DE2910309C2 - Verfahren zur Herstellung feuerfester, ungebrannter Steine - Google Patents
Verfahren zur Herstellung feuerfester, ungebrannter SteineInfo
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Description
a) die teer- oder pechgebundenen Steine werden nach der Temperbehandlung so hoch aufgeheizt,
daß die Kerntemperatur im Stein 190 bis 230°C, vorzugsweise 195° bis 210°C, beträgt
und die Oberflächentemperatur nicht mehr als 20° C, vorzugsweise nicht mehr als 10° C, über
der kerntemperatur liegt,
b) die erhitzten Steine werden in einem Vakuumkessel einem Unterdruck von weniger als
39,9 mbar, vorzugsweise 19,95 bis 13,3 mbar, für
mehr als 4 Minuten, vorzugsweise 6 bis 8 Minuten, ausgesetzt,
c) die Steine werden im Vakuumkessel mit auf eine über der Erweichungstemperatur liegende
Temperatur erhitztem Pech imprägniert,
d) der Druck im Vakuumkessel wird anschließend auf 4 bis T bar, vorzugsweise 5,5 bis 6,5 bar,
erhöht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Imprägnierung verwendete
Pech auf eine um 100 bis 140°C, vorzugsweise 110 bis 130°C, über der Erweichungstemperatur liegende
Temperatur erhitzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines hochmolekularen
Pechs zur Imprägnierung der Steine mit einem Erweichungspunkt oberhalb von 70°C,
vorzugsweise oberhalb 80° C, einem Gehalt an chinolinunlöslichen Anteilen von
<3%, bevorzugt <1,5%, und einem Verkokungsgrad nach Conradson
von mehr als, 40%, bevorzugt mehr als 45%.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feuerfester, ungebrannter Steine auf der Grundlage von
Magnesit oder Dolomit für die Auskleidung von Schmelzgefäßen, insbesondere Konvertern und Elektroschmelzöfen,
bei dem das gesinterte Rohmaterial mit Teer oder Pech gemischt, aus der Mischung Steine
geformt und diese getempert werden.
Während der Temperung wird der überwiegende Anteil der im Teer oder Pech enthaltenen flüchtigen
Bestandteile ausgetrieben. Im Stein bildet sich ein Kohlenstoffgerüst, wobei die Höhe des Kohlenstoffgehaltes
(Restkohlenstoffgehalt) die Verschlackungsbeständigkeit und die Haltbarkeit der Steine beim Einsatz
in den Schmelzgefäßen wesentlich mitbestimmt.
Da die Zugabe von Teer oder Pech zu dem gesinterten Rohmaterial — bedingt durch Probleme bei
der Formgebung der Steine — nach oben hin begrenzt ist, hat es nicht an Versuchen gefehlt, den Restkohlenstoffgehalt
auf andere Weise zu erhöhen. So hat man dem gesinterten Rohmaterial neben Teer oder Pech
fester· Kohlenstoff, ζ. B. in Form von Ruß oder Graphit,
zugesetzt. Die festen Kohlenstoffträger in feinverteiher
Form beeinflussen jedoch negativ die Preßbarkeit der Steine.
Dadurch werden die Rohdichte nnd'xfie scheinbare
Porosität, die ein Maß für den Widerstand gegen Schlackeninfiltration sind, sowie die Kaltdruckfestigkeit
gegenüber teergebundenen, getemperten Steinen verschlechte«.
So besitzt ein teergebundener, getemperter Siein mit einem Restkohlenstoffgehalt von 4,5% eine Rohdichte
von etwa 3,04 g/cm3, eine scheinbare Porosität von ca. 7,0% und eine Kaltdruckfestigkeit von mehr als
35 N/mm2.
Wird bei einem solchen Stein durch Zugabe von festem Kohlenstoff der Restkohlenstoffgehalt auf 5,5%
erhöht, so sinkt die Rohdichte auf 3,OgZCm3, die
scheinbare Porosität erhöht sich auf 10%, und die Kaltdruckfestigkeit sinkt auf ca. 30 N/mm2 ab.
Es ist ferner beschrieben worden, teergebundene Steine zur Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes mit
flüssigem Teer zu besprühen oder zu bestreichen bzw. in Teer zu tauchen. Durch diese Beschichtung, die vor der
Temperbehandlung aufgebracht werden soll, kann de." Kohlenstoffgehalt nur in den äußeren Steinschichten
geringfügig erhöht werden (DE-OS 15 71411, insbes.
S. 6, Abs. 2 und Anspruch 12).
Es ist weiter bekannt, teer- oder pechgebundene
Dolomit-/Magnesitsteine bei 300°C und einem Überdruck von 19,6 bar zu tempern und die Steine mehrere
Male mit Teer oder ölen zu tränken. Anschließend werden die Steine auf 500—600°C erhitzt bei einem
Überdruck von 19,6 bar. Durch diese thermische Nachbehandlung unter Überdruck entweichen praktisch
alle flüchtigen Kohlenwasserstoffe aus dem Stein, der dadurch an Elastizität verliert und anfällig
gegenüber schroffem Temperaturwechsel während des Einsatzes in Schmelzöfen wird (DE-PS 12 06 778, Sp. 5,
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Steinen auf
der Grundlage von Magnesit oder Dolomit vorzuschlagen, mit dem der Restkohlenstoffgehalt der Steine
erhöht werden kann und die Steine selbst eine verbesserte Verschlackungsbeständigkeit und damit
eine erhöhte Haltbarkeit beim Einsatz in Schmelzgefäßen aufweisen.
Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß zur Erzeugung eines Restkohlenstoffgehaltes von mindestens 5,5Gew.-% folgende Maßnahmen getroffen werden:
Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß zur Erzeugung eines Restkohlenstoffgehaltes von mindestens 5,5Gew.-% folgende Maßnahmen getroffen werden:
a) die teer- oder pechgebundenen Steine werden nach der Temperbehandlung so hoch aufgeheizt, daß die
Kerntemperatur im Stein 190 bis 23O0C, vorzugsweise 195 bis 210° C, beträgt, und die Oberflächentemperatur
des Steines nicht mehr als 20° C, vorzugsweise nicht mehr als 10°C, über der Kerntemperatur liegt,
b) die erhitzten Steine werden in einem Vakuumkessel einem Unterdruck von kleiner als 39,9 mbar,
vorzugsweise 19,95 bis 13,3 mbar, für mehr als 4 Minuten, vorzugsweise 6 bis 8 Minuten, ausgesetzt,
c) die Steine werden im Vakuumkessel mit auf über die Erweichungstemperatur erhitztem Pech imprägniert,
d) anschließend wird im Vakuumkessel der Druck auf 4 bis 7 bar, vorzugsweise 5,5 bis 6,5 bar, erhöht
Das zur Imprägnierung verwendete Pech soll dabei
zweckmäßigerweise auf eine um 100° bis 1400C,
vorzugsweise ilO° bis i30°C, über der Erweichungstemperatur
des Pechs liegende Temperatur erhitzt werden.
Zur Imprägnierung der Steine wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein hochmolekulares
Pech mit einem Erweichungspunkt oberhalb von 700C, vorzugsweise oberhalb 8O0C, einem Gehalt an chinolinunlöslichen
Anteilen von < als 3%, bevorzugt < als 1,5%, und einem Verkokungsgrad nach Conradson von
mehr als 40%, bevorzugt mehr als 45%, verwendet. Mit hochmolekularem Pech ist ein Pech gemeint, das
überwiegend Bestandteile mit hohem Molekulargewicht insbesondere über 170 enthält.
Durch die erfindungsgemäße Imprägnierung pech- oder teergebundener, getemperter Steine lassen sich bei
Einhaltung der vorgeschriebenen Bedingungen Restkohlenstoffgehalte von mindestens 5,5 Gew.-% in den
fertigen Steinen sowie eine Rohdichte von mehr als 3,12 g/cm3, eine scheinbare Porosität von ca. 1,0% und
eine Kaltdruckfestigkeit von mehr als 50 N/mm2 erreichen.
Im Vergleich zu Steinen auf gleicher Rohstoffbasis, die jedoch nur pech- oder teergebunden und getempert
sind, betragen die Haltbarkeitssteigerungen der erfindungsgemäß hergestellten Steine bis zu 25%. Die
Haltbarkeitssteigerungen dürften auf folgende Punkte zurückzuführen sein:
Die Steine haben, bedingt durch den höheren Restkohlenstoffgehalt, eine höhere Verschlackungsbeständigkeit.
Sie sind — infolge des Vorhandenseins flüssiger Phasen während des Aufheizens — elastischer.
Während der Imprägnierung bekommen die Steine eine dünne Oberflächenschicht anhaftenden Pechs.
Diese Schicht wirkt als Dehnmöglichkeit während des Aufheizens, da alle Feuerfestma'erialien bei Temperaturerhöhung
Wärmedehnungen erfahren, die im Extremfall
zu hohen Spannungen führen können, so daß Abplatzungen auftreten. Das bedeutet, daß die erfindungsgemäß
hergestellten Steine keine zusätzlichen Dehnfugen benötigen und ohne Dehnungszwischenlagen
verlegt werden können.
Durch die noch im Stein vorhandenen flüchtigen Bestandteile des erfindungsgemäß verwendeten Imprägnierungspechs,
die beim Einsatz der Steine mit fortschreitender Temperatursteigerung zum kalten
Ende des Steines hin nach der heißen Fläche wandern, bildet sich an der Grenzschicht zwischen Steinmaterial
und flüssigem Medium (Stahl und Schlacke) ein Dampfpolster, das das Eindringen von flüssigen Medien
verhindert oder reduziert
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
60
Ca. 94 Gew.-% gesinterter Magnesit (MgO-Gehalt ca. 96 Gew.-%) wird mit ca. 3,0 Gew.-% Teer (Erweichungspunkt
über 75°C, Destillationsrückstand bei 3600C über 90Gew.-%, Kohlenstoffgehalt nach Conradson
von über 40 Gew.-%) und ca. 3,0% C-haltigen Zuschlägen gemischt.
Die Masse wird mit einem Druck von 1177 bar bei einer Temperatur von ca. 135° C zu Steinen geformt.
Anschließend werden die Steine bei ca. 3200C
15 Stunden lang getempert wobei der überwiegende Anteil der im Teer enthaltenen flüchtigen Bestandteile
ausgetrieben wird.
Der Restkohlenstoff der getemperten Steine beträgt ca. 4 5Gew.-%, die Rohdichte ca. 3,04 g/cm3, die
scheinbare Porosität ca. 7% und die Kaltdruckfestigkeit ca. 35 N/mm-'.
Nach dem Tempern werden vJie Steine zur Vorbereitung
dnr Teertränkung so hoch aufgeheizt, daß die Kerntemperatur im Stein 2000C beträgt Die Oberflächentemperatur
des Steines liegt nicht mehr als 100C
über der Kerntemperatur.
Danach wurde die Pechimprägnierung der Steine bei einem Unterdruck von 13,3 mbar während 6 Minuten
durchgeführt Anschließend wurde der Druck im Kessel kurzzeitig auf 4,9 bar erhöht
Das hochmolekulare Pech hat einen Erweichungspunkt von ca. 85° C, einen Gehalt an chinolinunlöslichen
Anteilen von ca. 1,5 Gew.-% und einen Verkokungsgrad nach Conradson von ca. 50%.
Der Restkohlenstoff der hergestellten Steine, die nach Abkühlung versandfertig sind, beträgt 5,5 Gew.-%,
die Rohdichte 3,12 g/cm3, die scheinbare Porosität ca.
1,0%, wobei sich die Differenzen zwischen Rand und Kern auf weniger als 0,5 beläuft und die Kaltdruckfestigkeit
> 50 N/mm2 ist.
Beim Einsatz der Steine in einem Sauerstoff-Aufblaskonverter
wurde eine Haltbarkeit von 480 Chargen erreicht, bei einem durchschnittlichen Chargengewicht
von 255 t Stahl. Demgegenüber besitzen Steine auf gleicher Rohstoffbasis, jedoch ohne nachträgliche
erfindungsgemäße Imprägnierung, nur eine Haltbarkeit von 410 Chargen. Das bedeutet eine Haltbarkeitssteigerung
von etwa 15%.
Beim Einsatz der Steine in einem bodenblasenden Konverter wurde eine Haltbarkeit von ca. 320 Chargen
bei einem Abstichgewicht von ca. 60 t Stahl erreicht. Demgegenüber besitzen Steine auf gleicher Rohstoffbasis,
jedoch ohne nachträgliche erfindungsgemäße Imprägnierung, nur eine Haltbarkeit von 270 Chargen.
Das bedeutet eine Haltbarkeitssteigerung von etwa 15%.
Beim Einsatz der Steine in der Schlackenzone eines Elektroschmelzofens wurde eine Haltbarkeit von
100 Chargen bei einem Chargengewicht von je 100 t Stahl erzielt. Demgegenüber besitzen Steine auf
gleicher Rohstoffbasis, jedoch ohne nachträgliches erfindungsgemäßes Imprägnieren, nur eine Haltbarkeit
von 80 Chargen. Das bedeutet eine Halbarkeitssteigerung von etwa 20%.
Beispiel Il
Ca. 35% gesinterter Magnesit (MgO-Gehalt ca. Gew.-%) und ca. 65% eisenarmer, dolomitischer
Magnesit (MgO-Gehalt ca. 87 Gew.-%) werden mit ca. 3,0 Gew.-% Teer (Erweichungspunkt über 75°C, Destillationsrückstand
bei 3600C über 90Gew.-%, Kohlenstoffgehalt
nach Conradson von über 40 Gew.-%) und ca. 3,0% Kohlenstoffträgern gemischt
Die Masse wird mit einem Druck von 1177 bar bei einer Temperatur von ca. 135°C zu Steinen geformt.
Anschließend werden die Steine bei ca. 320°C 15 Stunden lang getempert, wobei der überwiegende
Anteil der im Teer enthaltenen flüchtigen Bestandteile ausgetrieben wird.
Der Restkohlenstoffgehalt der getemperten Steine beträgt ca. 4,5 Gew.-%, die Rohdichte ca. 2,98 g/cm3, die
291σ 309
scheinbare Porosität ca. 9°/o, die Kalidnuckfestigkeit ea.
30N/mm3.,
Die Steine werden — wie im Beispiel 1 angeführt —
untergleichen Bedingungen vakuumpechimprägniert.
Der Reslkohlenstoffgehalt der hergestellten Steine, die nach Abkühlung versandfertig sind, :beträgt car
5,6 Gew.-%, die Rohdichte ca. -5,08 g/cm3, scheinbare
Porosität ca. 1,8%,.. die Differenz in der scheinbaren Porosität zwischen Rand und Kern weniger als 0,5%
und die KaftdrucKfe.stigkeit ca. 55 N/mm2. ·
Beim Einsatz dieser Steine in einem Sauerstoffaufblaskonverter ;mit durchschnittlichen Abstiohgewichten
von ca. 20.01 beträgt die^durchsehnittfichfe Haltbarkeit
im allgemeinen .ca. 450 Chargen, beim Einsatz von
erfindungsgemäß' behandelten Steinen ca. 520 Chargen. Das entspricht' einer Haltbarkeitssteigerung von ca.
13%. , . .-·'"■
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung feuerfester, ungebrannter Steine auf der Grundlage von Magnesit
oder Dolomit für die Auskleidung von Schmelzgefäßen,
insbesondere Konvertern oder Elektroschmelzöfen, bei dem das gesinterte Rohmaterial mit Teer
oder Pech gemischt, aus der Mischung Steine geformt und diese getempert werden, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines
Restkohlenstoffgehalts von mindestens 5,5 Gew.-% im Endprodukt folgende Maßnahmen getroffen
werden:
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