DE4126521A1 - Feuerfester stein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Stein zur Zustellung von metallurgischen Gefäßen gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 sowie die Verwendung eines derartigen Steins bei der Zustellung eines Stahlkonverterbodens gemäß Anspruch 6.

Feuerfeste Steine werden in der Metallurgie in vielfacher Weise eingesetzt, so zum Beispiel bei der Zustellung von Hoch­ öfen, Konvertergefäßen, Pfannen etc.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch vornehmlich auf die Zustellung von Konvertern zur Stahlherstellung, und zwar sowohl von bodenblasenden, kombiniertblasenden als auch auf­ blasenden Konvertern im autothermen und allothermen Betrieb.

Insbesondere bei bodenblasenden, allotherm arbeitenden Konver­ tern wird durch das Chargieren großer Mengen fester Eisenteile und die durch den von unten eingeblasenen Sauerstoff erzeugte intensive Badbewegung der sich bildenden Schmelze die feu­ erfeste Auskleidung des Konverters einem starken Verschleiß unterzogen.

Um eine möglichst hohe Anzahl von Chargen im Verlauf einer Konverterreise zu erreichen, muß daher die Dicke der aus ein­ zelnen feuerfesten Steinen zusammengesetzten Verschleißschicht im Rand- und Bodenbereich des Konverters den jeweiligen Anfor­ derungen entsprechend angepaßt werden.

Der Übergangsbereich zwischen der Wandauskleidung und der Bo­ denzustellung stellt dabei einen besonderen Problembereich dar.

Das liegt aller Wahrscheinlichkeit nach daran, daß die nach unten in etwa konisch zusammenlaufende Oberfläche der Seiten­ wandauskleidung in einem mehr oder weniger stumpfen Winkel auf die ebene Oberflache des mit feuerfesten Steinen zugestellten Bodens trifft. Eine bisher übliche Ausgestaltung der Bodenzu­ stellung ergibt sich aus der DE-PS 26 54 232. Bei diesem be­ kannten Verfahren werden in einem bestimmten Muster quaderför­ mige Steine mit einem rechteckigen Querschnitt auf einer metallische Bodenplatte verlegt. Dabei ergibt sich die Dicke der Bodenzustellung aus der Länge der benutzten Steine. Even­ tuell werden die Steine auch in zwei Schichten übereinander verlegt. Nach der Fertigstellung des zugestellten Bodens wer­ den die Düsenlöcher in die feuerfeste Schicht gebohrt. Danach wird der komplette Boden von unten in das Konvertergefäß ein­ gesetzt, und die Bodenauskleidung wird mit der Seitenwandaus­ kleidung mit Hilfe von speziellen feuerfesten Steinen und Stampfmasse verbunden. Trotz einer gegenüber dem Restmauerwerk erhöhten Dicke der feuerfesten Verschleißschicht in diesem Be­ reich wurden bei dieser Art der Zustellung geringere Haltbar­ keiten im Vergleich zu den anderen Konverterbereichen erzielt.

Das lag unter anderem auch an der durch die rechteckige Quer­ schnittsfläche bedingten Anordnung der quaderförmigen Steine. Die sich im Boden aufbauenden thermischen Spannungen konnten durch die relativ zueinander unbeweglichen Steine nur dadurch abgebaut werden, daß sich Risse in den Steinen bildeten. Die abgerissenen Steinköpfe gelangten in die Schmelze, hinter­ ließen Krater, die den Verschleißkräften neue Ansatzpunkte lieferten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen feuerfe­ sten Stein der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er zur Herstellung eines Bodens geeignet ist, dessen Übergang zur Seitenwandauskleidung kontinuierlicher erfolgt und daß die auftretenden Spannungen im Boden in ungefährlicher Weise abge­ baut werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Durch den Anspruch 6 und die sich anschließenden Unteransprü­ che ist eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Steine angegeben.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Steines ist darin zu sehen, daß er bei der Herstellung leichter entformbar ist, da die zwischen Form und Stein existierenden Adhäsionskräfte durch die pyramidenstumpfförmige Ausgestaltung des Steins leichter zu überwinden sind als bei quaderförmigen Steinen.

Der Hauptvorteil besteht jedoch darin, daß mit Hilfe der er­ findungsgemäßen Steine sogenannte Kümpelböden, d. h. Böden in bombierter Form, hergestellt werden können, indem die Steine in einem Matrixraster auf der vorbereiteten Bodenplatte ange­ ordnet werden. Hierdurch wird ein stetiger Übergang zwischen der konkav ausgebildeten Bodenoberfläche und den schräg auf­ steigenden Seitenwandflächen ermöglicht.

Die durch die vorteilhafte quadratische Querschnittsfläche ge­ mäß Anspruch 2 ermöglichte schachbrettartige Anordnung der Steine hat den Vorteil, daß sich die sich im Boden aufbauenden thermischen bzw. durch Bodenverformungen auftretenden Spannun­ gen dadurch besser abbauen lassen, daß die Steine die Möglich­ keit haben, sich gegeneinander zu verschieben. Sollte trotzdem einmal ein Stein horizontal reißen, so wird das Steinteilstück durch die benachbarten Steine daran gehindert, aus dem Verband in die Schmelze zu gelangen, da die Rißfläche größer ist als die zur Schmelze zeigende Stirnfläche des Steines.

Ein mit Hilfe der erfindungsgemäßen Steine zugestellter Kon­ verterboden sowie der mit diesem Boden verschlossene Konverter selbst erreicht eine wesentlich erhöhte Lebensdauer. Das gilt um so mehr, wenn der Boden zweischichtig ausgestaltet wird, wobei jeweils Steinlängen von beispielsweise 750 mm gewählt werden. Dabei ist die verjüngte Stirnfläche der die untere Schicht bildenden Steine naturgemäß etwas größer als die ver­ jüngte Stirnfläche der Steine, die die obere Schicht bilden. Beispielsweise kann die Dimensionierung der Steine so gewählt werden, daß die Basisstirnfläche der Steine in beiden Lagen eine Kantenlänge von 100 mm aufweist, während die Kantenlänge der gegenüberliegenden kleineren Stirnfläche in einem Fall 90 mm und im anderen Fall 88,9 mm beträgt.

Die Torfindung ist jedoch an keine spezielle Dimensionierung gebunden. Es ist auch vorstellbar, den Boden einschichtig, zwei- und mehrschichtig auszuführen.

Um die bombierte Form des Bodens zu erreichen, schlägt der Verwendungsanspruch 6 vor, auf der ebenen Grundplatte eine Be­ tonschicht mit plan-konkavem Querschnitt auf zutragen, auf der dann mindestens eine Lage der feuerfesten Steine in der oben angegebenen Weise angeordnet wird.

Durch den so hergestellten Boden werden dann in bekannter Weise die Löcher zur Aufnahme der Düsen gebohrt.

Gemäß Anspruch 8 werden bei der Bodenzustellung drei verschie­ dene Steinqualitäten verwendet. In der unmittelbaren Umgebung der Düsenlöcher, die besonderen thermischen Belastungen ausge­ setzt ist, werden nach dem Anspruch 8 Karbonsteine verlegt. Diese Karbonsteine werden im gesamten Bereich der Bedüsung von Magnesitsteinen einer ersten Qualität umgeben, während die weiter außen angeordneten Steine Magnesitsteine einer zweiten, minderen Qualität sind. Auf diese Weise werden die Kosten der Bodenzustellung weiter minimiert.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen feuerfesten Steine ist darin zu sehen, daß pro Lage nur mit einem einzigen Steinformat gearbeitet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung darge­ stellt und näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in abgebrochener Darstellung einen Stahlkonverter im Querschnitt,

Fig. 2 Draufsicht der Bodenzustellung gemäß Ansicht A aus Fig. 1.

In der Zeichnung ist das Konvertergefäß allgemein mit dem Be­ zugszeichen 1 versehen. Es besteht aus einer metallischen Wan­ dung 2 und einem aus einer metallischen Bodenplatte 3 beste­ henden Verschluß. Sowohl die Gefäßwand als auch die Boden­ platte 3 ist mit einer Verschleißschicht aus feuerfesten Stei­ nen 5, 6, 7, 7′ ausgekleidet. Die Behälterwand 2, 4 ist mit einer ersten Schicht 8 aus feuerfesten Steinen verkleidet. Diese Schicht 8 reicht von einem die Bodenöffnung 9 umgebenden Flansch 10 bis zum nicht dargestellten Konverterhut. An diese Schicht 8 nach innen anschließend sind ringförmig auf dem Ringflansch 10 in fünf Lagen übereinander flache feuerfeste Steine 11 angeordnet, die eine vertikale Innenwandung 12 bil­ den. Von der Behälterachse weg versetzt sind auf dem aus den Feuerfeststeinen 11 aufgebauten Sockel großformatigere feuer­ feste Steine 13 angeordnet, die ebenfalls eine vertikale In­ nenwand bilden. Von dem durch die Steine 13 gebildeten zweiten Sockel erstreckt sich zum einen eine direkt auf der Grundaus­ kleidung 8 auf liegende aus im Querschnitt parallelogrammför­ migen feuerfesten Steinen 14 gebildete zweite Schicht bis zum nicht dargestellten Konverterhut. Weiterhin ist auf dem aus den Steinen 13 bestehen Sockel ein aus den Steinen 6 aufge­ führter dritter Sockel mit konisch nach oben zulaufender In­ nenwand 15 angeordnet. Der aus den Steinen 6 gebildete dritte Sockel schließt in etwa mit dem oberen Rand des eingebauten und im folgenden beschriebenen Konverterbodens ab. Den eigent­ lichen Verschleißschutz für die Behälterwand 2 bilden die aufeinander angeordneten keilförmigen Steine 5.

Der Konverterboden besteht aus der schon angesprochenen Boden­ platte 3, auf der eine rotationssymmetrische plan-konkave Schicht 16 aus einem Feuerfestbeton vorgesehen ist. Auf die sphärische Fläche der Betonschicht 16 ist eine erste Lage 17 aus pyramidenstumpf förmigen feuerfesten Steinen 7′ aufge­ bracht. Auf diese erste Steinlage 17 ist im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel eine zweite Lage 18 aus ebenfalls pyramiden­ stumpf förmigen feuerfesten Steinen 7 angeordnet. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, haben die feuerfesten Steine 7, 7′ quadra­ tischen Grundriß und sind in Form eines Schachbretts angeord­ net. Das heißt, daß die Seitenflächen jeweils benachbarter Steine einander vollflächig berühren. Die von der Bodenplatte wegweisenden Stirnflächen 19, 19′ sind dabei naturgemäß unter­ schiedlich groß. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Stirnfläche 19′ eine Kantenlänge von 90 mm und die Stirnfläche 19 eine Kantenlänge von 88,9 mm auf. Die aufliegenden Stirn­ flächen 20 sind hingegen gleich groß und weisen eine Kanten­ länge von 100 mm auf. Die Länge der die Schichten 17 und 18 bildenden feuerfesten Steine 7, 7′ beträgt hierbei 750 mm.

Da die obere Schicht 18 in ihrem Randbereich über die untere Schicht 17 übersteht, wird die obere Schicht 18 in diesem Be­ reich durch einen auf dem ersten aus den Steinen 11 gebildeten Sockel stehenden Ring aus feuerfesten Steinen 21 unterstützt.

Den Anschluß an die Seitenwandauskleidung bildet zum einen die punktiert dargestellte Stampfmasse 22 und zum anderen der Ring aus den Fugensteinen 23.

Lediglich strichpunktiert dargestellt sind die durch den kom­ pletten Konverterboden 3, 16, 17, 18 hindurchführenden Bohrun­ gen 23, in denen die für die Sauerstoffzufuhr vorgesehenen Dü­ sen angeordnet sind.

Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, weist der Konverterboden im Hinblick auf das verwendete Steinmaterial eine besondere Struktur auf. In der direkten Umgebung der Düsenbohrungen 24 werden Karbonsteine verwendet (kleine Rechtecke 25); umschlos­ sen werden diese Karbonsteininseln 25 von hochreinen Magnesit­ steinen einer ersten Qualität (großes Rechteck 26), die rest­ lichen Bereiche des Bodens bestehen aus Magnesitsteinen einer zweiten, minderen Qualität.

Hergestellt wird der Boden wie üblich separat vom Konverterge­ fäß. Zunächst wird auf die Bodenplatte 3 die plan-konkave Schicht aus feuerfestem Beton aufgetragen. Nach dem Aushärten dieser Schicht wird die Bodenplatte in einer Vorrichtung senk­ recht aufgestellt. Wie in der DE-PS 26 54 232 dargestellt, be­ ginnt dann die Zustellung des Bodens. Dabei werden zunächst die beiden äußeren Ringe aus den feuerfesten Steinen 7 der oberen Schicht weggelassen, damit der fertig gemauerte Boden von unten in das Konvertergefäß eingeführt werden kann. Nach­ dem die Bodenplatte am Konvertergefäß befestigt worden ist, wird mit Hilfe der Stampfmasse 22, den zusätzlichen äußeren beiden Ringen aus den feuerfesten Steinen 7 und dem Ring aus den Fugensteinen 23 die Verbindung zur Seitenwandauskleidung hergestellt.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, geht die Kontur der Seiten­ auskleidung kontinuierlich in die konkave Kontur des Bodens über.

Claims (9)

1. Feuerfester Stein zur Zustellung von metallurgischen Ge­ fäßen, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer ersten Stirnfläche (20) aufragenden vier Seitenflächen paarweise symmetrisch unter einem Win­ kel, der kleiner ist als 90°, aufsteigen, so daß die ge­ genüberliegende zweite Stirnfläche (19, 19′) kleiner ist als die erste Stirnfläche (20).

2. Feuerfester Stein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Querschnitt quadratisch ausge­ bildet ist.

3. Feuerfester Stein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stirnfläche (20) eine Kantenlänge von 100 mm aufweist.

4. Feuerfester Stein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stirnfläche (19′) eine Kantenlänge von 90 mm aufweist.

5. Feuerfester Stein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stirnfläche (19) eine Kantenlänge von 88,9 mm aufweist.

6. Verwendung feuerfester Steine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 für die Zustellung eines Stahlkon­ verterbodens, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer ebenen Grundplatte (3) eine Betonschicht (16) mit plan-konkavem Querschnitt aufgetragen wird, auf der mindestens eine Lage (17, 18) der feuerfesten Steine (7, 7′) angeordnet wird, derart, daß die ersten Stirnflä­ chen der Steine (7′) der ersten Lage (17) auf der Beton­ schicht (16) stehen und die Seitenflächen jeweils benach­ barter Steine (7, 7′) einander vollflächig berühren, so daß die Steinquerschnitte eine schachbrettartige Anord­ nung aufweisen.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Fertigstellung der mindestens einen Steinlage (17, 18) durch die Betonschicht (16) und die Steinlage (17, 18) Löcher (24) zur Aufnahme von Düsen gebohrt wer­ den.

8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Löcher (24) umgebenden Steine (7, 7′) Karbon­ steine sind, die von Magnesitsteinen (7, 7′) einer ersten Qualität umgeben sind, während die weiter außen angeord­ neten Steine (7, 7′) Magnesitsteine einer zweiten, minde­ ren Qualität sind.

9. Verwendung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Steinlogen (17, 16) vorgesehen sind, wobei die zweiten Stirnflächen (19′) der auf der Betonschicht (16) angeordneten Steine (7′) größer sind als die zweiten Stirnflächen (19) der Steine (7) der zweiten Lage (18).