DE4031726C1 - Prodn. of monolithic, refractory coating in metallurgical ladle - by drying coating mass in up-turned ladle over burner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Bei den Pfannen handelt es sich um schwere topfförmige Gefäße mit leicht konischen Wandungen von 3 bis 5 m Höhe, die zur Aufnahme von bis zu 450 t flüssigen Stahls dienen, der in den meisten Fällen vor dem Vergießen in der Pfanne noch metallurgische Behandlungen verschiedener Art erfährt.

Die Pfannen bestehen aus einem das äußere Gehäuse bil­ denden Stahlbehälter, der innen eine dickwandige Auskleidung oder Zustellung aus feuerfester Masse aufweist. Früher wurde diese Auskleidung überwiegend aus feuerfesten Steinen ge­ mauert. Heute wird mehr und mehr dazu übergegangen, die Aus­ mauerung auf eine dem Stahlbehälter benachbarte, Dauer- oder Isolationsfutter genannte Schicht zu beschränken und davor, d. h. zum Innern der Pfanne hin, eine monolithische Ausklei­ dung zu setzen, die aus einer bei aufrechter Pfanne in den Zwischenraum zwischen einer den lichten Innenraum der Pfanne bestimmenden Schablone und dem Dauerfutter eingestampften geslingerten Masse oder aus einer sogenannten Vibrationsmasse besteht, die unter der Wirkung von Vibrationen den Zwischen­ raum ganz ausfüllt und darin kompaktiert wird. Diese Wirkung ist besonders ausgeprägt bei den thixotropen Vibrationsmassen, die unter der Wirkung der Vibrationen vorübergehend "flüssig" werden und alle Zwischenräume ausfüllen. Mit den letzteren Massen wird auch eine Reparaturtechnik durchgeführt, bei der von der benutzten Auskleidung nur die geschädigte Ober­ flächenschicht abgenommen und lediglich der Zwischenraum zwischen der Schablone und den stehengebliebenen Anteilen der alten Auskleidung aufgefüllt wird. Diese Technik erspart große Mengen an feuerfester Masse.

Die eingebrachten feuerfesten Massen erstarren zu einer ziemlich stabilen monolithischen Auskleidung, die schon durch das Abbinden bei Umgebungstemperatur eine erhebliche Festigkeit aufweist und entformt werden kann.

Die Massen enthalten einige Prozent Wasser, die vor der Inbetriebnahme der Pfanne äußerst sorgfältig entfernt werden müssen. Die Entfernung muß außerordentlich langsam und scho­ nend erfolgen, damit sich im Innern der monolithischen Aus­ kleidung, die wesentlich dichter und porenärmer ist als eine Ausmauerung, kein Dampfdruck bilden und keine Absprengungen erfolgen oder Risse auftreten können, die bei der Inbetrieb­ nahme der Pfanne zu einem Durchbruch der Schmelze bis zum Stahlmantel und den entsprechenden Folgen führen können. Ein zu rasches Aufheizen kann zu sehr heftigen Dampfexplo­ sionen in dem Auskleidungsmaterial mit entsprechenden Zer­ störungen Anlaß sein. In dem Auskleidungsmaterial zurückge­ bliebene Feuchtigkeit kann bei der Inbetriebnahme der Pfanne zu plötzlichen Eruptionen mit heftigem Auswurf der Stahl­ schmelze führen. Die vollständige Trocknung der Pfanne er­ folgt daher in einem Zeitraum von mehreren Tagen, wobei die Temperatursteigerung nur Werte von 5 bis 8° pro Stunde annehmen darf. Die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit dem reinen Trocknungsvorgang, weniger mit dem Aufheizen unmittelbar vor dem Abstich des Stahls in die Pfanne: hierfür wird auf bekannte Anordnungen zurückgegriffen.

Die Ernsthaftigkeit des Problems geht daraus hervor, daß bei der Ausmauerung einer Pfanne und der Verwendung von beispielsweise 0,3 t Mörtel bei einem Feuchtigkeitsgehalt des Mörtels von 20% etwa 60 l Wasser zu entfernen sind. Bei einer monolithischen Zustellung hingegen werden bis zu 30 t Auskleidungsmasse benötigt, wobei ein Feuchtigkeitsge­ halt von 4 bis 5% 1200 bis 1500 l zu entfernenden Wassers entspricht, welches auch noch durch die besonders dichte Struktur der monolithischen Zustellung hindurchdringen muß.

Die vorgenannte Technik und die damit verbundenen Pro­ bleme sind in den Aufsätzen von Klein "Monolithische Zu­ stellung von großformatigen Bauteilen" in "Steel & Metals Magazine", Vol. 26, No. 5, 1988, Seiten 415 bis 425 und von Hösler und Siegl "Monolithische Zustellung von Stahlgießpfan­ nen" in "Fachberichte Hüttenpraxis Metallweiterverarbeitung", Vol. 23, No. 5, 1985, Seiten 361 bis 366 beschrieben.

Das notwendige sehr langsame Trocknen der Pfannen wurde bisher bei aufrechtstehender Pfanne mittels eines von oben in die Pfanne gerichteten Brenners durchgeführt, wie es in Bild 17 des vorerwähnten Aufsatzes von Klein dargestellt ist. Es ist auch bekannt, Pfannen mit horizontaler oder leicht geneigter Achse, d. h. im wesentlichen liegend, zu trocknen. Die stehende oder allenfalls liegende Trocknung der Pfannen entspricht einer durchweg praktizierten Technik.

Es ist hierbei aber der Nachteil vorhanden, daß nicht alle Stellen der Pfanne gleichmäßig von der Wärme des Bren­ ners erfaßt werden, sondern daß sich tote Zonen bilden, in denen die Auskleidung kälter bleibt. Dieser Umstand fällt besonders bei den neueren monolithischen Zustellungen ins Gewicht, weil diese besonders stark auf verbliebene Feuchtig­ keit reagieren und die Feuchtigkeit bei diesen nur sehr lang­ sam abdampfen kann. Wenn die Leistung der Brenner jedoch heruntergeregelt wird, wird auch die Flamme kürzer und wer­ den die toten Zonen noch weniger erreicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Trock­ nung von Pfannen der in Rede stehenden Art gleichmäßiger und durchgreifend zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergege­ bene Erfindung gelöst.

Die Pfanne wird hierbei nach dem Ziehen der Schablone an den Zapfen aufgehängt und mit einer geeigneten Vorrich­ tung gestürzt, so daß ihre Öffnung nach unten weist. In die­ sem Zustand wird sie von unten mit einem Brenner beaufschlagt, dessen Wärme von selbst nach oben und gegen den Boden hin ansteigt. Die Öffnungen im Pfannenboden sind hierfür wichtig, weil sie ein Austreten der Brenngase und des Wasserdampfs und einen regelrechten Zug in der Pfanne ermöglichen.

Voraussetzung für diese Technik ist allerdings eine voll­ kommen monolithische Auskleidung, bei der also auch der Boden monolithisch aus einer Stampf- oder Vibrationsmasse besteht. Meist war bei den früheren Pfannenzustellungen, auch wenn die Wandungen monolithisch waren, der Boden noch gemauert. Mit einer solchen Pfanne wäre ein Stürzen nicht möglich, weil die Mauerung herausfallen würde. Die neueren Vibrations­ massen haben aber schon nach dem ersten Abbinden eine solche Festigkeit, daß sie das Stürzen überstehen, ohne sich von der Pfannenwandung bzw. den stehengebliebenen Anteilen der vorherigen Auskleidung zu lösen.

Aus einem Informationsblatt der Firma Friedrich Ley GmbH Industriebrenner-Anlagen in 4640 Wattenscheid sind bereits Pfannenfeuer für Handpfannen bekannt, bei denen der Brenner von unten gegen die gestürzte Pfanne arbeitet. Handpfannen sind aber von ihrem Fassungsvermögen und den Problemen ihrer Auskleidung her nicht mit den wesentlich größeren metallur­ gischen Pfannen zu vergleichen. Für diese zeigt auch das genannte Informationsblatt ein Arbeiten des Brenners von oben in die aufrechtstehende Pfanne.

Eine besondere Anpassung an die Bedürfnisse des Trocken­ verlaufs gewährleistet eine Verstellung des Brenners in der Höhe während des Trocknungs- und Aufheizungsvorgangs (An­ spruch 2).

Die Erfindung erstreckt sich auch auf einen Trockenstand zur Durchführung des Verfahrens, der einen auf dem Hallenboden angeordneten Rost, der einen ungehinderten Luftzutritt von unten ermöglichen soll, sowie einen im Bereich des Rostes an­ geordneten, nach oben gerichteten Brenner umfaßt (Anspruch 3). Gemäß Anspruch 4 können die Stege des Rostes aus feuerfesten Steinen gemauert sein. Schamottsteine sind ausreichend, weil die Temperaturen bei etwa 1000°C liegen. Es kommen jedoch auch Gußeisen oder zunderbeständige Stahlsorten in Betracht. In Betracht kommende Ausführungsformen des Rostes sind Gegenstand der Ansprüche 5 und 6.

Der Brenner kann gemäß Anspruch 7 gegenüber dem Rost höhenverstellbar ausgebildet sein, um eine Anpassung an ver­ schiedene Pfannen und Trocknungsabläufe zu ermöglichen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Er­ findung schematisch angedeutet.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Pfanne während des Trockenvorganges;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht auf den Trockenstand von oben, wobei der Umriß des unteren Randes der Pfanne strichpunktiert angedeutet ist;

Fig. 3 zeigt eine Fig. 2 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform des Trockenstandes.

Die als Ganzes mit 10 bezeichnete Pfanne besteht in der üblichen Weise aus einem topfförmigen Stahlbehälter 1 von kreisrundem Querschnitt mit einer leicht konischen Seiten­ wandung 2 und einem flachen Boden 3. Die Pfanne 10 weist eine feuerfeste, als Ganzes mit 4 bezeichnete Auskleidung auf, die aus einem an der Pfannenwandung sitzenden und über längere Zeit erhalten bleibenden Dauer- oder Isolations­ futter 5 sowie einer auf dessen innere Begrenzungsfläche 8 aufgebrachten thixotropen Vibrationsmasse 6 besteht, die bei aufrechtstehender Pfanne in den Zwischenraum zwischen dem Dauerfutter 5 und eine die innere Kontur 7 bestimmenden Schablone eingebracht und dort durch Vibration verflüssigt und kompaktiert wird. Nach der ersten Reparatur der Ausklei­ dung besteht der Auskleidungsteil 6 der Vibrationsmasse aus zwei Schichten, nämlich einem stehenbleibenden Teil 6′, des­ sen Kontur 8′ sich durch Abarbeiten der geschädigten Teile der Vibrationsmasse 6 ergibt, und einem mit der Schablone aufgetragenen erneuerten Teil 6′′, der nach dem Ziehen der Schablone getrocknet werden muß, ebenso wie die gesamte Vi­ brationsmasse 6 bei der erstmaligen Zustellung. Für die Wirt­ schaftlichkeit wichtig ist, daß bei einer Reparatur wesentliche Anteile 6′ der Vibrationsmasse 6 und natürlich das Dauer­ futter 5 stehenbleiben können.

Die feuerfeste Vibrationsmasse 6 ist sowohl an den Sei­ tenwänden 2 als auch am Boden 3 der Pfanne 10 vorhanden. Sie bindet nach dem Vibrieren rasch ab und fällt nicht her­ unter, wenn die Schablone gezogen und die Pfanne an den seit­ lichen Zapfen 9 am Hallenkran hängend mit einer nicht darge­ stellten geeigneten Vorrichtung in die in der Zeichnung wie­ dergegebene Lage gestürzt wird, in der die Pfannenöffnung 11 nach unten weist. Die Pfanne 10 wird in dieser Lage auf einen als Ganzes mit 20 bezeichneten Trockenstand aufgesetzt, der auf dem Hallenboden 12 angeordnete, in dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 und 2 einander parallele, senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Stege 14 umfaßt, die eine Art Rost 13 mit horizontaler Oberfläche bilden und zwischen sich Zugkanäle für den Eintritt von Luft aufweisen. Der Rost 13 erlaubt das Aufsetzen von Pfannen unterschiedlichen Durch­ messers.

Im mittleren Bereich des Rostes 13 ist in einer Boden­ ausnehmung 23 ein Brenner 15 vorgesehen, dessen Flammen 16 nach oben, d. h. in das Innere der Pfanne 10, gerichtet sind. Die Zuleitungen 17, 18 für Luft und Gas sind beweglich, so daß der Brenner 15 entsprechend dem Pfeil 19 in einem gewis­ sen Bereich gegenüber der dargestellten Position, in der seine Mündung sich etwa in Höhe der Oberseite der Stege 14 befindet, nach oben und unten verlagert werden kann. Die Zuleitungen 17, 18 verlaufen in gedeckten Kanälen 27, 28, in denen sie vor der Strahlungshitze weitgehend geschützt sind.

In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform 13′ des Rostes dargestellt, bei der die Stege 24 und die zwischen ihnen verbleibenden Luftkanäle radial verlaufen, d. h. stern­ förmig angeordnet sind. Wegen der Symmetrie der Luftführung und der sich daraus ergebenden größeren Gleichmäßigkeit der Trocknung ist diese Ausführungsform bevorzugt. Der Brenner 15 ist wie bei dem Rost 13 in einer zentralen Bodenausneh­ mung 25 angeordnet.

Die Pfanne weist an ihrem Boden Öffnungen 21, 22 auf, durch die Gas und Wasserdampf nach oben austreten können. Es findet bei in Betrieb befindlichem Brenner 15 also eine stetige Strömung erwärmten Gases von unten nach oben statt, wobei auch zusätzliche Luft zwischen den Stegen 14, 24 nach oben mitgerissen wird, was für den Abtransport des Wasser­ dampfes sehr wesentlich ist.

Dadurch, daß die Gase gegen den Boden anströmen, er­ fährt dieser die volle Entwässerungswirkung, die im übrigen über den Umfang wegen der Symmetrie der Anordnung gleich­ mäßig ist. Der nach unten weisende Rand der Pfanne 10 ist nicht etwa benachteiligt, sondern erhält eine ausreichende Energiezufuhr bevorzugt durch die Strahlungswärme des in der Nähe befindlichen Brenners 15, auch wenn dessen Flamme 16 reduziert ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer monolithischen feuer­ festen Auskleidung in einer metallurgischen Pfanne, die min­ destens eine Öffnung im Bodenbereich aufweist,
bei welchem die Auskleidungsmasse mit Hilfe einer Scha­ blone auf Wandung und Boden der Pfanne gebracht und abbinden gelassen wird
und bei welchem die Auskleidungsmassen nach dem Ziehen der Schablone bei gestürzter Pfanne mittels eines von unten in die nach unten weisende Öffnung der Pfanne gerichteten Brenners getrocknet und aufgeheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner während des Trocknens und Aufheizens in der Höhe innerhalb der Pfanne verstellt wird.

3. Trockenstand zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen auf dem Hallenboden (12) angeordneten Rost (13, 13′), auf den die gestürzte Pfanne (10) aufsetzbar ist, sowie im Bereich des Rostes (13, 13′) einen nach oben gerichteten Brenner (15) umfaßt.

4. Trockenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (14, 24) des Rostes 13, 13′) aus feuerfesten Steinen gemauert sind.

5. Trockenstand nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stege (14) mit gegenseitigem Querab­ stand parallel zueinander angeordnet sind.

6. Trockenstand nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stege (24) mit gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung radial angeordnet sind.

7. Trockenstand nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Brenner (15) gegenüber dem Rost (13, 13′) heb- und senkbar ausgebildet ist.