DE2908853A1

DE2908853A1 - Verfahren zur herstellung geschuetzter, feuerfester wandungen metallurgischer gefaesse und feuerfestes erzeugnis zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2908853A1
Application number: DE19792908853
Authority: DE
Inventors: Jean Fels; Jacques Piret
Original assignee: Cockerill SA; Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Cockerill SA; Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1979-09-20
Also published as: FR2419484B1; LU80997A1; FR2419484A1; GB2019988B; GB2019988A

Description

BESCHREIBUNG:
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung geschützter, feuerfester Wandungen metallurgischer Gefässe; weiterhin bezieht sie sich auch auf ein feuerfestes Erzeugnis zur Durchführung des Verfahrens.
Ihr Anwendungsbereich ist zum Beispiel der Schutz oder die Ausbesserung von Gefässen, wie Konvertern, Torpedo-Pfannen und Durchgangsleitungen für flüssige Metallbäder bei Einrichtungen zur Vakuumbehandlung von Metallen.
übliche metallurgische Operationen, Umwandlungen, Vakuumbehandlungen, Umfüllung und dergl. lassen sich nur durchführen, wenn die zur Anwendungen gelangenden Gefässe innenwandig mit einem feuerfesten Schutz ausgestattet sind, der nach Stärke, Form und Beschaffenheit dem vorgesehenen Arbeitsvorgang entspricht.
Die Lebensdauer dieser feuerfesten Schichten ist, von weiteren chemischen Einflüssen abgesehen, von der mehr oder weniger starken Agressivität des Metallbades und der darauf befindlichen Schlacke abhängig, von der einwirkenden thermischen Beanspruchung, den örtlichen und/oder zeitlichen Veränderungen dieser Beanspruchungen, der Belastung durch mechanische Stöße und vom Abrieb infolge der in den Gefässen befindlichen flüssigen, gegen die Wandungen stoßenden Massen.
Um die Lebensdauer der die überzüge bildenden feuerfesten Stoffe zu steigern, werden Ausbesserungen vorgenommen, die im allgemeinen in Aufsinterungen auf ihnen bestehen, solange diese nicht aus dem einen oder anderen Grunde oberhalb einer bestimmten Sicherheitsgrenze herabsinken. Eine derartige Aufsinterung wird häufig durch das Aufschleudern eines feuerfesten, mit einem Bindemittel und etwas Wasser gemischten Erzeugnisses vorgenommen; in den Fällen, in denen das Aufschleudern, das auch als Aufspritzen bekannt ist, an schwer zugänglichen Stellen bewirkt werden muß, wird eine Lanze von entsprechender Form und Größe gewählt, mit der dann unter Druck das benötigte feuerfeste Material in den betreffenden Bereich geschleudert wird.
Diese Arbeitsweise wird durch eine Anzahl von Nachteilen in ihrer Wirkung beeinträchtigt. Zu diesen läßt sich zählen, daß die Trägerflüssigkeit, mit welcher die Ausbesserungsmaterialien durch die Lanze in den gewünschten Bereich geführt werden, gewöhnlich viel kälter als die auszubessernde Wandung ist. Dies hat zur Folge, daß das herausgeschleuderte Material weseniger gut an einer Wandung anhaftet, die durch die Flüssigkeit abgekühlt wurde, und daß bei der Wandung die Gefahr steigt, abzublättern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorstehend beschriebenen Art beträchtlich herabzusetzen. Demgemäß besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß mittels einer vorstehenden, ein Rohr bildenden Lanze ein feuerfestes Pulver auf den Rand einer feuerfesten Wand, wie eines metallurgischen Aufnahmegefässes, geschleudert wird, welches wenigstens ein feuerfestes Oxyd aufweist und in unmittelbarer Nähe des genannten Randes eine Temperatur besitzt, die vorzugsweise nicht unter derjenigen des genannten Randes liegt; auf diese Weise wird gewährleistet, daß das Pulver vollständig an der Wandung zum Anhaften kommt.
In der Praxis läßt sich dieser Arbeitsvorgang im Anschluß an die Entleerung des Gefässes ausführen, ohne daß dies mit einer Gefährdung des Personals verbunden ist.
Entsprechend einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Temperatursteigerung auf physikalischem Wege vorgenommen werden, zu welchem Zwecke die Einführung des Pulvers insbesondere in eine Zone gasförmiger Verbrennung erfolgt, die sich zwischen der Lanzenöffnung und dem genannten Rand befindet.
Eine derartige Betriebsweise läßt sich leicht bei Verwendung einer Lanze mit zwei koaxialen Rohren verwirklichen, wobei dann durch das zentrale Rohr reiner Sauerstoff und durch das periphere Rohr ein brennbares Gas geführt wird, welches für das Pulver als Trägermaterial dient; das Rohr für die Einspeisung des Sauerstoffs kann als eine Rohrschlange derart ausgeführt werden, daß sie dem Sauerstoff am Lanzenausgang eine Zentrifugalwirkung verleiht.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Temperatursteigerung des Pulvers auf chemischem Wege, beispielsweise durch Brennen, im Bereich des Aufschleuderns auf die Wandung bewirkt, wobei eine oder mehrere Metallpulver mit starker exothermer Verbrennungsreaktion einen Teil des Pulvers bilden; dieses Pulver kann mit anderen Bestandteilen, wie beispielsweise mit einem Bindemittel, versehen sein, wobei sich die Gesamtheit dieser Stoffe unter Druck der Bedarfsstelle zuführen läßt, indem ein oxydierendes Trägergas aus der vorerwähnten Lanze ausströmt.
Diese zweite Ausführungsform der Erfinding läßt sich mit Vorteil zusammen mit der erstgenannten Ausführungsform verwirklichen; eine Kombination dieser Art zeigt insofern besondere Vorteile, als man hierdurch folgende Wirkungen erzielen kann: - eine kleinere Menge an zu oxydierendem Metall bei einer am Austritt gleichen Temperatur, - eine kleinere Menge an zur Verwendung gelangenden Bindemitteln und - die Tatsache, daß das Metall, welches mit der Oxydation beginnt, bevor es auf der Wandung aufgetroffen ist, einen Beitrag zur gleichmäßigen Erhitzung der nicht metallischen, mitgerissenen Stoffe leistet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit Vorteil in der Form anwenden, wenn die Verbrennungsprodukte der Stoffe feuerfeste Eigenschaftswerte aufweisen.
Die Verbrennung der genannten Metalle durch Sauerstoff gestattet es, einen feuerfesten Werkstoff bei einer Temperatur zu erzeugen, die genügend hoch ist, um ein gutes Zusammenhaften der Aufsinterung zu gewährleisten und das Risiko auszuschalten, daß, der überzug absinken kann.
Unter den in Betrachtzu ziehenden Stoffen lassen sich zwekcmäßig verschiedene Metalle auswählen, die pulverförmig eingesetzt werden, und zwar beispielsweise als Pulver des Aluminiums und des Magnesiums; diese zeigen einen weiteren Vorteil dadurch, daß ihre Oxyde denjenigen der feuerfesten Stoffe entsprechen.
Erfindungsgemäß kann das feuerfeste Erzeugnis gleichfalls ein oder mehrere Bindemittel aufweisen.
Besonders interessante Ergebnisse wurdenmit einem feuerfesten Stoff erzielt, der zum Zeitpunkt seiner Anwendung MgO und Al203 in einem Verhältnis von 1 zu 2,6 enthält. Diese führen zu einer besonders festen keramischen Verbindung und demgemäß zu einem erhöhten Widerstand der aufgebrachten Schutzschicht.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor allem bei metallurgischen Gefässen, wie bei Giesspfannen, von großem Vorteil.
Unter diesem Gesichtspunkt läßt sich die übliche Aufeinanderfolge der Verwendung derartiger Giesspfannen wie nachstehend gliedern: 1. Anfängliche Aufheizung oder Zwischenerhitzung, 2. Bereitsschaftszeit vor dem Giessen, 3. Behandlung des Metalls in der Pfanne und Giessen, 4. Instandsetzung der verschiedenen zur Pfanne, zur Giesseinrichtung, zu den porösen Steinen und dergl. gehörenden Teilen.
Bei dieser Folge beziehen sich die Phasen 1 und 4 auf zwei verschiedene Arbeitsvorgänge, die aufeinanderfolgend ausgeführt werden müssen und eine beträchtliche Zeit benötigen.
Die Wiederherstellung des Zustandes der erwähnten Pfanne, und zwar genau genommen diejenige ihrer feuerfesten Auskleidung, findet üblicherweise im kalten Zustand statt, sei es im Verlaufe ihrer Lebensdauer durch Aufspritzen, sei es zum Schluß ihrer Lebensdauer durch Ersetzen der feuerfesten Zustellung. Wie auch immer die Art der Wiederherstellung sein mag, erfordert sie eine sehr lange, mehrere Tage andauernde Zeit, innerhalb welcher man die Pfanne abkühlen läßt, sie instandsetzt oder ausmauert, trocknet und vorwärmt.
Nach einer schließlichen Ausführungsform der Erfindung kann man die Zeit für die Vorwärmung dadurch gewinnen, daß man in einfacher und wirkungsvoller Weise das schützende Material auf die Innenwandung der Pfanne in den Zonen, in denen es erforderlich ist, aufschleuderi, Diese Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß nach der Beendigung des eigentlichen Giessens des Metalls weiter oberhalb der zu reparierenden Stellen der inneren feuerfesten Auskleidung des Gefässes gleichzeitig mit der Vorwärmung das Aufschieudern des feuerfesten Pulvers vornimmt, das wenigstens ein feuerfestes Oxyd enthält und auf eine Temperatur gebracht wird, die nicht unterhalb derjenigen des genannten Randes liegt; dies führt zum Anhaften des Pulvers am Rand, ohne daß es sich abkühlt.
Das geeignete Mittel fiir die vorteilhaftere Verwirklichung dieses Vorgang besteht darin,daß zum Beispiel in der schon oben beschriebenen Weise das feuerfeste Pulver suspendiert in der Flamme eines zweckmäßig mit Wasser gekühlten Brenners herangeführt wird. Auf diese Weise bewirkt man durch einen einzigen Arbeitsvorgang, daß einmal die Wiederherstellung der feuerfesten Ausmauerung der Pfanne gelingt, und daß gleichzeitig ihre Aufheizung vor dem sich anschließenden Giessen stattfindet.
Diese Ausführungsform zeigt die nachstehenden wichtigen Vorteile: a) eine beträchtliche Zunahme der Haltbarkeit der Pfanne, b) ein an Ort und Stelle erfolgendes Absperren der Schlacke, die dazu neigt, beim Vorwärmen üblicherweise zu schmelzen und den Pfannenausguß zu stören, c) die Möglichkeit, in vorteilhafter Weise das übliche, kalte Aufspritzen zu ersetzen, welches zur Abkühlung des Gefässes führte und d) auf einfache Weise eine Angleichung der Haltbarkeit des Bodens an diejenige der Wandung herbeizuführen, indem die Lebensdauer des einen praktisch gleich groß wie diejenige des anderen gemacht wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung geschützter, feuerfester Wandungen metallurgischer Gefässe und feuerfestes Erzeugnis zur Durchführung des Verfahrens PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung geschützter Wandungen von feuerfesten metallurgischen Gefassen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer vorstehenden, ein Rohr bildenden Lanze ein feuerfestes Pulver auf den Rand einer feuerfesten Wand, insbesondere eines metallurgischen Gefässes geschleudert wird, welches Pulver wenigstens ein feuerfestes Oxyd aufweist und in unmittelbarer Nähe des genannten Randes eine Temperatur besitzt, die vorzugsweise nicht unter derjenigen des genannten Randes liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteigerung auf physikalischem Wege vorgenommen wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver in eine Zone gasförmiger Verbrennung eingeführt wird, die sich zwischen der Lanzenöffnung und dem genannten Rand befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteigerung mittels einer zwei koaxiale Rohre bildenden Lanze erfolgt, wobei durch das zentrale Rohr reiner Sauerstoff und durch das periphere Rohr ein brennbares Gas als Träger für das genannte Pulver geleitet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteigerung des Pulvers durch eine chemische Reaktion vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteigerung des Pulvers durch eine stark exotherme Verbrennung eines Metallpulvers in Nähe des vorstehenden Randes erfolgt, welches Bestandteil des genannten Pulvers ist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es bei Giesspfannen von Stahl im Arbeitsspiel nach Beendigung des Giessens des Metalls angewendet wird.
8. Feuerfestes Erzeugnis zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es außer feuerfesten Bestandteilen, wie Oxyden, einen oder mehrere Stoffe mit stark exothermer Verbrennungsreaktion und Verbrennungsprodukten enthält, welchletzere feuerfeste Eigenschaftswerte besitzen.
9. Feuerfestes Erzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe pulverförmige Metalle sind.
10. Feuerfestes Erzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle Oxyden entsprechen, wie sie schon als feuerfeste Oxyde vorliegen.
11. Feuerfestes Erzeugnis nach den Ansprechen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle Magnesium und/oder Aluminium sind.
12. Feuerfestes Erzeugnis nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es ein oder mehrere Bindemittel aufweist.
13. Feuerfestes Erzeugnis nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es bei seiner Verwendung MgO und A1203 in einem Verhältnis von 1 zu 2,6 aufweist.