DE2809196A1

DE2809196A1 - Leitung fuer fluessiges metall enthaltende fliessende materialien und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2809196A1
Application number: DE19782809196
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Oxyd Keramik & Co KG GmbH
Current assignee: Oxyd Keramik & Co KG GmbH
Priority date: 1978-03-03
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1979-09-06

Description

"Leitung für flüssiges Metall
enthaltende fließende Materialien und Verfahren zu ihrer lIerstellung" Die Erfindung betrifft eine offene oder gescilj üssene Leitung für flüssiges Metall enthaltende fließende Materialien, insbesondere zur Verwendung an Hochöfen, bestehend aus einem Grundkörper, insbesondere aus temperaturfesten Steinen, auf dem eine Schicht aus mineralischen Ilartstoffen angeordnet ist, die mit dem durchfließenden Material in direkten Kontakt gelangt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur IIerstellung einer derartigen Leitung.
Leitungen, in denen flüssiges Metall enthaltende Materialien transportiert werden, finden insbesondere an Hochöfen Verwendung, bei denen das Roheisen in flüssiger Form aus einem Abstich durch eine Abstichrinne abfließt. Das flüssige Roheisen fließt außerdem durch geschlossene Steigleitungsanordnungen, den sogenannten Syphons oder Büchsen, mit denen eine weitere Trennung von Roheisen und Schlacke angestrebt wird. Die zum Roheisentransport verwendeten Leitungen müssen gegen die TemIera tur des Roheisens beständiy sein, eine möglichst lange Lebensdauer haben und die mit dem flüssigen Material in Kontakt kolluflelide Schicht sollte am Ende ihrer Standzeit leicllt auswechselbar sein.
Die früher verwendeten, lediglich aus Sand aufgeschütteten Abstichrinnen mußten nach jedem Abstich erneuert werden. Derartige Rinnen haben deshalb heute keine Bedeutung mehr. m die Lebensdauer zu erhöhen, wurden danach die Abstichrinnen aus einem Gemisch von Sand und Teer gestampft. Nach einer kurzen Standzeit muß eine derartige Rinne ebenfalls erneuert werden. Es hat sich gezeigt, daß eine Verlängerung der Lebensdauer derartiger Rinnen nicht möglich ist.
Seit einiger Zeit werden deshalb Versuche angestellt, Leitungen zum Transport des Roheisens aus höherwertigen, mineralischen Stoffen wie Siliciumcarbid oder Bauxit herzustellen. Die mineralischen Stoffe werden dazu mit Wasser, Phosphatbindern, Zementen oder Bitumen als Plastifizierungs- und Bindemittel versetzt, damit sie eine widerstandsfähige und abriebfeste Schicht bilden. Auf diese Weise läßt sich die Lebensdauer der Abstichrinne und der Syphons verlängern, es entstehen jedoch bisher nicht gelöste Probleme beim Einbringen, Stampfen und Trocknen der feuerfesten Auskleidung sowie beim Ausbrechen der verschlackten und verhärteten Reste der Rinnenauskleidung. Dieses Problem tritt verschärft bei den geschlossenen Leitungen auf.
Es ist deshalb bereits versucht worden, vorgefertigte, auswechselbare Rinnen einzusetzen. Diese haben jedoch den Nachteil, daß Reparaturen an kleinen Schadstellen, die eigentlich noch keine Auswechslung der Rinne erfordern, im allgemeinen nicht möglich sind und daß bei geschlossenen Leitungen die gesamte Einheit ausgewechselt werden muß. Der Einsatz solcher auswechselbaren Leitungen ist deshalb nicht wirtschaftlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine langlebige Leitung der obengenannten Art zu erstellen, die einfach herzustellen und ggf. zu reparieren ist und die die Möglichkeit bietet, durch eine probemlose Entfernung einen Austausch der mit dem flüssigen Material in Kontakt befindlichen Schicht auch vor Ort vorzunehmen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schicht, die mit dem durchfließenden Material in direkten Kontakt gelangt, aus einer Trocken-Rüttelmasse gebildet ist, deren Korngrößenmischung so gewählt ist, daß die Masse unter mechanischer Einwirkung in erheblichem Maße verdichtet werden kann, und deren Schmelz punkt so gewählt ist, daß unter Einwirkung der Temperatur des flüssigen Metalls eine Sinterung der Oberfläche erfolgt.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine langlebige Leitung ohne die Verwendung von feuchten Binde- oder Plastifizierungsmitteln verwendet wird, und daß die Abriebfestigkeit und die Temperaturfestigkeit der Leitung von einer durch Temperatureinwirkung hart und zusammenhängend gesinterten Zone gewährleistet ist und im übrigen aus lockerem, lediglich durch mechanische Einwirkung verdichtetem Material besteht. Daraus resultiert, daß die Auskleidung nicht getrocknet werden muß und ein Entfernen dieser Schicht problemlos möglich ist, da dazu lediglich in dem lockeren Material angegriffen werden muß. Außerdem können eventuell auftretende Risse nicht, wie bei den bekannten Leitungen zu Durchbrüchen führen, da das in die Risse eindringende flüssige Metall in dem noch lockeren Schichtmaterial eine Sinterung bewirkt und so automatisch den Riß wieder abdichtet. Durch den Wegfall der Trocknung kann die erfindungsgemäße Leitung sofort nach ihrer Erstellung in Betrieb genommen werden.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Leitung sind darin zu sehen, daß durch das Fehlen von Feuchtigkeit sowie anorganischen oder organischen Bindemitteln die Arbeitsbedingungen an den Leitungen ver7 bessert werden, da von diesen Bindemitteln gesundheitsgefährdende Auswirkungen nicht auszuschließen sind. Außerdem wird die Arbeitszeit zur Herstellung der Leitung erheblich verkürzt, da dazu lediglich die Trocken-Rüttelasse auf den Grundkörper aufgeschüttet werden muß und nach einer Formung, bei der die mechanische Einwirkung zur Verdichtung der Masse erfolgen kann, die Schicht mit einem Material ausgekleidet wird, das sich beim Transport des flüssigen Metalls in der Rinne auflöst oder verbrennt. Dadurch wird die geschüttete Masse vor einem Abtragen geschützt, solange die Oberfläche noch nicht gesintert ist. Beim Fließen des flüssigen Metalls durch die Rinne sintert die Oberfläche, so daß die Auskleidungsschicht nicht mehr nötig ist. Sie wird deshalb mit dem flüssigen Metall abgetragen oder verbrennt darin. Eine andere Möglichkeit der Herstellung der Leitung, die insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn kleinere Teile der Leitung vorgefertigt werden sollen, besteht darin, die Sinterung mit einer der gewünschten Form der Leitung entsprechenden heißen Form durchzuführen, die nach dem Sintervorgang wieder entfernt wird.
Es ist klar, daß die erfindungsgemäßen Leitungen überall dort Ver-; wendung finden können, wo flüssiges Metall oder flüssiges Metall enthaltendes Material in einem kontinuierlichen Fluß transportiert werden soll und daß die Anwendung nicht nur auf Rinnen und Leitungen an Hochöfen beschränkt ist.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen: Figur 1 eine offene und eine geschlossene Leitung, wie sie an einer Hochofenanlage Verwendung finden; Figur 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße, offene Leitung mit einem aus feuerfesten Steinen gemauerten Grundkörper; Figur 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Leitung mit einem für vorgefertigte Leitungen geeigneten Grundkörper.
In Figur 1 ist ein Hochofen 1 angedeutet, dessen Arbeitsweise als bekannt vorausgesetzt werden kann und deshalb hier nicht näher erläutert wird. Der Hochofen 1 weist eine Abstichöffnung 2 auf, durch die periodisch Roheisen aus dem Hochofen 1 abgelassen wird.
Die Öffnung 2 wird nach dem Ablassen des Roheisens mit feuerfestem Material wieder verstopft, so daß ein neuer Eisengewinnungszyklus beginnt. Das durch die Abstichöffnung austretende Eisen fließt in eine Abstichrinne 3, die eine offene Leitung für das Roheisen darstellt. Über die Abstichrinne wird das Roheisen an Stellen geleitet, wo es weitertransportiert bzw. -verarbeitet werden kann. In dem Leitungssystem befinden sich üblicherweise geschlossene Leitungen, sogenannte Syphons 4, in denen das Eisen ein gewisses Stück ansteigen muß und dann weiterfließt. In den Syphon 4 gelangt nur das in der Abstichrinne 3 unten fließende Material, während das oben schwimmende Material abgezweigt wird. Auf diese Weise wird eine Trennung des schweren Roheisens von der leichteren, oben schwimmenden Schlacke erreicht.
In den Figuren 2 und 3 sind nun erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Abstichrinne 3 dargestellt. Die Abstichrinne 3 gemäß Fig. 2 besteht aus einem bekannten Grundkörper 5, der aus zu einer Rinnenform ggf. auf eine Fundamentplatte 5a gemauerten feuerfesten Steinen besteht. In diese Grundform 5 ist eine Schicht 6 aus einer Trocken-Rüttelmasse geschüttet. Diese Schicht 6 besteht aus mineralischen Hartstoffen, deren Korngrößenmischung so gewählt ist, daß die Masse durch mechanische Einwirkungen (Rütteln oder Stampfen) eine hohe Schüttdichte bei hoher Stabilität erhält. Die Schicht 6 ist in eine Rinnenform gebracht und in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel mit einer Schutzschicht 7 versehen, die eine Funktion nur so lange ausübt, wie die Oberfläche der Schicht 6 noch nicht gesintert ist. Das durch die Abstichrinne 3 fließende Roheisen würde ohne die Schutzschicht 7 das Schüttgut der Schicht 6 mitreißen und so eine unregelmäßige Ausgestaltung der Rinne 3 bewirken. Die Schutzschicht 7 dient als Schutzschicht für die Schicht 6 bei dem ersten Durchfließen des Roheisens durch die Abstichrinne 3. Die Schutzschicht 7 verhindert das Mitreißen des Schüttguts der Schicht 6, deren Oberfläche aber der Temperatur des Roheisens ausgesetzt ist. Dadurch findet an der Oberfläche ein Sintervorgang statt, durch den die Schicht 6 eine harte, widerstandsfähige Oberfläche zum Roheisen hin erhält. Die Schutzschicht 7, die beispielsweise aus Blechen, Folien, keramischen Platten oder Matten bestehen kann, wird durch das durchfließende Roheisen gelöst bzw. verbrannt und dadurch abtransportiert.
In Figur 3 ist die Schicht 6 mit der durch den Sintervorgang erhärteten Oberfläche 8 dargestellt.
Obwohl sich die erfindungsgemäßen Leitungen sehr gut vor Ort herstellen lassen, können sie bei Bedarf auch vorgefertigt zum Einsatzort transportiert werden. Dies wird insbesondere bei kleinen und kompliziert verlaufenden Leitungsabschnitten vorteilhaft sein.
Die Leitung in Figur 3 weist einen Grundkörper 5' auf, der besonders für vorgefertigte Leitungen 3 geeignet ist. Er weist eine rechteckige Topfform auf und kann beispielsweise aus Stahl oder feuerfester Keramik gebildet sein.
Besonders bei vorgefertigten Leitungen 3 und insbesondere bei geschlossenen Leitungen kann es sich empfehlen, die Sinterung nicht mit Hilfe des durchfließenden Eisens vorzunehmen, sondern mit Hilfe einer Form, die auf entsprechende Temperaturen aufgeheizt ist. Bei dieser Herstellungsart wird sich oft die Schutzschicht 7 erübrigen.
Die Trocken-Rüttelmasse der Schicht 6 muß also zwei Randbedingungen erfüllen. Die Korngrößenmischung muß in geeigneter Weise so gewählt sein, daß durch mechanische Einwirkungen eine hohe Festigkeit durch eine Verdichtung der Schicht 6 erreichbar ist und das Material der Schicht 6 muß einen derartigen Schmelzpunkt haben, der wenig huber der Temperatur des durch die Rinne 3 fließenden flüssigen Metalls liegt, so daß durch das durchfließende Metall eine Sinterung der Oberfläche der Schicht 6 verursacht wird. Derartige Massen sind an sich bekannt und finden in der Gießereitechnik, z.B. in Induktionsöfen, Verwendung. Dabei ist die Masse jedoch nur einer stehenden Flüssigkeit ausgesetzt. Eine bewährte Masse für erfindungsgemäße Leitungen 3 weist folgende Zusammensetzung auf: - 80 % Bauxit oder Korund - 15 % Magnesia - 5 % Silikate.
Diese Angabe geschieht jedoch nur beispielhaft, da viele andere Zusammensetzungen, die dem Fachmann unter den gegebenen Randbedingungen bekannt sind, existieren, die für den beschriebenen Anwendungsfall geeignet sind. Die Korngrößen der Masse liegen im allgemeinen zwischen 0 und 4 mm Korndurchmesser. In bestimmten Fällen kann der maximale Korndurchmesser erhöht werden. Die Auswahl der geeigneten Korngrößenmischung ist dem Fachmann ebenfalls ohne weiteres möglich. Als Beispiel für eine geeignete Zusammensetzung der Masse aus Materialien der verschiedenen Korngrößen seien die folgenden Anteile genannt: Korngrößen zwischen (in mm) Anteile (in Gew.%) 0 - 0,06 20 0,06 - 0,5 25 0,5 - 1 15 1 - 2 20 2 - 3 15 3 - 4 5 Die erfindungsgemäß ausgestalteten Leitungen können - auch wenn sie als vorgefertigte Teile eingesetzt werden - jederzeit einfach repariert werden, da auf die schadhaften Stellen lediglich Trocken-Rüttelmasse aufgebracht werden muß, die unter der Einwirkung des durchfließenden flüssigen Metalls selbständig sintert.
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Claims

Patent ansprüche: 1. Offene oder geschlossene Leitung für flüssiges Metall enthaltende fließende Materialien, insbesondere zur Verwendung an Hochöfen, bestehend aus einem Grundkörper, insbesondere aus temperaturfesten Steinen, auf dem eine Schicht aus mineralischen Eiartstoffen angeordnet ist, die mit dem durchfließenden Material in direkten Kontakt gelangt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Schicht (6) von einer Trocken-Rüttelmasse gebildet ist, deren Dichte aufgrund einer geeigneten Korngrößenmischung unten mechanischer Einwirkung erhöht worden ist und deren Schmelzpunkt so ausgewählt ist, daß unter der Einwirkung der Temperatur des flüssigen Metalls eine Sinterung der Oberfläche erfolgt.
2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichtete Trocken-Rüttelmasse mit einer unter Einwirkung des fließenden Metalls sich lösenden oder verbrennenden Schutzschicht (7) abgedeckt ist.
3. Leitung nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere zum Transport von Roheisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocken-Rüttelmasse aus einer Mischung von etwa 80 % Bauxit oder Korund, etwa 15 % Magnesia und etwa 5 % Silikaten besteht.
4. Verfahren zur Herstellung voi; offenen oder geschlossenen Leitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den in üblicher Weise gebildeten Grundkörper (5,5') eine Schicht (6) aus mineralischen Hartstoffen angeordnet wird, die eine geeignete Korngrößenmischung zur Erhöhung ihrer Dichte unter mechanischer Einwirkung aufweist und deren Schmelzpunkt so gewählt ist, daß unter der Einwirkung der Temperatur des flüssigen Metalls eine Sinterung der Oberfläche erfolgt, daß eine mechanische Behandlung der Schicht (6) zur Erhöhung der Schüttdichte vorgenommen wird, daß die Schicht (6) in die gewünschte Form gebracht wird und daß die geformte Schicht (6) mit einem geeigneten, unter Einwirkung des flüssigen Metalls sich lösenden oder verbrennenden Material ausgekleidet wird.
5. Verfahren zur Herstellung von offenen oder geschlosssenen Leitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den in üblicher Weise gebildeten Grundkörper (5,5') eine Schicht (6) aus mineralischen Hartstoffen angeordnet wird, die eine geeignete Korngrößenmischung zur Erhöhung ihrer Dichte unter mechanischer Einwirkung aufweist und deren Schmelzpunkt so gewählt ist, daß unter der Einwirkung der Temperatur des flüssigen Metalls eine Sinterung der Oberfläche erfolgt, daß eine mechanische Behandlung der Schicht (6) zur Erhöhung der Schüttdichte vorgenommen wird, daß die Schicht (6) in die gewünschte Form gebracht wird und daß die Oberfläche der Schicht (6) mit einer ihrer Form entsprechenden heißen Form gesintert wird.