DE3201809C2

DE3201809C2 -

Info

Publication number: DE3201809C2
Application number: DE3201809A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Shikano; Tsutomu Kitakyushu Fukuoka Jp Harada
Original assignee: KUROSAKI REFRACTORIES CO Ltd KITAKYUSHU FUKUOKA JP
Current assignee: KUROSAKI REFRACTORIES CO Ltd KITAKYUSHU FUKUOKA JP
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1989-01-12
Also published as: DE3201809A1; JPS57123871A; US4419455A; BR8200461A; JPS6015592B2

Description

Die Erfindung betrifft ein hochverschleißfestes, luftdichtes Packungsmaterial nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein derartiges Packungsmaterial ist aus der DE-OS 28 31 505 bekannt. Nachteilig haben sich jedoch bei solchem Packungsmaterial die thermischen und mechanischen Eigenschaften und das kostenintensive Herstellungsverfahren bemerkbar gemacht.

Auch aus der DE-OS 28 34 274 ist ein Dichtungs- und Füllmaterial für metallurgische Anwendungen bekannt, das auf Basis von 45 bis 50% Aluminiumoxid, 8 bis 10% verzehrbaren Holzfasern und 40 bis 47% einer Benetzungslösung zum Binden dieser Stoffe aufbaut. Auch dieses Material läßt jedoch die gewünschte strukturelle Integrität vermissen.

Allgemein läßt sich der weitere Stand der Technik wie folgt darstellen.

Das sogenannte kontinuierliche Gießen hat als eines der modernen Härtungsverfahren bei der Stahlherstellung in den vergangenen Jahren einen enormen Fortschritt gemacht. Feuerfeste Gußerzeugnisse, die durch das kontinuierliche Gießen hergestellt werden, klassifiziert man im allgemeinen in a) feuerfeste Materialien für Pfannen, die ausgelegt sind, eine bestimmte Menge an geschmolzenem Stahl während einer längeren Zeit zu halten, worauf dann dieser geschmolzene Stahl in eine Gießwannendüse überführt wird, und b) feuerfeste Materialien für die Gießwannendüsen. Als Einrichtung zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, der von einer Pfanne in die Gießwanne oder von der Gießwanne in eine Form fließt, hat sich das System der sog. gleitenden Düse in verstärktem Maße durchgesetzt, anstelle des sog. Schließersystems.

Wenn das System der gleitenden Düse eingesetzt wird, in Verbindung beispielsweise mit einer Pfanne, wird normalerweise ein Mörtel eingesetzt an der Verbindungsstelle zwischen dem Düsenaufsitzblock und der oberen Düse, an der Verbindungsstelle zwischen der oberen Düse und der oberen Platte, sowie an der Verbindungsstelle zwischen der unteren Platte und der unteren Düse, um die jeweils benachbarten Teile miteinander zu verbinden. Wenn die untere Düse und die lange Düse miteinander verbunden werden, muß eine Schicht aus keramischen Fasern an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Düsen eingesetzt werden, so daß die Düsen leicht voneinander getrennt werden können, wenn der Austausch der Pfanne erfolgt. Wenn das Schließersystem zusammen mit der Gießwanne eingesetzt wird, setzt man eine Schicht aus keramischen Fasern an der Verbindungsstelle zwischen der Gießwannendüse und der eingetauchten Düse ein, um die beiden Teile miteinander zu verbinden. Beim Einsatz des Systems mit gleitender Düse in Verbindung mit einer Gießwanne wird Mörtel an der Verbindungsstelle zwischen der oberen Düse und der oberen Platte eingesetzt, sowie an der Verbindungsstelle zwischen der unteren Platte und der Mitteldüse, um jeweils benachbarte Teile miteinander zu verbinden, während normalerweise eine Schicht keramischer Fasern an der Verbindungsstelle eingesetzt wird zwischen der Mitteldüse und der eingetauchten Düse, um diese beiden Teile miteinander zu verbinden. Wenn Ziegel miteinander verbunden werden, in der Weise, daß die Ziegelanordnung ein einziges System darstelllt, spielt das Packungsmaterial, das zwischen den Ziegeln eingebracht wird, eine sehr wichtige Rolle.

Mörtel besitzt jedoch die gravierenden Nachteile, daß dessen Auftragen nur von besonders gut ausgebildeten Personen durchgeführt werden kann, daß der Mörtel nicht von den Ziegelverbindungsstellen entfernt werden kann, ohne die Verbindungsstellen zu beschädigen, und daß der Mörtel eine mangelhafte Luftdichtigkeit besitzt. Obwohl die keramische Faser auch den Nachteil besitzt, daß sie leicht von dem geschmolzenen Stahl angegriffen wird, daß sie eine mangelhafte Luftdichtigkeit besitzt und daß sie einen Austausch der Ziegel in einer relativ kurzen Zeit erforderlich macht, wird sie in großem Rahmen eingesetzt, da dieses Material leicht und rasch von den Verbindungsstellen zwischen den Ziegeln losgelöst werden kann.

In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Packungsmaterial zu schaffen, das unter Behebung der aufgezeigten Nachteile hochverschleißfest und luftdicht ist, während es sich gleichzeitig leicht aus den Verbindungsstellen lösen lassen soll.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Material gemäß den Angaben im kennzeichnenden Teil des Anspruchs.

Das erfindungsgemäße Material weist also feuerfestes Material in bestimmten Gewichtsverhältnissen und unterschiedlichen Korngrößen auf, das mit 10 Gew.-% Aluminiumpulver ergänzt wird. Außerdem werden Keramikfasern, Kohlenstoffpulver und ein Phenolharz- Äthylenglykol- bzw. -Diäthylglykol-Gemisch zur Vervollständigung des erfindungsgemäßen Materials, in den im Anspruch angegebenen Gewichtsteilen benötigt. Gerade diese fein abgestimmte Auswahl der Einzelkomponenten und ihrer Mengenverhältnisse und Korngrößen liefert ein solches Material, das dem gewünschten Produkt die erforderlichen Eigenschaften, insbesondere hohe Verschleißfestigkeits- und Luftdichtheits-Eigenschaften, die eine besonders homogene und luftdichte Struktur hervorruft.

Der Binder, der bei dem Packungsmaterial gemäß der Erfindung eingesetzt wird, besteht aus organischen Materie, wobei Phenolharz Verwendung findet, da es einen relativ hohen Kohlenstoffrückstand besitzt und weniger kostenaufwendig ist. Der Binder kann mittels eines geeigneten Verdünnungsmittels verdünnt werden, um die Viskosität in gewünschtem Maße einzustellen.

Das Packungsmaterial gemäß der Erfindung kann in der gleichen Weise verarbeitet werden, wie dies bei herkömmlichen Mörtel der Fall ist. Alternativ kann das Packungsmaterial auch in der gleichen Weise eingesetzt werden, in welcher die vorgeformten Keramikschichten Anwendung finden. Die Trennungseigenschaften des Packungsmaterials zu der Zeit, wenn ein Austausch der Ziegel durchgeführt wird, ist eine der wichtigen Eigenschaften, die das Material besitzen muß, in Abhängigkeit von der Stelle, in der das Packungsmaterial zum Einsatz kommt. Wenn der Ziegelaustausch durchgeführt wird, an der Verbindungsstelle zwischen der langen Düse und der unteren Düse, sollte das Packungsmaterial an der Kontaktfläche der langen Düse anhaften, und an der Verbindungsstelle zwischen der eingetauchten Düse und der mittleren Düse sollte das Packungsmaterial an der Kontaktfläche der eingetauchten Düse jeweils anhaften, so daß der Ziegelaustausch ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann. Um den Austausch der Ziegel zu beschleunigen, ist zu empfehlen, daß ein geeignetes Oberflächenschmiermittel auf den Vorsprung der langen Düse oder der mittleren Düse aufgebracht wird. Alternativ kann ein wasserlösliches oder ein öliges Oberflächenschmiermittel wie Graphit, Molybdän-Disulfid oder Bornitrid auf eine Oberfläche des geformten Packungsmaterials aufgebracht werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die nachstehenden Beispiele angegeben.

Beispiel 1

30 Gew.-% Tonerdepulver mit einer Korngröße bis zu 1 mm, 60 Gew.-% Tonerdepulver mit einer Korngröße bis zu 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis zu 0,2 mm, 6 Gewichtsteile keramische Faser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden in einem Mischer gut miteinander verknetet, und das so erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 2

30 Gew.-% Spinellpulver mit einer Korngröße bis 1 mm, 60 Gew.-% Spinellpulver mit einer Korngröße bis zu 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis zu 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden zusammen gut miteinander verknetet, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 3

30 Gew.-% Chromerzpulver mit einer Korngröße bis zu 1 mm, 60 Gew.-% Chromerzpulver mit einer Korngröße bis zu 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis zu 0,2 mm, 6 Gewichtsteile keramische Faser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden gut miteinander verknetet, und das so erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt, mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 4

30 Gew.-% eines künstlichen Magnesit-Chrom-Pulvers mit einer Korngröße bis zu 1 mm, 60 Gew.-% künstlichen Magnesit-Chrom-Pulvers mit einer Korngröße bis 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden in einem Mischer gut miteinander verknetet, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmte Dicke.

Beispiel 5

30 Gew.-% Zirkonerdepulver mit einer Korngröße bis 1 mm, 60 Gew.-% Zirkonerdepulver mit einer Korngröße bis 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden zusammen in einem Mischer vermischt, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 6

30 Gew.-% Tonerdepulver mit einer Korngröße bis 1 mm, 60 Gew.-% Magnesia mit einer Korngröße bis 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden in einem Mischer miteinander verknetet, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 7

30 Gew.-% Chromerzpulver mit einer Korngröße bis 1 mm, 60 Gew.-% Magnesiapulver mit einer Korngröße bis 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, ein Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden in einem Mischer miteinander verknetet, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 8

30 Gew.-% künstliches Magnesit-Chrom-Pulver mit einer Korngröße bis 1 mm, 60 Gewichtsteile Magnesia mit einer Korngröße bis 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteilen Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden in einem Mischer miteinander verknetet, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 9

30 Gew.-% künstliches Dolomitpulver mit einer Korngröße bis 1 mm, 60 Gew.-% Magnesiapulver mit einer Korngröße bis 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden in einem Mischer miteinander verknetet, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Beispiel 10

30 Gew.-% Siliciumnitridpulver mit einer Korngröße bis 1 mm, 60 Gew.-% Siliciumnitridpulver mit einer Korngröße bis 0,043 mm, 10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis 0,2 mm, 6 Gewichtsteile Keramikfaser, 1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver und 22 Gewichtsteile Phenolharz/Äthylenglykol (4/1) wurden in einem Mischer gut miteinander verknetet, und das erhaltene Produkt wurde zu einer Schicht gestreckt mit einer für den Test vorbestimmten Dicke.

Kontrollbeispiel 1 Herkömmlicher Mörtel. Kontrollbeispiel 2 Herkömmliche Keramikfaserschicht.

Die Packungsmaterialien gemäß der Erfindung, wie sie in den Beispielen 1 bis 10 beschrieben wurden, und die Kontrollbeispiele 1 und 2 wurden hinsichtlich ihrer Qualität getestet, und die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. Um die heiße Volumenstabilität des Packungsmaterials gemäß der Erfindung und der Kontrollbeispiele zu bestimmen, wurde ein kleines Ziegelstück mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Dicke von 30 mm aus einer Tonerdegraphitziegelauskleidung herausgeschnitten, und das Ziegelprobenstück wurde durch die Mitte in zwei Hälften zerschnitten. Jedes der oben erwähnten Packungsmaterialien wurde in der Dicke von 3 mm zwischen die beiden halben Ziegelteile eingequetscht, und auf die Ziegelteile wurde eine Last von 0,35 N/mm² auf die Seiten der Ziegelteile im Abstand von dem Packungsmaterial in einer N₂-Atmosphäre aufgebracht zur Messung des Erweichens und der Last des Packungsmaterials. Die Messung der Erweichung wurde erhalten durch die Messung der Veränderung der Größe der Zwischenlage in einer linearen Ebene, die sich durch die beiden Ziegelhälften erstreckte, ebenso wie durch das Packungsmaterial.

Die Trennfähigkeit des Packungsmaterials wurde bestimmt durch die Leichtigkeit, mit welchem das Packungsmaterial in einer Dicke von 4 mm von den beiden Ziegelhälften getrennt werden konnte, nach dem obigen Test, zur Bestimmung der Erweichung unter Belastung.

Die Porosität des Packungsmaterials wurde bestimmt durch die Herstellung einer Probe aus dem Packungsmaterial mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Dicke von 30 mm, worauf die Probe zunächst 24 Stunden lang auf 100°C erhitzt wurde und dann 2 Stunden lang auf 1400°C in einer oxidierenden Umgebung in jedem Fall.

Die Verschleißfestigkeit gegenüber Stahl wurde bestimmt, indem man eine Ziegelprobe aus der Ziegelauskleidung für einen Rotationserosionstest herausschnitt und die Ziegelprobe in zwei Hälften aufschnitt. Die Packungsmaterialprobe wurde zwischen die beiden Ziegelhälften eingeklemmt, worauf dieser Aufbau in ein Schmelzbad aus Masseleisen eingebracht wurde, das sich in einem Rotationserosionstestgerät befand, worauf die Erosionstiefe des geschmolzenen Masseleisens in die Packungsmaterialprobe gemessen wurde.

Tabelle 1 (A)

Tabelle 1 (B)

Tabelle 1 (C)

Tabelle 1 (D)

Tabelle 1 (E)

Wie sich klar aus der obigen Tabelle 1 ergibt, sind die Beispiele 1 bis 4 den Kontrollbeispielen 1 und 2 überlegen, in bezug auf die heiße Volumensstabilität und besitzen eine außerordentlich gute Verschleißfestigkeit gegenüber geschmolzenem Masseleisen und eine niedrige Porosität. Die Beispiele 3 und 4 zeigen eine ausgezeichnete Trennfähigkeit. Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Packungsmaterialien an den Verbindungsstellen zwischen den Mitteldüsen und den eingetauchten Düsen in der Gießwanne bei maximal acht Chargen für etwa sieben aufeinanderfolgende Stunden erhielt man ausgezeichnete Ergebnisse, wie sie bislang noch nicht erzielt worden waren, durch den Einsatz herkömmlichen Mörtels und Keramikfaserschichten, ohne daß Luft in den Packungsmaterialien eingefangen war. Beim Auftrag eines Oberflächenschmiermittels auf den Vorsprung der mittleren Düse blieb das Oberflächenschmiermittel an der eingetauchten Düse haften zur Zeit des Ziegelaustausches, so daß damit die oben erwähnten Probleme im Zusammenhang mit der Trennung beim Ziegelaustausch behoben wurden, die sonst eingetreten wären.

Es ist an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich anzugeben, daß das Packungsmaterial gemäß der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Anwendungsgebiete beschränkt ist, sondern daß sich die Packungsmaterialien auch als allgemeine Füller und Gießwannenauskleidungen eignen.

Claims

Hochverschleißfestes, luftdichtes Packungsmaterial aus feuerfestem pulverförmigen Material, Aluminiumpulver, keramischer Faser und einem organischen Bindemittel zur Verwendung in der metallurgischen Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß es besteht aus: 30 Gew.-% feuerfestem Material mit einer Korngröße bis zu 1 mm,
60 Gew.-% feuerfestem Material mit einer Korngröße bis zu 0,043 mm,welches Tonerdepulver, Magnesia, Spinellpulver, Chromerz, Zirkonerde, Magnesitchrom, Dolomit, Siliciumkarbid oder -nitrid umfaßt,10 Gew.-% Aluminiumpulver mit einer Korngröße bis zu 0,2 mm,
6 Gewichtsteilen Keramikfaser, bezogen auf die Mischung von feuerfestem Material und Aluminiumpulver,
1 Gewichtsteil Kohlenstoffpulver, bezogen auf die Mischung von feuerfestem Material und Aluminiumpulver, sowie
22 Gewichtsteilen Phenolharz/Äthylenglykol (4/1),bezogen auf die Mischung von feuerfestem Material und Aluminiumpulver.