DE4004870C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Masse zum Beschichten einer Auskleidung eines metallurgischen Schmelzgefäßes.
Eine solche Masse auf Basis Sintermagnesit und/oder Sinterdolomit ist aus der DE-PS 37 03 136 bekannt. Die Masse enthält zusätzlich 0,5 bis 5 Gew.-% Bentonit, 1 bis 5 Gew.-% Aluminiumsulfat und 0,5 bis 5 Gew.-% einer Erdalkaliverbindung in Form von MgO-Kauster und/oder Magnesiumhydroxid.
Die bekannte Masse soll beim Aufspritzen auf heiße Flächen von Öfen rasch abbinden und eine hohe Feuer­ festigkeit besitzen.
Eine ähnliche Masse ist auch aus der DE-PS 37 39 900 bekannt, wobei als feuerfeste Oxide neben Sinter- oder Schmelzmagnesit 10 bis 25 Gew.-% einer Zirkoniumver­ bindung mit einem ZrO2-Gehalt von wenigstens 98 Gew.-%, bezogen auf das MgO vorgeschlagen wird. Mit dieser Masse soll ebenfalls in erster Linie eine hohe Temperatur­ beständigkeit bis zu Temperaturen oberhalb von 1900°C erreicht werden.
Aus der DE 28 34 274 A1 ist ein Dichtungs- und Füllmaterial für metallurgische Anwendungen bekannt, das 45 bis 50% gebrannten Ton, SiC, MgO, gebrannten Dolomit, Al₂O₃, gemahlenen Kalkstein und feine Sandteilchen aufweisen soll. Die Masse enthält weiter 8 bis 10% verzehrbare Holzfasern und 40 bis 47% einer Benetzungslösung zum Binden dieser Stoffe. Damit soll eine Selbstzerstörung des Materials erreicht werden, das insoweit nur temporär wirksam ist.
Weiter ergibt sich aus der DE 20 25 487 A1 ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Stoffe auf der Grundlage von Kalziumoxid. Nach Beispiel 15 kann die dort beschriebene Flickmasse 20% Kalkstein enthalten. Die übrigen 80% bestehen aus Kalziumoxid und einem Harz. Mit Wasser läßt sich diese Flickmasse nicht zubereiten, da das CaO sofort zu Ca(OH)₂ reagieren würde.
Schließlich offenbart die DE-PS 8 44 728 einen Mörtel, der ausschließlich aus Kalziumcarbonat und Magnesiumkarbonat besteht.
Die bekannten, gattungsgemäßen Massen weisen teilweise einen relativ geringen Gehalt an CaO auf, der insbesondere bei Verwendung von Sinterdolomit eingebracht wird. Metallurgisch sind aber kalziumoxidreiche Überzugsmassen in bezug auf die Stahlreinheit und Abscheidung nichtmetallischer Einschlüsse durchaus erstrebenswert. Höhere Anteile an Kalziumoxid wie gemäß der DE 20 25 487 C1 scheiden jedoch aus, wenn die Masse mit Wasser aufbereitet wird, weil das Kalziumoxid mit dem Wasser spontan zu Kalziumhydroxid reagiert, was die Verarbeitbarkeit verschlechtert oder unmöglich macht.
Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Masse anzubieten, die einen möglichst hohen Gehalt an Kalziumoxid aufweist und trotzdem naß verarbeitet werden kann.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel überraschend einfach durch Verwendung einer Masse auf der Basis feuerfester Oxide wie Sintermagnesia, Chrommagnesia, Sinterdolomit, Chromerz und/oder Zirkondioxid erreicht werden kann, die 3 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, an karbonatisch gebundenem Kalzium- und/oder Magnesiumoxid in Form von Dolomit (MgCa(CO3)2) oder Kalk (CaCO3) enthält.
Der bevorzugte Gehalt liegt zwischen 10 und 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, wobei Calciumcarbonat gegen­ über Magnesiumcarbonat wegen seiner günstigen metal­ lurgischen Wirkung Vorteile besitzt.
Die Verwendung von Karbonaten innerhalb der Masse ist zunächst überraschend, weil das Karbonat bei der sich üblicherweise an das Aufbringen der Masse auf die Ausklei­ dung eines metallurgischen Schmelzgefäßes anschließenden Wärmebehandlung (Aufheizung) beziehungsweise der an­ schließenden Erwärmung durch die Metallschmelze zwangs­ weise zersetzt und damit die Festigkeit herabsetzt. Es wäre deshalb zu vermuten, daß durch die Zersetzung des Karbonats die Festigkeit der monolithischen Masse insbesondere bei höheren Gehalten an karbonatisch gebundenem CaO (und MgO) deutlich abnimmt und so die Standsicherheit der Beschichtung gefährdet. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, daß feuerseitig (auf der der Schmelze zugewandten Seite) die Temperaturen der Metallschmelze so hoch sind, daß es gleichzeitig zu einer ausreichenden Sinterung und damit zu einer Verfesti­ gung der Oberflächenschicht der monolithischen Masse kommt, die ihre Feuerfestigkeit und Stabilität allenfalls unerheblich verringert. Demgegenüber wirkt sich die Zersetzung des Karbonates nur in dem Bereich der mono­ lithischen Beschichtung festigkeitsmindernd aus, die der Metallschmelze abgewandt beziehungsweise dem Dauer­ futter zugewandt ist. Der Grund liegt darin, daß in diesem Bereich die Temperaturen zwangsläufig geringer sind als auf der "Feuerseite", so daß hier keine Versinte­ rung in dem Maße eintritt wie auf der der Schmelze zuge­ wandten Seite.
Vielmehr bleibt der entsprechende Teil der Masse mürbe, selbst wenn der der Metallschmelze zugewandte Abschnitt voll durchgesintert ist.
Dieses Phänomen ist jedoch bei speziellen Anwendungen durchaus erwünscht, wo ein fester Verbund zwischen der Überzugsmasse und dem Dauerfutter verhindert werden soll. Hierdurch wird es nämlich ermöglicht, die nur einmal verwendete monolithische Auskleidung bei deren Erneuerung leicht vom Dauerfutter des metallurgischen Schmelzgefäßes zu lösen und mit dem Metallbären problemfrei auszukippen. Ein weiterer Vorteil der Zersetzung des Karbonats liegt darin, daß gleichzeitig die Porosität der Masse zunimmt, wodurch die thermische Isolierung verbessert wird.
Vor allem aber besitzt die erfindungsgemäße Masse den entscheidenden Vorteil, daß sie reich an Kalziumoxid ist und dadurch die oben beschriebenen metallurgischen Vorteile ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, der Masse ein anorganisches Binde­ mittel, beispielsweise Wasserglas, zuzusetzen, und zwar vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse. Ebenso kann aber auch ein organisches Bindemittel wie Phenolnovolak oder Trockenbinderit zuge­ geben werden, und zwar vorteilhafterweise ebenfalls in einer Menge bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse.
Darüber hinaus können der Masse übliche Zusätze der nachfolgend genannten Art zugegeben werden, wobei die Gewichtsangaben sich jeweils auf die Gesamtmasse beziehen:
  • - anorganische und/oder organische Faserstoffe (bis zu 5 Gew.-%),
  • - anorganische und/oder organische plastifizierende Zusätze (zum Beispiel Ton, Polyvinylalkohol etc.) (bis zu 5 Gew.-%),
  • - luftporenbildende und/oder verflüssigende Zusätze (bis zu 1,0 Gew.-%).
Die erfindungsgemäße Masse kann trocken und naß aufbereitet werden. Als Trockenmasse wird sie hinter eine entsprechende Schablone durch Vibration eingebracht und dort unter Wärmeeinwirkung bei Temperaturen über 200°C ausgehärtet.
Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Masse auch mit Wasser anmischen und zum Beispiel aufschmieren oder aufspritzen (Torkretieren). Dabei kann die Masse - insbesondere unter Verwendung luftporenbildender oder verflüssigender Zusätze - zu einem luftporenreichen Schlamm mit Wasser angemischt und mittels Pumpspritzver­ fahren auf die Auskleidung des metallurgischen Schmelz­ gefäßes aufgebracht werden.
Die Masse kann besonders vorteilhaft unter anderem als Tundish-Überzugsmasse eingesetzt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die beschrie­ benen Eigenschaften und Vorteile.
Versuchsreihe I zeigt eine konventionelle Spritzmasse ohne CaCO3-Anteil (A) im Vergleich zu zwei erfindungs­ gemäßen Spritzmassen mit 20 Gew.-% CaCO3 (B) beziehungs­ weise 30 Gew.-% CaMg (CO3)2 (C). In allen Fällen liegen die Massen in einer Kornverteilung mit 98 Gew.-% kleiner 2 mm vor.
Die nachfolgende Tabelle zeigt im einzelnen die Rohstoff­ basis, chemische Analyse, Porosität und Kaltdruckfestig­ keit bei verschiedenen Temperaturen sowie Haftung der Masse am Dauerfutter nach Gießende.
Versuchsreihe I (alle Angaben in Gewichtsprozent, falls nicht anders angegeben)
Entsprechend der Rohstoffbasis ist der CaO-Gehalt der Spritz­ massen B und C deutlich höher gegenüber der Spritzmasse A.
Deutlich ist auch zu erkennen, daß die Porosität im Temperatur­ bereich zwischen 1000°C und 1400°C (also auf der "kalten" Seite der fertig aufgebrachten Masse) bei den Versätzen nach B und C deutlich höher ist als bei der Masse A, woraus die bereits vorstehend genannte verbesserte thermische Isolie­ rung resultiert.
Die Werte der Kaltdruckfestigkeit zeigen ferner, daß diese bei den erfindungsgemäßen Massen zunächst mit steigender Temperatur deutlich sinkt, und zwar bis zu Temperaturen von etwa 1400°C. Daraus folgt, daß die erfindungsgemäßen Massen auf ihrer "kalten", also der Metallschmelze abgewandten Seite, praktisch keine eigene Festigkeit besitzen und "mürbe" bleiben, während sie auf der "Feuerseite", also bei Tempera­ turen oberhalb 1500°C durch Versinterung wieder eine hohe Festigkeit erlangen. Aus diesem "Phänomen" leitet sich ab, daß die erfindungsgemäßen Massen nur eine schwache oder über­ haupt keine Haftung gegenüber dem Dauerfutter (also an der "kalten" Seite) besitzen mit dem daraus resultierenden Vor­ teil, daß sich die Masse nach dem Einsatz leicht ablösen läßt.
In der Versuchsreihe II ist eine konventionelle Schlämme­ spritzmasse (D) einer erfindungsgemäßen Schlämmespritzmasse (E) mit einem Anteil von 25 Gew.-% CaCO3 gegenübergestellt.
Die anhand der Versuchsreihe I beschriebenen Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Massen werden durch die angegebenen Versuchsergebnisse auch hier bestätigt.
Versuchsreihe II (alle Angaben in Gewichtsprozent, falls nicht anders angegeben)

Claims (6)

1. Verwendung einer Masse auf der Basis feuerfester Oxide wie Sintermagnesia, Chrommagnesia, Sinterdolomit, Chromerz und/oder Zirkoniumdioxid, die 3 bis 50 Gew.-% CaCO3 und/oder MgCO3, bezogen auf die Gesamtmasse, in Form von Dolomit oder Kalk enthält, zum Beschichten einer Auskleidung eines metallurgischen Schmelzgefäßes.
2. Verwendung einer Masse nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Gehalt an CaCO3 und/oder MgCO3 zwischen 10 und 40 Gew.-% liegt.
3. Verwendung einer Masse nach Anspruch 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß sie in einer Körnung kleiner 2 mm konfektioniert ist.
4. Verwendung einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der Maßgabe, daß sie ein anorganisches Bindemittel, vorzugsweise Wasserglas, in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, enthält.
5. Verwendung einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit der Maßgabe, daß sie ein organisches Bindemittel wie Phenolnovolak in einer Menge bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, enthält.
6. Verwendung einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit der Maßgabe, daß die Masse trocken hinter eine korrespondierende Schablone durch Vibration eingebracht oder nach Anmachen mit Wasser aufgeschmiert oder aufgespritzt, danach gegebenenfalls unter Wärmeeinwirkung bei Temperaturen überhalb 200°C ausgehärtet wird, bevor eine zweite Masse bekannter Zusammensetzung, ohne einen Gehalt an Karbonaten, auf die zuvor aufgetragene Schicht aufgebracht wird.
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