DE3781409T2 - Verfahren zur spritzverarbeitung von feuerfesten stoffen. - Google Patents

Verfahren zur spritzverarbeitung von feuerfesten stoffen.

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DE3781409T2 DE8787901629T DE3781409T DE3781409T2 DE 3781409 T2 DE3781409 T2 DE 3781409T2 DE 8787901629 T DE8787901629 T DE 8787901629T DE 3781409 T DE3781409 T DE 3781409T DE 3781409 T2 DE3781409 T2 DE 3781409T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spritzverarbeitung einer feuerfesten Zusammensetzung zur Erzeugung eines Auskleidungskörpers mit hoher Dichte und hoher Festigkeit.
  • Übliche Verfahren zur Spritzverarbeitung eines monolithischen Feuerfestmaterials werden dann eingesetzt, wenn die Auskleidung schwierig durch Gießen oder Pressen zu erreichen ist. Spritzverfahren besitzen die Vorteile, daß keine Auskleidungsform notwendig ist, wodurch die Kosten reduziert werden, daß sie eine hohe Arbeitseffizienz besitzen, und daß eine Heißauskleidung leicht durchführbar ist, so daß sie weitverbreitet eingesetzt werden. Die Spritzverfahren können grob in Trocken- und Naßverfahren eingeteilt werden. Da sie eine große Menge Wasser für das Auskleiden im Vergleich mit hochdichten, gießbaren Materialien oder Preßmaterialien, die superfeine Pulver und ein Dispergiermittel verwenden, wie dies in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 51-9770, der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 51-109008 und der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 52-58723 offenbart ist, erfordern, besitzt ein feuerfester Auskleidungskörper, der durch Spritzen erhalten wurde, eine hohe Porosität, eine niedrige Dichte und eine verringerte Festigkeit.
  • Als Verfahren zur Senkung der Wassermenge für das Auskleiden in einem Spritzverfahren wird ein Trockenspritzverfahren in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 58-24785 offenbart, bei dem das Auskleiden durchgeführt wird, indem man ein Spritzmaterial mit einem oberflächenaktiven Mittel verwendet. Jedoch erfordert selbst dieses Verfahren mehr als 10 % Wasser für das Auskleiden, und aus diesem Grund wurde eine deutliche Verbesserung der Qualität noch nicht erreicht.
  • Obwohl die Verfahren unter Verwendung eines superfeinen Pulvers und eines Dispergiermittels aus einem hochdichten, gießbaren Material, wie sie in der obengenannten Japanischen Patentveröffentlichung Nr.
  • 51-9770 und den offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 51-109008 und 52-58723 beschrieben sind, für die Anwendung in einem Spritzverfahren, und zwar in einem Trockenspritzverfahren, wie z. B. in dem Verfahren unter Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels, als anwendbar betrachtet werden, ist die Zeit für das Mischen und Kneten des Wassers für die Auskleidung und des Spritzmaterials im Bereich der Spritzdüse sehr kurz, so daß eine wirksame Reduzierung der Wassermenge nicht erhalten werden kann und somit deutliche Verbesserungen in der Qualität des Auskleidungskörpers nicht erwartet werden können.
  • Auf der anderen Seite kann, wenn ein Spritzmaterial, das ein superfeines Pulver und ein Dispergiermittel enthält, für das Auskleiden über ein Naßspritzverfahren verwendet wird, eine ausreichende Wirkung des Dispergiermittels erhalten werden, da das Spritzmaterial mit der gesamten Menge des Auskleidungswassers vermengt wird. Wenn jedoch die Gesamtmenge des Auskleidungswassers ungefähr gleich der Menge des hochdichten Gußmaterials ist, dann ist die Viskosität des gekneteten Spritzmaterials hoch, und das Druckpumpen des Materials durch einen Schlauch ist schwierig. Aus diesem Grunde ist es notwendig, den Wassergehalt für das Auskleiden über den des hochdichten Gußmaterials anzuheben, so daß nur eine geringe Verbesserung hinsichtlich der Qualität des Auskleidungskörpers durch Spritzen erwartet werden kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obengenannten Probleme zu lösen, die Menge des Auskleidungswassers in den Spritzverfahren zu reduzieren und einen Auskleidungskörper durch Spritzen mit einer hohen Dichte und einer hohen Festigkeit zu schaffen.
  • Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Spritzverarbeitung einer feuerfesten Zusammensetzung, die aus 93 bis 60 Gew.% eines feuerfesten Aggregats, 5 bis 30 Gew.% eines feuerfesten, superfeinen Pulvers, 1 bis 20 Gew.% Aluminiumoxidzement und 0,01 bis 0,5 Gew.% (äußerer Prozentsatz) Dispergiermittel zusammen mit 0,01 bis 2 Gew.% (äußerer Prozentsatz) eines Härtungsbeschleunigers zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese feuerfeste Zusammensetzung zunächst mit Wasser in einer Menge von 1/5 bis 3/4 der Gesamtmenge an Wasser für das Spritzen vermischt wird, dann mittels einer Trockenspritzvorrichtung unter Druck gefördert wird, und eine Lösung, die die verbleibende Menge an Wasser und den Härtungsbeschleuniger enthält, anschließend zu der vermengten, feuerfesten Zusammensetzung im Bereich der Spritzdüse der Trockenspritzvorrichtung hinzugegeben wird, wobei die Gesamtmenge an Wasser für das Spritzen zwischen 4 und 10 % (äußerer Prozentsatz) der feuerfesten Zusammensetzung beträgt, und wobei das Dispergiermittel aus ein oder mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, die aus der Gruppe der Alkaliphosphate und Alkalipolyphosphate gewählt sind.
  • Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten feuerfesten Aggregate sind z. B. gebrannter, feuerfester Ton, Bauxit, Sillimanit, Mullit, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Zirconiumoxid, Magnesiumoxid und Chromit. Die bevorzugte Menge der Zugabe an feuerfesten Aggregaten beträgt 93 bis 60 Gew.%, wobei Mengen, die 93 Gew.% übersteigen, nicht bevorzugt sind, da eine geeignete Viskosität nicht erreicht werden kann, und auch Mengen unterhalb von 60 Gew.% nicht bevorzugt sind, da eine Verringerung der Porosität (hohe Verdichtung) schwierig wird. Ein oder mehrere der oben beschriebenen feuerfesten Aggregate können eingesetzt werden.
  • Als feuerfestes, superfeines Pulver kann Ton, Kaolin, feines Siliziumdioxid, feines Aluminiumoxid, feines Zirconiumoxid, feines Magnesiumoxid und feines Siliciumcarbid verwendet werden. Die Korngröße des superfeinen, feuerfesten Pulvers liegt vorzugsweise bei weniger als 50 um. Die Menge an zugegebenem, feuerfesten, superfeinen Pulver beträgt vorzugsweise 5 bis 30 Gew.%, und wenn die Menge des hinzugegebenen feuerfesten, superfeinen Pulvers 30 Gew.% übersteigt, dann wird die Verdichtung schwierig, so daß dies nicht bevorzugt ist, und wenn die Menge weniger als 5 Gew.% beträgt, dann wird ebenfalls die Verdichtung schwierig, und es kann eine geeignete Viskosität beim Spritzen nicht erhalten werden, so daß dies ebenfalls nicht bevorzugt ist. Eines oder mehrere der oben beschriebenen feuerfesten, superfeinen Pulver können verwendet werden.
  • Der Aluminiumoxidzement, der für die feuerfeste Zusammensetzung verwendet wird, kann ein hydraulischer hochwertiger Aluminiumoxidzement, ein Aluminiumoxidzement der Nrn. 1 und 2 gemäß dem Japanischen Industrie Standard (JIS) sein. Die Menge an Aluminiumoxidzement, die hinzugegeben wird, liegt vorzugsweise bei 1 bis 20 Gew.%, wobei Mengen an zugegebenem Aluminiumoxidzement, die 20 Gew.% übersteigen, nicht bevorzugt sind, da die Korrisionswiderstandsfähigkeit absinkt, und ebenso sind Mengen unterhalb von 1 Gew.% nicht bevorzugt, da dann eine geeignete Festigkeit nicht erhalten werden kann. Ein oder mehrere der oben beschriebenen Aluminiumoxidzemente können eingesetzt werden.
  • Das Alkalimetallphosphat, das als Dispergiermittel verwendet wird, kann z. B. Natriumhexametaphosphat sein, und als Alkalimetallpolyphosphat an z. B. Natriumultrapolyphosphat eingesetzt werden. Die zugegebene Menge kann Dispergiermittel liegt vorzugsweise bei 0,01 bis 0,5 Gew.% (äußerer Prozentsatz), wobei hinzugegebene Mengen an Dispergiermittel, die 0,5 Gew.% übersteigen, nicht bevorzugt sind, da die Dispergierwirkung abnimmt, und weiterhin sind auch Mengen unterhalb von 0,01 Gew.% nicht bevorzugt, da der gewünschte Dispergiereffekt dann nicht erhalten werden kann. Eines oder mehrere der obengenannten Dispergiermittel können eingesetzt werden.
  • Zu der feuerfesten Zusammensetzung mit der obigen Zusammensetzung werden 1/5 bis 3/4 der notwendigen Menge an Auskleidungswasser hinzugegeben, und das superfeine Pulver und der Aluminiumoxidzement werden durch Vormischen in einem Mischer teilweise zu einem Zustand dispergiert, bei dem ein Dispergiereffekt optimal, selbst bei kurzen Mischungszeiten, erhalten werden kann, wenn das Restwasser für die Auskleidung bei der Düse hinzugegeben wird. Damit ist ein Spritzauskleiden mit geringen Mengen an Wasser möglich.
  • Wenn die Menge an zugegebenem und im Mischer vermengtem Wasser weniger als 1/5 der für das Auskleiden notwendigen Menge an Wasser ist, dann kann ein wirksamer Dispergiereffekt nicht erhalten werden, und wenn diese Menge 3/4 übersteigt, dann wird die vorvermengte, feuerfeste Zusammensetzung in dem Mischer hoch viskos, und das Druckpumpen in einer Trockenspritzvorrichtung wird schwierig.
  • Durch die Wirkung eines Härtungsbeschleunigers, der in der Lösung des Restwassers für die Auskleidung gelöst ist und im Bereich der Düse hinzugegeben wird, kann das Auskleiden durch Spritzen durchgeführt werden, ohne daß der Auskleidungskörper durch Fließen kollabiert.
  • Der im Bereich der Düse hinzugegebene Härtungsbeschleuniger kann z. B. Ca(OH)&sub2;, Natriumsilikat und Natriumaluminat sein. Die hinzugegebene Menge des Härtungsbeschleunigers beträgt vorzugsweise 0,01 bis 2 Gew.% (äußerer Prozentsatz). Wenn die zugegebene Menge des Härtungsbeschleunigers weniger als 0,01 Gew.% ist, dann ist die Härtungsgeschwindigkeit niedrig, und es kann deshalb ein Kollabieren des Auskleidungskörpers durch Fließen eintreten, und wenn die Menge 2 Gew.% übersteigt, dann ist die Härtungsgeschwindigkeit schnell, und es wird eine Schichtstruktur des Auskleidungskörpers gebildet, so daß die außerhalb des obigen Bereichs liegenden Mengen nicht bevorzugt sind.
  • Die Gesamtmenge an Wasser für das Auskleiden gemäß der vorliegenden Erfindung liegt bei 4 bis 10 Gew.%. Mengen an Auskleidungswasser unterhalb von 4 Gew.% sind nicht bevorzugt, da eine geeignete Viskosität nicht erhalten werden kann, und Mengen oberhalb von 10 Gew.% sind ebenfalls nicht bevorzugt, da hier eine hohe Verdichtung schwierig ist.
  • Das Verfahren zur Spritzverarbeitung einer feuerfesten Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, z. B. für Kaltspritzreparaturen für innere Wände von Torpedoautos, Spritzreparaturen für Hochofenwannen, geschmolzenes Eisen aufnehmende Öffnungen von Torpedoautos, Heißspritzreparaturen für Hochöfen, Gießpfannen, CDQ-Öfen, Vakuumentgasungsvorrichtungen vom Typ RH und Pelletisierungsöfen. In diesen Fällen, z. B. bei der Kaltspritzreparatur von inneren Wänden eines Torpedoautos, können Zusammensetzungen aus Aluminiumoxid-Siliziumoxidreihen oder Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Siliziumcarbidreihen verwendet werden, und bei Heißspritzausbesserungen für Hochöfen können feuerfeste Zusammensetzungen aus Aluminiumoxid-Siliziumoxidreihen eingesetzt werden, während für Gießpfannen feuerfeste Zusammensetzungen aus Zirkoniumoxid oder' Aluminiumoxid-Siliziumoxidreihen eingesetzt werden können; bei CDQ-Öfen können feuerfeste Zusammensetzungen aus Tonreihen oder hochwertigen Aluminiumoxidreihen eingesetzt werden, und bei einer Vakuumentgasungsvorrichtung des Typs RH und bei Pelletisierungsöfen können feuerfeste Zusammensetzungen aus hochwertigen Aluminiumoxidreihen verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird im weiteren nun durch die folgenden Beispiele beschrieben.
    • Beispiel 1
  • Eine feuerfeste Zusammensetzung mit der in Tabelle 1 wiedergegebenen Zusammensetzung wurde auf eine vertikale Eisenplatte zu einer Auskleidung mit einer Dicke von 150 mm gemäß dem Spritzverfahren der vorliegenden Erfindung, gemäß einem üblichen Trockenspritzverfahren und einem weiteren üblichen Spritzverfahren gespritzt.
  • Die Eigenschaften des erhaltenen, gespritzten Auskleidungskörpers sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Zusammensetzung (Gew.%) Spritzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung übliches Trockenspritzverfahren übliches Gebrannter Ton Gesintertes Aluminiumoxid Superfeines Aluminiumoxidpulver Siliziumdioxidpulver Aluminiumzement Dispergiermittel (äußerer Prozentsatz) Härtungsbeschleuniger (äußerer Prozentsatz) Vorgemischtes Wasser Gesamte Wassermenge für das Auskleiden durch Spritzen Adhäsionsrate Qualität des Auskleidungskörpers Scheinbare Porosität Biegefestigkeit Bemerkung: * Zugabe im Bereich der Düse in Form einer Lösung Dispergiermittel: Natriumultrapolyphosphat Härtungsbeschleuniger: Natriumsilikat
  • Aus Tabelle 1 geht klar hervor, daß der durch das Spritzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Auskleidungskörper ein dichter ausgekleideter Körper ist. Er besitzt eine niedrige scheinbare Porosität und ist fast zweimal stärker hinsichtlich der Biegefestigkeit als solche Auskleidungskörper, die durch das übliche Trockenspritzverfahren oder das andere übliche Spritzverfahren erhalten werden.
    • Beispiel 2
  • Eine feuerfeste Zusammensetzung mit der in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzung wurde auf eine vertikale Eisenplatte zu einer Auskleidung mit einer Dicke von 150 mm gemäß dem Spritzverfahren der vorliegenden Erfindung, einem üblichen Trockenspritzverfahren und einem weiteren üblichen Spritzverfahren gespritzt.
  • Die Eigenschaften des gespritzten Auskleidungsköpers sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Zusammensetzung (Gew.%) Spritzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung übliches Trockenspritzverfahren übliches Gebrannter Ton Gesintertes Aluminiumoxid Superfeines Siliziumbarbidpulver Aluminiumoxidpulver Siliziumdioxidpulver Aluminiumoxidzement Dispergiermittel (äußerer Prozentsatz) Härtungsbeschleuniger (äußerer Prozentsatz) Vorgemischtes Wasser Gesamte Wassermenge für das Auskleiden durch Spritzen Adhäsionsrate Qualität des Auskleidungskörpers Scheinbare Porosität Biegefestigkeit Bemerkung: Bemerkung: * Zugabe im Bereich der Düse in Form einer Lösung Dispergiermittel: Natriumhexametaphosphat Härtungsbeschleuniger: Ca(OH)&sub2;
  • Aus Tabelle 2 kann entnommen werden, daß der durch das Spritzverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Auskleidungsköper ein dichter, ausgekleideter Körper ist. Er besitzt eine niedrige scheinbare Porosität und ist fast zweimal so stark hinsichtlich der Biegefestigkeit im Vergleich zu den Körpern, die durch das übliche Trockenspritzverfahren oder das weitere übliche Spritzverfahren erhalten wurden.
  • Gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung können die folgenden Wirkungen erreicht werden.
  • (1) Es kann ein gespritzter Auskleidungskörper mit einer höheren Dichte und einer höheren Festigkeit im Vergleich zu den üblichen Verfahren erhalten werden, da die Menge an Auskleidungswasser stark reduziert werden kann.
  • (2) Die Korrosionswiderstandsfähigkeit ist verbessert, da ein Auskleidungskörper mit einer hohen Dichte und einer hohen Festigkeit erhalten werden kann und da selbst das Mischungsverhältnis des Binders, der bei hohen Temperaturen leicht verglast (z. B. Aluminiumoxidzement), im Vergleich mit einem üblichen Spritzverfahren reduziert wird.
  • (3) Die Zusammensetzung des gespritzten Auskleidungskörpers wird durch das Vormischen gleichmäßig.
  • (4) Die Stauberzeugung während des Spritzens ist, bedingt durch das Vormischen, vernachlässigbar.

Claims (8)

1. Spritzverarbeitungsverfahren einer feuerfesten Zusammensetzung, die sich aus 93 bis 60 Gew.% feuerfestem Aggregat, 5 bis 30 Gew.% superfeinem, feuerfesten Pulver, 1 bis 20 Gew.% Aluminiumoxidzement und 0,01 bis 0,5 Gew.% (äußerer Prozentsatz) Dispergiermittel zusammen mit 0,01 bis 2 Gew.% (äußerer Prozentsatz) eines Härtungsbeschleunigers zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß diese feuerfeste Zusammensetzung vorab mit Wasser vermengt wird, wobei die Menge 1/5 bis 3/4 der Gesamtmenge an Wasser für das Spritzen beträgt, anschließend mittels einer Trockenspritzvorrichtung unter Druck gefördert wird, und dann eine Lösung, die die verbleibende Menge an Wasser und den Härtungsbeschleuniger beinhaltet, zu der vorgemischten, feuerfesten Zusammensetzung im Bereich der Spritzdüse der Trockenspritzvorrichtung hinzugegeben wird, wobei die Gesamtmenge an Wasser für das Spritzen zwischen 4 und 10 % (äußerer Prozentsatz) der feuerfesten Zusammensetzung beträgt, und wobei das Dispergiermittel sich aus ein oder mehreren Komponenten zusammensetzt, die aus der Reihe Alkaliphosphate und Alkalipolyphosphate ausgewählt sind.
2. Spritzverarbeitungsverfahren für eine feuerfeste Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das feuerfeste Aggregat aus ein oder mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, die-aus der Reihe gebrannter, feuerfester Ton, Bauxit, Sillimanit, Mullit, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Zirconiumoxid, Magnesiumoxid und Chromit ausgewählt sind.
3. Spritzverarbeitungsverfahren für eine feuerfeste Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das feuerfeste, superfeine Pulver aus ein oder mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, die aus der Reihe Ton, Kaolinit, feines Siliziumdioxid,' feines Aluminiumoxid, feines Zirconiumoxid, feines Magnesiumoxid und feines Siliciumcarbid ausgewählt sind.
4. Spritzverarbeitungsverfahren für eine feuerfeste Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei die Korngröße des feuerfesten, superfeinen Pulvers 50 um nicht übersteigt.
5. Spritzverarbeitungsverfahren für eine feuerfeste Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Alkaliphosphat Natriumhexametaphosphat ist.
6. Spritzverarbeitungsverfahren für eine feuerfeste Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Alkalipolyphosphat Natriumultrapolyphosphat ist.
7. Spritzverarbeitungsverfahren für eine feuerfeste Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Härtungsbeschleuniger aus ein oder mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, die aus der Reihe Calziumhydroxid, Natriumsilicat und Natriumaluminat ausgewählt sind.
8. Spritzverarbeitungsverfahren für eine feuerfeste Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Aluminiumoxidzement aus ein oder mehreren Komponenten zusammengesetzt ist, die aus hydraulischem hochwertigen Aluminiumoxidzement, aus Aluminiumoxidzement gemäß Nr. 1 und Nr. 2 des Japanischen Industrie Standards (JIS) ausgewählt sind.
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