DE2843735A1

DE2843735A1 - Herdausbau

Info

Publication number: DE2843735A1
Application number: DE19782843735
Authority: DE
Inventors: Akira Harita; Toshio Kanatani; Tadashi Morimoto; Ryoji Uchimura
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1979-04-19
Also published as: FR2405304A1; IT1100313B; DE2843735C2; US4238121A; FR2405304B1; IT7828514A0

Description

PAT = N Tm N WA LT >Ξ

A. GRÜNECKER

Dl PL-ITyG

H. KINKELDEY

□«■ING

W. STOCKMAIR

DR-ING-AeE(CALTECHl

K. SCHUMANN

OR PER NAT. ■ DIPL-PHYS

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

DR RERNAT-DPL-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE A3

P 13 209

KAWASAEZ STEEL COBPOEATIOIT,
Kobe City (Japan)

Herdausbau

Die Erfindung bezieht sich auf einen Herdausbau bei einem bodenblasenden Sauerstoffkonverter zur Stahlerzeugung und betrifft insbesondere einen Konverterherd, der sich als Folge des erfindungsgemäßen Ausbaus durch eine besonders lange Lebensdauer auszeichnen soll.

Es sind bereits gebrannte wie auch ungebrannte Feuerfeststeine, die im wesentlichen aus Magnesia, Magnesia-Dolomit oder Magnesia-Chromit bestehen, für das Mauerwerk, welches eine Blasform umgibt, verwendet worden. Der ungebrannte Stein wird mit Hilfe eines Verfahrens erzeugt, bei welchem eine im wesentlichen aus Magnesia , Magnesia-Dolomit oder Magnesia-Chromit bestehende Ausgangsmischung zusammen mit einem Bindemittel geknetet und geformt wird.

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telefon (οββ) aaseβ3

Telex os-aeseo TELEQRAMMS MONAPAT TELEKOPIERER

Das geformte Erzeugnis wird durch Erhitzen auf eine relativ niedrige Temperatur gehärtet. Der ungebrannte Stein unterscheidet sich vom durch Sintern einer Ausgengsmischung bei höherer Temperatur erzeugten gebrannten Stein.

Der Verschleiß von rings um Blasformen angeordneten Steinen ist in erster Linie eine Folge der wärmebedingten Abplatzungen im Verlaufe des Blasens. Dieses wird durch die Tatsache bestätigt, daß an gebrauchten Steinen eine große Anzahl von Bissen zu beobachten ist, die sich parallel oder vertikal zur Kontaktoberfläche des Steines mit der Stahlschmelze erstrecken, xtfobei diese von Bissen durchzogenen Abschnitte des Steines zum leichten Ablösen neigen.

Steine, die rings um eine Blasform angeordnet sind, werden durch thermisch bedingte Abplatzungen oder Absplitterungen stärker beschädigt als Steine, die weiter entfernt von der Blasform angeordnet sind. Der Grund dafür dürfte der folgende sein; Der eingeblasene Sauerstoff setzt sich mit den in einer Stahlschmelze vorhandenen Bestandteilen,insbe sondere Kohlenstoff, Silicium und Eisen, an der Spitze der Blasform unter Ausbildung eines sehr hoch temperierten Abschnittes während des Blasvorganges um, während die Blasform als solche durch das Einblasen von inerten Gasen, thermisch zersetzbarem Gas und dergl. gekühlt wird. Das hat zur Folge, daß die Stahlschmelze Konvektionsbewegungen ausführt und dabei die rings um die Blasform angeordneten Steine beaufschlagt, worauf die Stahlschmelze längs der Oberfläche der Steine zurück zum hochtemperierten Spitzenabschnitt strömt. Außerdem wird der mit einer Blasform in Berührung stehende Steinabschnitt durch die oben genannte Kühlwirkung gekühlt. Aus diesem Grunde bildet sich in den rings um die Blasform angeordneten Steinen ein sehr steller Temperaturgradient aus, worin die Ursache

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- (ο

für die starke thermische Zerstörung des J?euerfestmaterials zu sehen ist.

Es versteht sich, daß eine Verringerung der starken Temperaturunterschiede eine Herabsetzung des Steinverschließes zur Folge hat, wodurch die Lebensdauer sauerstoffblasender Konverter verlängert wird.

Kohlenstoffhaltige Steine sind als Werkstoff für feuerfeste Auskleidungen bereits bekannt.

So werden beispielsweise in einigen Elektroöfen Magnesia-Kohlenstoff-Steine für den sogenannten not spot verwendet, worunter der Umfangsabschnitts des Ofens verstanden wird, welcher dem Ausbildungsort des Lichtbogens zugewandt ist und die höchste Temperatur aufweist. In diesem Ofen wird die Wärmeleitfähigkeit der Steine durch Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes der Steine erhöht und die Strahlungswärme des Lichtbogens wird zur Ofen-Außenseite durch die Steine abgeführt, was unter dem Einfluß der Kühlung des äußeren Ofenpanzers erfolgt. Da-durch wird die hot spot-Bildung eliminiert, was bedeutet, daß verhindert wird, daß sich im Ofen—Umfangsabschnitt, welcher der höchsten Temperatur ausgesetzt ist, örtliche Überhitzungen ausbilden.

Wird Jedoch ein metallurgisches Gefäß mit einer Blasform zum Einblasen von Sauerstoff, insbesondere ein bodenblasender Sauerstoffkonverter verwendet, so besteht die Gefahr, daß der Kohlenstoff im Stein oxidiert und infolge der großen Menge des der Stahlschmelze zugeführten Sauerstoffs verbraucht wird, weshalb sich für ungebrannte Steine in der Praxis kein höherer Gehalt als 4-,8 % Kohlenstoff durchgesetzt hat. Ein solcher Kohlenstoffgehalt ist jedoch nicht ausreichend, um das ther-

misch bedingte Abplatzen der Steine zu verhindern.

Steine, die rings um die Blasform eines Sauerstoffkonverters angeordnet sind, werden in einer Weise erwärmt, die deutlich von der Strahlungserwärmung durch einen Lichtbogen im Elektroofen verschieden ist. Im Sauerstoffkonverter werden die genannten Steine in der Weise erwärmt, daß eine durch eine lebhafte Oxidation auf eine hohe Temperatur erwärmte Stahlschmelze' konzentrisch die Steine unter Ausbildung eines starken Wärmeschocks infolge eines steilen Temperaturgradienten angreift, was eine Folge der Kühlung durch Inertgase und thermisch zersetzbare Gase ist, welche zusammen mit Sauerstoff in die Stahlschmelze eingeführt werden. Die Erfinder vorliegender Erfindung haben die Abplatzungen untersucht, die sich ganz besonders stark in der Nähe der Blasformen als Folge derartiger Wärmeschocks ausgebildet haben und herausgefunden, daß die zwischen den einander gegenüberliegend im Herd angeordneten Blasformen vorhandenen Steine ganz besonders starken Wärmebeanspruchungen ausgesetzt sind, was auf den Einspanneffekt (restraining effect) als Folge der Blasformen zurückzuführen ist.

Die Erfinder haben mannigfaltige Untersuchungen und Experimente vorgenommen und sind auf folgendes Phänomen gestoßen. Obwohl stets angenommen wurde, daß der Einfluß des Sauerstoffblasens in Sauerstoff-Frischgefäße, insbesondere bei bodenblasenden Sauerstoffkonvertern, beträchtlich höher ist als der Einfluß von Sauerstoff bei Elektroöfen, wo lediglich der Umfangsabschnitt der Schmelzbadoberfläche im Ofen durch Luftsauerstoff beeinflußt wird, wird der Kohlenstoffgehalt der Steine kaum während des Sauerstoffblasens oxidiert und verbraucht, weil der in die Stahlschmelze eingeblasene Sauerstoff durch das

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Schmelzbad von den Steinen getrennt wird.

Vird nach dem Abgießen der Stahlschmelze die Schlacke aus dem Konverter entfernt, so werden die rings um eine Blasform angeordneten und während des Sauerstoffblasens mit der Schmelze in Kontakt stehenden Steine mit Schlacke bedeckt, um einen direkten Zutritt von Luft zur Steinoberfläche zu vermeiden. Außerdem wird das Sauerstoffblasen mit größerem Yorteil ausgeführt als das'Erwärmen des Elektroofens, wo der bereits erwähnte hot spot des Ofens stets der oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt ist. Im Hinblick auf die vorstehend genannten Phänomene haben die Erfinder mit Erfolg Magnesia-Kohlenstoff- oder Magnesia-Dolomit-Kohlenstoff-Steine für das feuerfeste Mauerwerk rings um die Blasformen verwendet und herausgefunden, daß sich die oben beschriebenen Steine nicht nur entgegen dem Vorurteil der !Fachwelt als praktisch benutzbar erweisen, sondern daß ein mit derartigen Steinen versehener Ofen etwa zweimal so lange bzw. so häufig benutzt werden kann wie ein Ofen, bei dem herkömmliche Steine rings um eine Blasform angeordnet sind.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen verbesserten Herdausbau für bodenblasende Sauerstoffkonverter zu schaffen, um die vorstehend erörterten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und um die Lebensdauer der rings um die Sauerstoff-Blasformen des Konverters angeordneten Steine zu erhöhen. Ferner verfolgt die Erfindung das Ziel, einen Konverterhera mit gesteigerter Lebensdauer zu schaffen, bei welchem die zwischen den Blasformen angeordneten Steine nicht von Kräften beaufschlagt werden, welche normalerweise den Steinverschleiß durch thermisch bedingtes Absplittern hervorrufen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Konverterherd zu schaffen, der als Folge einer wirksamen Abfuhr von Wärmespannungen eine erhöhte Lebensdauer besitzt. Zu diesem Zweck werden

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—er-

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Reihen von Steinen ohne Blasformen vorgesehen, die zwischen mit Blasformen versehenen Steinreihen angeordnet sind.

Ferner verfolgt die Erfindung das Ziel, einen Konverterherd mit erhöhter Lebensdauer dadurch zu schaffen, daß die Dicke der Verbindungen bzw. Fugen zwischen den Steinen in geeigneter Weise so bestimmt wird, daß die Wärmedehnung der Steine gestattet ist, ohne den dichten Kontakt von Stein zu Stein zu verlieren.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Konverterherd zu schaffen, der als Folge der Verwendung ungebrannter, kohlenstoffhaltiger Steine dauerhafter ist als in herkömmlicher Weise errichtete Konvert erherde.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung _von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf den Herd eines bodenblasenden Sauerstoffkonverters nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein schematischer Schnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Konverterherd,

Fig. 3 einen Schnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Konverterherd,wobei der Herdverschleiß deutlich gemacht ist,

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herdes,

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Fig. 5 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Konverterherdes,

Fig. 6 ein grafisches Schaubild, in welchem die Beziehungen zwischen dem Kohlenstoffgehalt und dem Verschleiß zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung aufgetragen sind.

Wie den Pig. 1 und 2 zu entnehmen, besteht ein typischer Herd für einen bodenblasenden Sauerstoffkonverter nach dem Stand der Technik aus Herdsteinen 1, von welchen einige Blasformen 2 bilden, einem Herdpanzer 3> einem Konvertermantel 4-, einer Konverterauskleidung 5 sowie monolithischen feuerfesten Massen 6, die Spalten zwischen den Herdsteinen 1 und der Konverterauskleidung 5 ausfüllen. Die Herdsteine 1 umfassen eine permanente Steingruppe p, die den Herdpanzer 3 bedeckt, sowie eine auswechselbare Steingruppe w, die bei entsprechendem Verschleiß oder bei Beschädigung ersetzt werden kann. Beim Auswechseln der Verschleiß-Steingruppe w werden die verbrauchten Verschleißsteine w zusammen mit dem Herdpanzer 3 entfernt, nachdem die monolithische Feuerfestmasse 6 weggebrochen wurde.

Die Verschleißsteine w umfassen üblicherweise Blasformensteine 7» welche aus Sätzen von zwei Steinen bestehen, die die geweiligen Blasformen 2 umschließen, sowie aus Umfangssteinen 8, welche die Blasformensteine 7 umringen. Für die Blasformensteine 7 und die Umfangssteine 8 sind im allgemeinen Steine mit sehr guter Beständigkeit gegen Abplatzen verwendet worden. Bei den in den Fig. Ί und 2 dargestellten Herdsteinen 1 tritt Jedoch der Verschleiß zuerst in den die Blasformen umgebenden Steinen auf und führt zu weiterem Verschleiß in Form von vergrößerten Konfigurationen des ersten Verschleißes in den Umfangssteinen, wie in Fig. 3 dargestellt. In dieser Figur veranschaulichen ausgezogene Linien 10 einen Herd im letzten

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Abschnitt seiner Lebensdauer, während gestrichelte Linien 9 einen wieder vollständig reparierten Herd bezeichnen. Wie Jig. 1 zu entnehmen, ist bei herkömmlichen Herdsteinen

1 eine Steinreihe im allgemeinen zwischen zwei Blasformen

2 angeordnet, so daß Reiheneinheiten 11 (wie in Fig. 1 mit verstärkten Konturen als längliches Rechteck dargestellt) zwischen den Blasformsteinen 7 eingespannt sind, um zu verhindern, daß Steine 8 aus dem Mauerverbund herausfallen, falls Risse durch Abplatzen in den Steinen 8 auftreten. Ton den Erfindern wurde jedoch gefunden, daß ein derartiger von den Blasformsteinen 7 auf die Steine 8 ausgeübter Einspanneffekt zu Wärmebeanspruchungen in den ■ Steinen 8 führt, die eine Folge von Wärmedehnungen sind. Die Warne spannungen in den Steinen führen jedoch zu einer Verstärkung des durch den bereits erwähnten Wärmeschock hervorgerufenen Abriebs oder Verschleißes.

Es ist natürlich bereits bekannt, Steine unter Berücksichtigung der Wärmedehnung so zu setzen, daß die Wärmespannungen im Mauerwerk herabgesetzt werden. Weil jedoch der Herd eines bodenblasenden Sauerstoffkonverters überlicherweise eben ist (Fig. 2), so daß Dehnungsfugen zwischen den Steinen zu einer Schwächung des Mauerwerk-Zusammenhalts führen, besteht die Gefahr, daß die Steine beim Kippen des Konverters herabfallen. Unter Verwendung von feuerfestem Mörtel ist die Dicke der zwischen Steinen ausgebildeten Dehnungsfugen zumeist in der Größenordnung von 0,5 bis 1 % der Maximalbreite uer Verschleißsteine w gewählt worden.

Es war bisher stets angenommen worden, daß zu dicke r mit bis zu 2 % der Maxiraalbreite der Verschleißsteine w dazu führen würden, daß die Steine sich im Anfangsabschnitt des Ofenbetriebes lösen würden.

- 9 909816/0839

Die Erfinder haben sorgfältig die verschlissenen Herde (Fig. 3) studiert, die wegen der Zerstörung der Blasformen gleich "bei Inbetriebnahme nicht mehr zu gebrauchen waren, und haben gefunden, daß der Verschleiß oder Abbrand der äußeren Urafangssteine weit geringer ist als der Verschleiß der rings um die Blasformen und zwischen den Blasformen angeordneten Steine . Dieses kann darauf zurückzuführen sein, daß geeignete Dehnungsfugen für die äußeren Umfangssteine im Bereich der monolithischen Feuerfestmassen 6 vorhanden sind, die zwischen die Herdauskleidung und die Konverterauskleidung eingefügt sind. Auf der Grundlage dieser technischen Vorstellung stellten die Erfinder die vorliegende Erfindung fertig.

Wie in I¹Xg. 4 dargestellt, weist die erfindungsgemäße Herdzusteilung in Reihen mit den Nummern 1, 2, 3» ···» n, angeordnete Steine auf, wobei jede (zwei solcher Reihen umfassende) Reiheneinheit 11 lediglich eine einzige Blasform 2 aufweist, so daß der Einspanneffekt vermieden ist, der sich bei paarweiser Anordnung von Blasformen in einer Reiheneinheit auf die dazwischenliegenden Steine ergibt. Die Steinreiheneinheiten 11, die mit 1, 2, 3t ···> Π·» numeriert sind, liegen in nicht dargestellten Geraden, welche die monolithischen Feuerfestmassen 6 in Sehnenrichtung quer über den Herd verbinden. Die in Fig. 4- dargestellten Steinreiheneinheiten 11 umfassen jeweils zwei Steinreihen, wobei die Steine der einen Reihe in Richtung der Sehne zu den Steinen der anderen Reihe verschoben sind. Es versteht sich, daß jede beliebige Anzahl von Steinreihen in einer Steinreiheneinheit vorgesehen werden kann und daß die Steine in Querrichtung oder in einer von Fig. M- verschiedenen Anordnung verlegt werden können, so lange lediglich gewährleistet ist, daß nur eine Blasform in einer Steinreiheneinheit vorgesehen ist. Solche Steinreiheneinheiten können auch frei

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von Blasformen sein.

Es ist natürlich empfehlenswert, Blasformensteine 7 für die Blasformen 2 sowie Umfangssteine 8 in der üblichen Anordnung zu verwenden. Diese Steine 7 und 8 bilden jeweils Steinreiheneinheiten 11 (Nr. 1, 2, 3» -»-i n)· Zum Zwecke der Klarheit ist jede Blasform 2 in den Zeichnungen als Kreis dargestellt. In Wirklichkeit-besteht si.e natürlich aus zwei konzentrischen Rohren, wobei durch das innere Rohr Sauerstoff eingeblasen wird und durch den Ringspalt zwischen den beiden konzentrischen Rohren ein Schutzgas in -den Konverter eingeblasen wird.

Wie in Pig. 5 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsfora der Erfindung dargestellt, sind Steinreihen 12 ohne Blasformen jeweils zwischen Steinreiheneinheiten 11 (Nr. 1, 2, 3, ..., n) angeordnet, die jeweils eine Blasform 2 aufweisen, wodurch die Scherbeanspruchungen (shearing stresses) zwischen den Steinreiheneinheiten 11 für den Fall verringert werden, daß die Ausdehnungsrichtungen benachbarter Steinreiheneinheiten 11, ausgehend von den jeweiligen Blasformen, einander entgegengesetzt sind, wie mit den Pfeilen el und β dargestellt.

Zwischen den Steinen in den Steinreiheneinheiten sowie zwischen den Steinreiheneinheiten ist feuerfester Mörtel als Bindemittel vorgesehen. Die Erfinder haben bei ihren zahlreichen Untersuchungen gefunden, daß die Dicke des Mörtels zwischen den Steinen 0,5 bis 2,5 %·, und vorzugsweise 2,0 % der maximalen Breite der Steine an den beaufschlagten !"lachen sein sollte, um eine ausreichende Wärmedehnung in Stein-Längsrichtung zu gestatten und um gleichfalls den Steinen eine ausreichende Wärmedehnung in \ Querrichtung zu ermöglichen, ohne daß der Zusammenhalt zwischen den Steinen beeinträchtigt wird, selbst wenn die

903^1,67

Steinreihen zwischen den Steinreiheneinheiten zum Verringern der Scherbeanspruchungen nicht verwendet werden.

Bei der in Pig. 4- dargestellten Ausführungsform sind sechs Blasformen 2 vorgesehen, welche mit Ausnahme der beiden äußersten Blasformen in Steinreiheneinheiten enthalten sind, die sich jeweils zwischen zwei Blasformen erstrecken. "Vielfältige Abwandlungen der Blasformenanzahl sowie der Anordnung der Reihen sind innerhalb des Erfindungsgedankens möglich.

Kurz gesagt ist mit Hilfe der Erfindung eine beachtliche Steigerung der Haltbarkeit von Herdaufmauerungen erzielt worden, indem den sich in Sehnenrichtung zu beiden Seiten von fest hinsichtlich des Herdpanzers 3 und einer permanenten Mauerschicht ρ angeordneten Blasformen erstreckenden Steinreiheneinheiten eine freie Wärmedehnung in Richtung auf die monolithischen Feuerfestmassen 6 ermöglicht wurde, so daß die in dem Herdmauerwerk hervorgerufene Wärmebeanspruchung herabgesetzt wird. Dadurch wird wirksam dem Steinverschleiß vorgebeugt, der durch die Wärmeschocks hervorgerufen wird, welche sich unvermeidbar aus Wärmespannungen ergeben.

Die Erfindung wurde anhand von Versuchen überprüft, deren Ergebnisse im folgenden diskutiert werden.

Erfindungsgemäße Steinanordnungen gemäß Fig. 4- wurden in einem 2$0 t-bodenblasenden Sauerstoffkonverter vorgesehen und gleichzeitig wurden in Konvertern mit entsprechender Kapazität herkömmliche Steinanordnungen gemäß Fig. 1 angeordnet, wobei letztere Steinreiheneinheiten aufwiesen, die zwischen einer Vielzahl von Blasformen gegen Wärmedehnungen eingespannt waren. Der Verschleiß (mm je Charge) der Blasformsteine sowie der die Blasform umge-

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benden Steine wurde mit unterschiedlichen lugen- "bzw. Mörteldicken zwischen den Steinen verglichen.

Aus den in Tafel 1 zusammengestellten Ergebnissen geht deutlich hervor, daß sich die mit Hilfe der Erfindung erzielbaren Vorteile insbesondere bei gebrannten und teerimprägnierten Magnesia-Dolomit-Steinen erzielen lassen, die im allgemeinen den ungebrannten Magnesia-Kohlenstoff-St einen im Hinblick auf die Beständigkeit gegen Abplatzen unterlegen sind. Bei den gebrannten, teerimprägrderten Steinen wurde die Haltbarkeit um wenigstens mehr als 10 % und bis zu 40 % gesteigert. In Tafel 1 sind mit dea Begriff "durchgehende Eugen" die Feuerfestmörtel-Fugen zwischen benachbarten Steinreiheneinheiten gemeint, während als "Fuge" "diejenigen Fugen oder Steinzwischenräume bezeichnet sind, die die durchgehenden Fugen schneiden. Soweit in der Tafel der Stand der Technik wiedergegeben wird, bezieht sich die Angabe "Fuge" auf alle mit feuerfestem Mörtel ausgefüllten Steinzwischenräume.

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Tafel 1

Verschleiß von BlH.ilOrmr.tflinen sowie von ringn um
die Blanl'orDien angeordneten Steinen in AbhHngigkeit von der Bbeinanordnunp;

I'"

(O
O
(O
OO

*v
O
OO

Steinwerkstoff

Verschleiß v.
die Blasformat eine umgebenden Steinen (mm/Charge)

Stand d.Technik

erfindungsgemäß

(Forts. Seite Vi-)

Blnsforuinteine row.ie diese umgebende Steine

andere Steine

Rebrannte, beeriwprägnierter Magnesia-Do louiit--St ein''
1)

, teerimprägnierter Mngnenia-Dolomit-Stein

Fugenstärke
Fugenstärke
Fugenstärke

Stärke der durchgehenden 0,5

i'u genstärke

Stärke der durchgehenden 1,0

Fugen .._

"iugenstärke 1,0

Stärke der durchgehenden 1,0

Fugen_

Fugenstärke

Stärke der durchgehenden 2,0

Fugen_ ^

"Fügenstärke 2,0

Stärke der durchgehenden 2,5 £ϋΕ?η_

•1,7

1,4

1,5

1,2

1,0

ungebrannter Magneoin-Kohlenstoff-Etein (Kohlenstoff 20%) 2)

gebrannter, teerimprägnierter Maßnesia-Dolomit-Stein

0,80

0,70

0,65

0,60 0,60

.g
I'ugenstärke

Stärke der durchgehenden 5,0 Fugen

nach der Hälfte der
Blaszeit herausgefallen

1) Gesinterter Magnesia-Klinker : 75 % synthetischer Magnesia-Dolomit-Klinker: 25 %

2) vergl. C in Tafel 2

Eine aus Magnesia oder Magnesia-Dolomit sowie Kohlenstoff in verschiedenen Mischungsverhältnissen "bestehende Ausgangsmischung wurde geknetet und zusammen mit einem Phenolharzbindemittel geforot_/ worauf der geformte Steinrohling bei 250⁰C zur Erzeugung eines ungebrannten Steins gehärtet wurde. Diese Steine wurden rings um die Blasform eines 230 t-bodenblasensen Sauerstoffkonverters angeordnet. In diesem Fall betrug die Stärke zwischen den auf herkömmliche Weise zusammengestellten Steinen überall 1 %, während die I*ugendicke bei erfindungsgemäß zusammengestellten Steinen 1 % und die Pugenstärke der durchgehenden JTugen 2,0 % betrug. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 2 aufgeführt.

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g'üfoJ. 2 (a)

Versuch

O CO CO

Steinwerkstoff	Blasformsteine sowie die Blas form umgebende fiteine	Mapinesia- Kohlenstοff	tegnesia- Kohlenstoff	Magnesia- Kohlenstoff	'<	4,1
	Rebrannte körnige Magnesia	50	50	5o ;	2,91
	gesinterte Magnesia-Klinker	45	40	30	2,79
Ausgangs material	synthetische Magnesia-Dolomit- Klinker				419
	kristallischer Graphit	5	10	20	33
	amorpher Graphit			77,3 0,6
	scheinb. Porosität %	3,2	3,7	21,4
physikalische	scheinb. Dichte	3,11	3,00	0,8
Eigenschaften	Schüttdichte	3,01	2,89	0,6
	p Kalt-Druckfestiglceit (kg/cm )	805	546	CARDIO <JHD-10\| CAHDIC CIJD- 20
	Warm-Bruchmodul bei 1400⁰C (kg/cm2)	34	34	v. Kurosaki Refractory Oo. Ltd.
chemische Zusammensetzung	MgO CaO	92,1 0,7	87,2 0,6
(%)	Mx-Kohlenstoff	6,7	11,7
Vorschleiß von ura eine Blasform an geordneten Stei nen (mm/Oharge)	Stand d. Technik	1,8	1,0
	erfindungsgemäß	1,2	o,7
	ΤΤ,π η d P1 ΠΤ13 111 θ	OAHDiC CHD-5
	hergestellt

oo

Versuch

Steinwerksitoff

Ausgangsmaterial

physikali sehe Eigenschäften

chemische Zusammensetzung

Verschleiß von um eine Blasform angeordneten Steinen (mm/Charge)

Handelsname

ct

(U

Tafel 2 (I))

Magnesia-Kohlenstoff

50 15

35

4,4 2,78 2,63 350

29

62,3

0,5

36,5

1,0

Ma.gnesia-Kohlensboff

50
30

15

4,2
2,88
2,76
285

28

77,3

0,7

21,5

1,0

0,7

Magnesia-

Dolomit-

Kohlenstoff

25

65 10

3,0 2,94 2,85 250

33

70,5 14,8 12,0

1,1

0,8

Magnesia-

Dolomit-

Kohlenstoff

25

55 20

3,1 2,87 2,78 220

32

62,7 12,6 22,0

1,0

0,7

Versuchssteine

teergebundene
Magnesia

100

3,08
2,89
300

90
0,8
4

1,5

MAGNAX TM

hergestellt von Kurosaki Refractory Co. Ltd.

Die für die vorstehend erwähnten Versuche verwendeten Steine besaßen die Abmessungen 110 χ 148,5 x (540 + 630) mm. Zwei besonders gestaltete Steine wurden gemeinschaftlich zur Ausbildung eines Blasformsteines benutzt.

Die feuerfesten Mörtel für die Fugen der gebrannten und teerimprägnierten Magnesia-Dolomit-Steine wurden durch Verkneten mit einer Harzmischung hergestellt, welche Furfuryl-Alkohol sowie Furanharz, ausgewählt, aus Teer, Polymer und Alkohol, enthielt, da das Kneten in Wasser zur Hydration des Dolomits während des Trocknens führen kann. Die feuerfesten Mörtel für die dolomitfreien Steine wurden natürlich mit Wasser verknetet. Die Mörtel bestanden im wesentlichen aus getrocknetem Magnesia-Klinker mit 95 % MgO. Der zu verknetende Flüssigkeitsgehalt lag beim Harzkneten vorzugsweise in der Große von 26 % und beim Verkneten mit Wasser bei 27 %-

Zur Herstellung der zwischen dem Herdpanzer und die Konverterauskleidung einzufüllenden monolithischen Feuerfestmassen wurden körniger Dolomit sowie Teer, Pech und Schweröl als Bindemittel verwendet, um eine Stanzmasse herzustellen. Diese Feuerfestmassen können zwischen die Auskleidungen vergossen werden, falls sie ausreichende Mengen an Teer und Pech enthalten, um unter Wärmeeinfluß ein ausreichendes E¹Iießvermögen zu entwickeln.

Wie am besten aus Tafel 2 ersichtlich, können kristalliner Graphit und amorpher Graphit als Kohlenstoffmaterial im Hinblick auf die Dichte der geformten Steine verwendet werden. Der kristalline Graphit ist dem amorphen Graphit hinsichtlich der Oxidationsbeständigkeit des hergestellten Steines überlegen.

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"Ferner ist der Tafel zu entnehmen, daß ein Steinverschleiß von 2,2 mm je Charge auftritt, wenn herkömmlich verwendete teergebundene Steine, in welchen der Kohlenstoff in Form von Teer vorliegt, um eine Blasform angeordnet werden. Wird der Kohlenstoffgehalt der Steine etwas erhöht, und werden teergebundene Steine mit 5 °/° Kohlenstoff verwendet, so beläuft sich der Verschleiß der Steine auf 1,8 mm je Charge. Bei herkömmlich gebrannten Magnesia-Dolomit-Konvertersteinen beläuft sich der Steinverschleiß auf etwa 1,7 mm je Charge. Werden demgegenüber Steine nach der Erfindung rings um eine Blasform angeordnet, so wird ein sehr niedriger Verschleiß der Steine von 0,8 mm je Charge beobachtet.

Fig. 6 zeigt eine Beziehung zwisehen dem Kohlenstoffgehalt eines ungebrannten Magnesia-Kohlenstoff sowie Magnesia-Dolomit-Kohlenstoffsteins und dem Steinverschleiß. Wie aus J¹Ig. 6 ersichtlich, hängt der Steinverschleiß vom Kohlenstoffgehalt des Steines ab und wenn der Stein 7 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 % Kohlenstoff enthält, so wird der Steinverschleiß beträchtlich herabgesetzt, was dazu führt, daß ein bodenblasender Sauerstoffkonverter mit Hilfe derartiger Steine eine doppelt so lange Haltbarkeit besitzt, wie ein gleichartiger Konverter, der mit herkömmlichen Steinen zugestellt ist.

Der vorstehend genannte vorteilhafte Effekt ist vermutlich ein Kombinationseffekt , da sowohl der durch thermisch bedingtes Abplatzen hervorgerufene Verschleiß, der durch die Kohlenstoffoxidation hervorgerufene Verschleiß und der auf Erosion zurückzuführende Verschleiß in vorteilhafter Veise beeinflußt werden, wie anhand der entsprechenden Kurvenzüge in Pig. 6 dargestellt.

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Der Einfluß auf die ungebrannten kohlenstoffhaltigen Steine im erfindungsgemäß zugestellten Ofenherd ist gleichfalls beachtlich.Ein Kohlenstoffgehalt von 7 bis 35 Gew.-% ist ganz besonders zu bevorzugen. Liegt der Kohlenstoffgehalt bei unter 7 Gew.-% oder bei mehr als 35 Gew.-%, so läßt sich praktisch keine Verschleißminderung als Folge des Kohlenstoffgehaltes erzielen. Ist außerdem der Kohlenstoffgehalt zu hoch, so neigt die Dichte (Preßschüttdichte) dazu, bei der Steinausformung gesteigert zu werden. Aus diesem Grunde liegt die obere Kohlenstoffgrenze bei 35 Gew.-%. Generell wird jedoch ein Kohlenstoffgehalt von 10 bis 30 Gew.-% bevorzugt, wobei günstigste Ergebnisse mit etwa 20 % Kohlenstoff erzielt werden.

Herköznaliche bodenblasende Sauerstoffkonverter waren mit dem Bachteil behaftet, daß rings um Blasformen angeordnete Steine rascher zu Bruch gingen als in anderen Ofenbereichen angeordnete Steine. Die zerstörten Steine mußten rasch erneuert werden. Erfindungsgemäß ist jedoch die Haltbarkeit solcher um eine Blasform angeordneter steine auf einfache Weise gesteigert, wodurch die Lebensdauer bodenblasender Sauerstoffkonverter so verlängert werden kann, daß die Konverter etwa doppelt so lange verwendet werden können wie früher.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

1. Herd für einen bodenblasenden Sauerstoffkonverter mit einer Yielzahl von sieh durch den Herd erstreckenden und in das Konverterinnere mündenden Blasformen zum Einblasen von Sauerstoff und mit einer monolithischen Feuerfestmasse, die zwischen die Konverterauskleidung und die Herdauskleidung, welche die Blasformen enthält_t eingefüllt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Herdsteine (1, w, 7, 8) der Herdauskleidung eine Anzahl von Steinreiheneinheiten (11, 12) aufweist, von denen jede eine oder keine Blasform (2) aufweist.

2- Herd, nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei chn e t, daß die Steinreiheneinheiten (11, 12) aus zwei Reihen von Steinen (1) bestehen, und daß die Blasformen

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(2) in benachbarten Steinreiheneinheiten entfernt voneinander angeordnet sind.

3- Herd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine keine Blasform (2) enthaltende Steinreihe zwischen den jeweiligen Steinreiheneinheiten (11, 12), die eine Blasform enthalten, angeordnet ist, U33 die Scherbeanspruchung zwischen den Steinreiheneinheiten herabzusetzen.

4-. Herd nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , da3 die Dicke des feuerfesten Mörtels in den Fugen zwischen den Steinreiheneinheiten (11, 12) 0,5 bis 2,5 % -isr maximalen Steinbreite an den Arbeitsoberflächen beträgt.

5- Herd nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , daß die Dicke des feuerfesten Mörtels in den Fugen zwischen den Steinen innerhalb der Steinreiheneinheiten 0,5 bis 2,5 % der maximalen Breite der Steine an der Arbeitsoberfläche entspricht.

6. Herd nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , daß die Dicke des feuerfesten Mörtels in den Fugen zwischen den Steinreiheneinheiten und zwischen den in diesen Steinreiheneinheiten enthaltenen Steinen 0,5 bis 2,5 % der maximalen Breite der Steine an den Arbeitsoberflächen entspricht.

7. Herd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um die Blasformen (2) angeordneten Steine (7) aus ungebrannten Magnesia-Kohlenstoff- oder Magnesia-Dolomit-Kohlenstoff steinen mit einem Kohlenstoffgehalt von 7 bis 35 %■> vorzugsweise von 10 bis 30 % und besonders

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bevorzugt von 20 % bestehen und Magnesia oder Magnesia-Dolomit in Form von Körnern enthält.

8. Herd für einen bodenblasenden Sauerstoffkonverter mit rings um die zum Einblasen von Sauerstoff dienenden Blasformen angeordneten Steinen, dadurch g e k e η η ζ eicb.net , daß die Steine aus ungebrannten Magnesia-Kohlenstoff- oder Magnesia-Dolomit-Kohlenstoffsteinen bestehen, die einen Kohlenstoffgehalt von 7 his 35 %i vorzugsweise 10 bis 30 % und höchstbevorzugt von 20 % aufweisen und Magnesia oder Magnesia-Dolomit in Kornform enthalten.

(Soweit stoffliche Zusammensetzungen angesprochen sind, beziehen sie alle Angaben in %, wenn nicht anders angegeben, auf Gewichtsprozent)

S09816/0839