DE2724291A1

DE2724291A1 - Waermeisoliermaterial fuer die behandlung von schmelzstahl

Info

Publication number: DE2724291A1
Application number: DE19772724291
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hayashi
Original assignee: Aikoh Co Ltd
Current assignee: Aikoh Co Ltd
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1977-05-28
Publication date: 1977-12-22
Also published as: CA1072131A; AU2565777A; AU505551B2; GB1537192A; JPS554512B2; JPS52149222A; FR2354304A1

Description

Aikoh Co., Ltd.

No. 1-39, 2-chome, Ikenohata Taito-ku, Tokyo, Japan

Wärmeisoliermaterial für die Behandlung von Schmelzstahl

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung an oder Im Zusammenhang mit Wärmeisoliermaterial für die Behandlung von Schmelzstahl.

Bei der Behandlung von Schmelzstahl, etwa bei der Anlieferung, beim Transport, beim Gießen und Herstellen eines Stahlblocks, wird anstelle eines Behälters oder eines oberen Helßabschnitts der Blockform, wo die Wärmedämmung erforderlich ist, ein Wärmeisoliermaterial verwendet. Es besteht aus einem plattenförmigen Gemisch aus 50 bis 95 Gew. 94 Feuerfestmaterialien, 0,5 bis 40 Gew.Jt anorganischer Fasermaterialien und 1 bis 10 Gew.Ji Bindemittel sowie zusätzlich aus 0,5 bis 8 Gew.Ji organischer Fasermaterialien je nach den Erfordernissen, und zwar anstelle der herkömmlichen Auskleidung, welche ausschließlich aus Feuerfestmaterialien besteht. In der Gießpfanne, im Stahlschmelzbehälter - z. B.im Bottich - im Gußblock sowie im oberen Heißabschnitt der Gußform ζ. B. wird als Hilfsmittel, das den bei ausschließlicher Verwendung von Feuerfeststeinen unzureichenden Wärmedämmungseffekt ausgleicht, eine Auskleidung verwendet. Bei der Auskleidung werden saure, neutrale oder basische Feuerfestmaterialien wie Silikatsand, Olivin, Schamotte, Sillimanit, Tonerde, Bauxit, Magnesium, gemahlene ziegel, Diatomiterde, Perlit und weitere Mineralien mit Asbest, Mineralwolle, Schlackenwolle, Kaolinfaser und ähnlichen anorganischen Fasern gemischt; wenn die Umstände es erfordern, kann dieses Gemisch auch organische Fasern wie Pulpe, Sägemehl, Baumwollflocken und sonstige Faserflocken enthalten. Das (zuletztgenannte) Gemisch wird hinzugegeben und weiter mit Bindemitteln wie Harz, Leim, Stärke, Zucker, SuIfItabwaseer, Tonerden, Wasserglas, Aluminiumphosphat und Kolloid-Kieselerde untermischt. Das Gemisch wird dann zu einer ebenen oder auch gekrümmten Platte, oder auch in Form eines runden oder rechteckigen Zylinders gepreßt. Abschließend wird es durch Trocknen verfestigt. Die anorganischen Fasern Im Gemisch wirken sich auf das gesamte spezifische Gewicht reduzierend aus; ferner verringern diese Isolierformen das Hitzevolumen, die Wärmeleitfähigkeit und Wärmeabstrahlung des Schmelzstahls. Da diese Isolierformen aus einer Substanz bestehen, in der verschiedene Silikate mit vergleichsweise niedrigem Schmelzpunkt auf natürliche Art und Weise in - 2 -

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Faserform überführt wurden bzw.In dar Silikate mit niedrigem Schmelzpunkt künstlich in Faserform überführt wurden, fehlt ihnen allerdings die nötige Feuerfestigkeit, wodurch die Feuerfestigkeit der gesamten Isolierformen herabgesetzt wird und eine Affinität zu geschmolzener Schlacke entsteht. Mit anderen Worten: der Nachteil derartiger Isolierformen besteht darin, daß sie wahrscheinlich der Erosion durch Schlacke unterworfen sind. Eine herkömmliche adiabatische Wärmedämmungsplatte stellt keine dauerhafte, sondern eine sich verbrauchende Isolierung dar, und die vorgegebene Lebensdauer bzw. Dauer der Verwendbarkeit wird durch die Lebensdauer der Düse im Stranggußbottich

begrenzt. Wird die Düse ausgetauscht, so muß gleichzeitig auch die Isolierung erneuert werden; der Zweck wird erfüllt, wenn die Düse widerstandsfähig genug ist, um eine adiabatische Wärmedämmung für die Lebensdauer der Düse zu bewirken. Da die Düse jedoch verbessert wurde, verlängerte sich ihre Lebensdauer, so daß auch eine längere Lebensdauer des adiabatischen Auskleidungsmaterials wünschenswert geworden ist. Will man die Feuerfestigkeit ohne Beeinträchtigung der Wärmedämmungseigenschaften des adiabatischen Isoliermaterials erhöhen, so ist es allerdings unmöglich, die Lebensdauer der Wärmedämmungs-Formplatte lediglich mit Hilfe der vorgenannten anorganischen Fasern zu verlängern. Diese Fasern sind nämlich nur wenig feuerfest, mit Ausnahme einiger bestimmter anorganischer Fasern; derzeit sind nur kohlenstoffhaltige Fasern bis zu einem bestimmten Grade zufriedenstellend. Der hohe Preis für kohlenstoffhaltige Fasern ist jedoch ein Nachteil; ein weiterer Nachteil besteht darin, daß je nach Stahltyp Probleme durch eine Verkohlung dieser Fasern entstehen können.

Nach vorliegender Erfindung wird ein basisches Gemisch aus bekannten Bestandteilen als metallurgisches Wärmeisoliermaterial hergestellt, d. h. aus 30 bis 95 Gew. 96 Feuerfestmaterialien, 0,5 bis 40 Gew. 96 anorganischen Fasermaterialien und 1 bis 10 Gew. 96 Bindemitteln, ferner je nach Bedarf aus 0,5 bis 8 Gew. 96 organischen Fasermaterialien; dann wird dem Gemisch 1 bis 10 Gew.96 Chromoxid (Cr₂O₅) zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit bei

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hohen Temperaturen beigegeben. Es können auch andere Feuerfestmaterialien als Chromoxid verwendet werden, die entweder an Feuerfestigkeit gleichwertig oder überlegen sind; diese sind Jedoch wenig widerstandsfähig gegen Erosion durch Schlacke und anfällig für das Brüchigwerden durch Schlacke. Zirkonium z. B. ist seiner Azidität wegen gegenüber basischer Schlacke wenig widerstandsfähig; elektrisch erschmolzene Tonerde wird wahrscheinlich durch Eisenoxid erodiert, Siliziumkarbid verbrennt in oxidierender Atmosphäre und Magnesium ist seiner Basizität wegen nicht widerstandsfähig gegen saure Schlacke. Diese Feuerfestmaterialien können also trotz ihrer großen Hitzefestigkeit durch Schlacke erodieren, so daß bei jeder Behandlung von Schmelzstahl Je nach den Stahleigenschaften andere Substanzen verwendet werden müssen. Das bei dieser Erfindung verwendete Chromoxid hat einer geringe Affinität mit Schlacke und ist kaum für Erosion anfällig, so daß die Auskleidung von Faserflächen mit Chromoxid eine Schlackenerosion verhindern, den durchschnittlichen Verschleiß an der Oberfläche des Wärmeisoliermaterials stoppen und ein plötzliches Nachlassen der mechanischen Festigkeit der Auskleidung verhindern kann, weil die ursprüngliche Materialstärke erhalten bleibt. Hierdurch werden unvorhergesehene Zwischenfälle - wie das Ablösen der Auskleidung - vermieden, was bei abnehmender Stärke der Auskleidung während des Einsatzes vorkommen kann.

Das bei dieser Erfindung verwendete Chromoxid kann - neben reinem Chromoxid - auch aus Material bestehen, das natürliche oder künstliche Chrome enthält, etwa Chrom!t, Chrom-Magnesium-Stein, Chrom-Silikastein und Chrom-Alumina-Stein oder Brennprodukte aus Chromhydroxid, die aus dem Abwasser beim Plattieren mit Chrom gewonnen werden. Sie können bei ihrer Verwendung zerkleinert werden. Als Mischverfahren für Chromoxid eignet sich Jedes Verfahren, das eine einheitliche Verteilung über die gesamte Isolierfläche bzw. eine Imprägnierung oder Verteilung auf die gesamte Fläche bewirkt, die mit der heißen Schmelze in Berührung kommt, oder aber die Imprägnierung eines Abschnitts herbeiführt, vor allem auf der gesamten Höhe desjenigen Teils, der mit der Schlacke der Stahl- - 4 -

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schmelze in Berührung kommt_;oder im oberflächennahen Bereich. Durch das Vermischen von Chromoxid mit den bekannten Bestandteilen von Wärmeisoliermaterialien ist es möglich, die Lebensdauer eines Wärmeisolierprodukts, das der Wärmedämmung bei der Behandlung von Schmelzstahl dient, zu verlängern. Ein brauchbarer Mischungsanteil liegt etwa bei 1 bis 10 % Cr₂O,. Die Beimischung von weniger als 1 % reicht nicht aus, um die mechanische Festigkeit zu steigern, auch dann nicht, wenn eine geringere Menge anorganischer Fasern in der Wärmeisdiersubstanz vorhanden ist; die Beimischung von mehr als 10 % ist nicht wirkungsvoller als 10 96.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen vorliegende Erfindung, sind jedoch nicht als limitativ für diese Erfindung anzusehen.

Für den muffenförmigen Teil zur Wärmedämmung im oberen heißen Abschnitt sowie für den Stranggußbottich wurde ein Wärmeisoliermaterial verwendet, das aus einem herkömmlichen Gemisch von 50 bis 95 Gew.% Feuerfestmaterialien, 0,5 bis 40 Gew.96 anorganischer Fasermaterialien und 1 bis 10 Gew.96 Binder bestand, dem nach Bedarf 0,5 bis 8 Gew.96 organische Fasermaterialien zugesetzt wurde; Chromoxid wurde zugegeben, um mit den Fällen vergleichen zu können, wo kein Chromoxid verwendet wurde.

(1) Muffe zur	Wärmedämmung im oberen	heißen Abschnitt
Gemisch des Muffenmaterials	Herkömmliches Material	Vorliegende Erfindung
Silikatsand	90,0 96	85,7 96
Asbest	1,5 96	1,4 96
Pulpe	3,0 96	2,9 96
Phenolharz	5,5 96	5,3 96
Chromit (30 96 in Form von Cr₂O,)	—	5,7 96 (1,4 96 in Form von Cr₂O,)

Blockform: Quadratische Bodenguß-Blockform von 9 t. Gußkopfvolu-■en: 9,5 96. Auf ein und demselben Gestell wurden Blockformen sowohl mit dem herkömmlichen Material als auch mit dem Material

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dieser Erfindung bearbeitet. Es wurde in jede siebte Blockform je Charge eingegossen.

Stärke der Muffe:

25 mm

Gewicht des an der Gieß-

kopfläche verwendeten

wärmedämmenden Materials: Thermit wärmedämmendes Material:25 kg

Zeitspanne zwischen Eingießen der Stahlschmelze und Abzug:

Temperatur des Schmelzstahls:

5 Stunden 1570° C.

Der Schmelzstahl wurde unter den vorgenannten Gußbedingungen in die Blockformen gegossen; ein Wärmedämmungsmittel wurde Über die Gießkopf-Fläche gespritzt, damit keine Veränderung am Schmelzstahl auftrat. Nach fünf Stunden wurde der Stahlguß aus der Form abgezogen und die Erosionsfestigkeit der Muffe gegen Schmelzschlacke verglichen. Man erhielt folgenden Mittelwert:

Gemisch des herkömmlichen Materials:

Gemisch nach der Erfindung:

3 mm (Erosionvolumen der Aus· kleidung)

1 mm (Erosionsvolumei der Auskleidung)

Darüber hinaus war die Schrumpfung des Gießkopfes durch Erosionsvolumen der Auskleidung um durchschnittlich 10 mm geringer als beim herkömmlichen Material.

(2) Wärmedämmendes Auskleidungsmaterial des Bottichs.

über die Feuerfeststeine des Bottichs wurde eine Auskleidung eingebracht. Dabei verglich man (i) den Fall, wo ein Wärmeisoliermaterial herkömmlicher Zusammensetzung auf dem ganzen Boden und den Seitenflächen aufgebracht war mit (ii) dem Fall, wo ein Wärmeisoliermaterial herkömmlicher Zusammensetzung auf dem Bodenabschnitt und der unteren Hälfte der Seitenwände bzw. ein Gemisch nach dieser Erfindung auf der oberen Hälfte der Seitenwände aufge-

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tragen war.

Stärke des wärmedämmenden Auskleidungsmaterials: Boden 60 mm

Seitenwände 40 mm

Temperatur des Schmelzstahls: 1610° C

Menge und Dauer der Schmelz-

stahlcharge:	600 t
	200 Minuten
Zusammensetzung des wärme dämmenden Auskleidungs materials:
Herkömmliches	Vorliegende Erfindung
Material:
Olivinsand 75,0 %	63,5 %
Mineralwolle 20,0 %	16,9 %
Natriumsilikat 5,0 %	4,5 %
Brennprodukt aus Chromschlacke (65 % in Form von Cr₂O₃)	15,1 % (etwa 10 % Form von Cr₂O₅).

Nach Einsatz des Bottichs unter den vorgenannten Bedingungen wurde die Stärke des wärmedämmenden Auskleidungsmateriala zu Vergleichszwecken kontrolliert. Es ergaben sich folgende Mittelwerte:

Erosionsvolumei der Aus kleidung

Boden: 25 mm

Unterer Abschnitt der Seitenfläche: 20 mm

Oberer Abschnitt der Herkömm-Seitenflache: liches 10 mm

Material

Material 25 mm nach der Erfindung

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Beim herkömmlichen Material tritt starke Erosion im oberen Abschnitt der Seitenfläche auf, d. h. in der Nähe der Schlackenlinie; bei einer Stärke von 10 mm kann allgemein die Gefahr einer Ablösung gegeben sein. Mit dem Gemisch nach vorliegender Erfindung tritt jedoch weniger Korrosion an der Schlackenlinie auf; außerdem kann die Behandlungszeit gestreckt werden.

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Claims

PATENTANSPRUCHE:

Ein Wärmeisoliermaterial zur Behandlung von Schmelzstahl, bestehend aus einem basischen Gemisch aus 50 bis 95 Gew.96 Feuerfestmaterialien, 0,5 bis kO Gew.Ji anorganischer Fasermaterialien und 1 bis 10 Gew.% Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß ihm 1 bis 10 Gev.% eines chromhaltigen Materials in Form von Chromoxid (CrpO,) beigegeben ist.
2. Ein Wärmeisoliermaterial zur Behandlung von Schmelzstahl nach Anspruch 1, wobei das genannte basische Gemisch zusätzlich 0,5 bis θ Gew.# eines organischen Fasermaterials enthält.
3. Ein Wärmedämmungsmaterial zur Behandlung von Schmelzstahl nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Material entweder um eine Muffe zur Wärmedämmung des Gießkopfes oder um eine wärmedämmende Auskleidung handelt.
4. Ein wärmedämmendes Material zur Behandlung von Schmelzstahl nach Anspruch 1, wobei es sich bei den chromhaltigen Materialien um reines Chromoxid, Chromit, Chrom-Magnesitstein, Chrom-Silikastein, Chrom-Tonerdestein und Brennprodukte aus Chromhydroxid handelt, die aus Abwasser bei der Chromplattierung gewonnen werden.

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