Material 0,5 bis 5,0 Gew.Teile pulverförmiges Eisenerz enthält.
  5. 5. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige, feuerfeste Material 0,5 bis 5,0 Gew.Teile Metallfasern enthält.
  6. 6. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige, feuerfeste Material 0,5 bis 5,0 Gew.Teile faserförmige anorganische Substanzen enthält.
  7. 7. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige, feuerfeste Material 0,2 bis 6,0 Gew.Teile Tonerdezement, wasserfreies Silikat, Bentonit und/oder Ton als Bindemittel enthält.
  8. 8. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bituminöse Material in festem Zustand vorliegt.
  9. 9. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bituminöse Material in flüssigem Zustand vorliegt.
  10. 10. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Öl ein Mineralöl wie Schweröl, Naphtha, Naphthalinöl und/oder Anthracenöl, ein Fischöl wie Walöl und/oder Sardinenöl und/oder ein Pflanzenöl wie Rapsöl, Sojabohnenöl und/oder Leinsamenöl ist.
  11. 11. Material nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Öl 0,1 bis 10 Gew.Teile mindestens eines wärmehärtenden synthetischen Harzes, z.B. eines Phenol-, Furan-, Urethan- oder Epoxyharzes, eines wärmeerweichenden synthetischen Harzes wie eines Vinylchlorid-, Polyäthylen-oder Polystyrolharzes und/oder eines Naturharzes wie Kolophonium enthält.
  12. 12. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 100 Gew.Teilen Grundmaterial, 8 bis 35 Gew.Teilen bituminöses Material und 15 bis 35 Gew.-Teilen flüssiges Öl zusammengesetzt ist.
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