DE4221101C2 - Verwendung einer feuerfesten keramischen Masse zur Auskleidung von Böden an Elektro-Lichtbogenöfen - Google Patents
Verwendung einer feuerfesten keramischen Masse zur Auskleidung von Böden an Elektro-LichtbogenöfenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer feuerfesten keramischen Masse zur
Auskleidung von Böden an Elektro-Lichtbogenöfen,
insbesondere Gleichstrom-Lichtbogenöfen (sogenannten DC-
Öfen), bei denen im Boden ein oder mehrere Elektroden
angeordnet sind, die mit einer oder mehreren Elektroden
zusammenwirken, die von der Decke des Ofens bis kurz vor den
Bereich des Metallbades herabragen.
Es sind grundsätzlich zwei Typen von Elektro-Lichtbogenöfen
des Gleichstromtyps (sogenannte DC-Öfen) bekannt. In beiden
Fällen wird eine Elektrode, meist die Kathode, die auch
mehrteilig sein kann, im Bereich des Ofendeckels angeordnet,
von wo sie nach unten bis kurz vor das Metallbad ragt.
Die Ausbildung der Gegenelektrode (Anode) ist dagegen
unterschiedlich. In einem Fall ist der Boden des Ofens
komplett mit einer elektrisch leitfähigen, feuerfesten
keramischen Zustellung ausgebildet und schließt damit an die
metallische Bodenelektrode des Ofens an, die als Anode
geschaltet ist.
Im anderen Fall besteht die Auskleidung des Ofenbodens aus
konventionellen feuerfesten Steinen und Massen, in die eine
oder mehrere getrennte Elektroden hineinragen.
Die Erfindung beschäftigt sich mit der letztgenannten
Ausführungsform von DC-Öfen.
Es ist offensichtlich, daß insbesondere der Bereich zwischen
den Elektroden (Anoden) im Bodenbereich des Ofens bei
Massezustellungen nur schwer zu verdichten ist. Folglich
kommt es gerade in diesem Bereich zu einem voreilenden
Verschleiß gegenüber benachbarten Abschnitten der
Bodenauskleidung. Je nach Art und Umfang der Erosion werden
dabei auch die Elektroden freigelegt, die im Normalfall von
der feuerfesten keramischen Auskleidung überdeckt werden.
Eine Reparatur der feuerfesten Auskleidung (Masse) in diesem
Bereich ist besonders schwierig, weil die Gefahr der Zer
störung beziehungsweise Isolierung der Elektroden besteht.
Insbesondere dann, wenn die Elektroden selbst bereits
(teilweise) angegriffen (verschlissen) sind, wird deshalb
bisher die komplette Zustellung (einschließlich der
Elektroden) ausgetauscht. Dies ist aufwendig, kostet viel
Geld und ist zeitintensiv.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und eine
Möglichkeit aufzeigen, wie die Standzeit von Bodenaus
kleidungen an Elektro-Lichtbogenöfen der genannten Art
erhöht werden kann.
Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß die
Elektrodenfunktion und damit die Haltbarkeit der Bodenaus
kleidung auf überraschend einfache Weise dadurch erhalten
beziehungsweise verlängert werden kann, wenn anstelle einer
konventionellen, elektrisch nicht leitenden feuerfesten
Auskleidungsmasse eine solche Masse verwendet wird, die eine
elektrische Leitfähigkeit ermöglicht und damit einen
elektrisch leitenden Kontakt zu den ebenfalls
verschleißenden metallischen Bodenelektroden sicherstellt.
Derartige Massen sind zwar grundsätzlich für Elektroöfen der
obengenannten ersten Bauart bekannt, bei der der gesamte
Boden als Gegenelektrode dient; die bekannten Massen weisen
dazu jedoch einen Kohlenstoff-Gehalt auf, der in vielen
Anwendungsbereichen unerwünscht ist. Eine elektrisch leitende Metallkeramik
beschreibt die DE 26 55 726 C2, jedoch zur Verwendung als Bestandteil
einer elektrischen Lampe.
Dagegen schlägt die Erfindung nun die Verwendung einer feuerfesten keramischen
Auskleidungs- beziehungsweise Reparaturmasse vor, die im
Bereich der Elektroden eingesetzt werden soll, die neben
einem oder mehreren feuerfesten keramischen Oxiden einen
Anteil zwischen 10 und 40 Gew.-% an feinteiligen
metallischen Zusätzen aufweist. Vorzugsweise bestehen diese
aus Eisen.
Das feinteilige, homogen in der feuerfesten keramischen
Matrix verteilte Eisenpulver schmilzt bei ca. 1400° Celsius
auf und bildet dabei feinste Kanäle, die das feuerfeste
keramische Matrixmaterial gleichmäßig durchsetzen, womit
gleichzeitig eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit in
diesem Bereich gewährleistet ist. Auf diese Weise übernimmt
die elektrisch leitfähige feuerfeste keramische Masse
gleichzeitig auch eine (Teil)funktion der gegebenenfalls
bereits teilweise zerstörten Bodenelektroden.
Als Masse zur Auskleidung von Böden bekannter Gleichstrom-
Elektroöfen finden heutzutage häufig Massen auf Basis
Sintermagnesit Anwendung. Um insoweit eine homogene
feuerfeste Gesamtzustellung des Ofenbodens zu erreichen,
schlägt die Erfindung in einer Ausführungsform vor, eine
feuerfeste keramische Matrixmasse auf Basis von Sintermag
nesit einzusetzen. Diese Masse wird vorzugsweise in einer
Kornfraktion < 8 mm verwendet.
Das metallische Eisen sollte - um eine homogene Verteilung
zu optimieren - in möglichst feinteiliger Form verwendet
werden, weshalb eine Kornfraktion < 0,1 mm in einer
speziellen Ausführungsform vorgesehen ist.
Bereits Massenanteile von 20 bis 30%, bezogen auf die
Gesamtmasse, reichen dabei aus, eine homogene Verteilung des
Eisens in der Masse zu erreichen. Nach dem Aufschmelzen des
Eisens ergibt sich dann ein homogenes Netzwerk von Eisen
kanälen, die die gewünschte Leitfähigkeit im
Elektrodenbereich sicherstellen.
Da üblicherweise vor allem der Bereich der Bodenauskleidung
einem voreilenden Verschleiß unterliegt, der sich im Elek
trodenbereich befindet, genügt es in der Regel, auch diesen
Bereich mit der Masse anschließend
auszukleiden beziehungsweise zu reparieren.
Das Aufbringen der Reparaturmasse kann dabei mittels
üblicher Techniken, beispielsweise Vibrieren oder leichtem
Stampfen erfolgen.
Vorzugsweise wird eine Masse mit keramischer Bindung
verwendet, die sich unter Anwendungstemperatur automatisch
ausbildet.
Die Verwendung einer Masse mit einem Anteil an feinteiligem
metallischen Eisen hat außerdem den Vorteil, daß die Masse
gute Gleiteigenschaften und damit eine gute Verarbeitbarkeit
aufweist, so daß sie einfacher als eine konventionelle,
nicht leitende feuerfeste keramische Masse in den Bereich
zwischen den Elektroden eingebracht werden kann.
Die Verwendung der beschriebenen Masse hat den Vorteil, daß
die Bodenzustellung nur in einem relativ kleinen Abschnitt
ausgebessert werden muß und vor allem die Elektroden selbst
weiter verwendet werden können. Hierdurch werden nicht nur
Kosten gespart; gleichzeitig wird der Reparaturaufwand
sowohl zeitlich wie auch kostenmäßig deutlich reduziert.
Als Beispiel für eine erfindungsgemäß zu verwendende Masse
kann folgende Spezifikation angegeben werden:
MgO | |
50-55 Gew.-% | |
Al₂O₃ | 0,1-0,5 Gew.-% |
Fe₂O₃ | 1,7-2,5 Gew.-% |
CaO | 12,5-14,5 Gew.-% |
SiO₂ | 0,3-0,7 Gew.-% |
Fe (metallisch | 25-35 Gew.-% |
Die Masse weist eine keramische Bindung auf und ihr
maximales Korn liegt bei 5 mm. Das Schüttgewicht der Masse
beträgt etwa 2,6 g/cm3. Die Anwendungsgrenze der genannten
Masse liegt bei etwa 1750° Celsius.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispieles näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur - im Schnitt - einen Gleich
strom-Elektroofen, bei dem der Boden insgesamt das
Bezugszeichen 10 trägt. Zu erkennen ist die teilweise aus
feuerfesten Steinen 12 und teilweise aus einer feuerfesten
keramischen Magnesitmasse 14 bestehende Bodenauskleidung,
wobei im Boden 10 eine Vielzahl von Elektroden 16 (Anoden)
angeordnet ist. Die Elektroden 16 weisen zum Teil einen
relativ geringen Abstand zueinander auf.
Die elektrischen Anschlußelemente, die Gegenelektrode
(Kathode) etc. sind hier aus Gründen der besseren Übersicht
lichkeit nicht dargestellt.
Zu erkennen ist weiter im linken Teil der Figur ein Abstich
18, der für die Erfindung aber ebenfalls ohne Bedeutung ist
und hier nicht weiter erläutert wird.
Im Laufe des Ofenbetriebs kommt es vor allem im Elektroden
bereich zu einem voreilenden Verschleiß der feuerfesten
(nichtleitenden) Magnesitmasse. Ein solcher Verschleiß ist
beispielhaft durch eine gestrichelte Linie 19 in der Figur
dargestellt.
Nach Erreichen eines maximal vertretbaren
Verschleißbereiches erfolgt eine Reparatur der Masse 14
dahingehend, daß der erodierte Bereich 20 um die ebenfalls
im oberen Abschnitt teilweise verschlissenen Elektroden 16
mit einer neuen Masse 14′ ausgekleidet wird, die die
erfindungsgemäße Spezifikation aufweist.
Die Masse kann ohne weiteres auch um verbliebene (freie)
Elektrodenköpfe herum und zwischen diesen aufgebracht
werden.
Am Ende der Reparatur ergibt sich ein Bild der Bodenaus
kleidung wie in der Figur dargestellt. Der Ofenbetrieb kann
danach unverzüglich wieder aufgenommen werden.
Dabei stellen die in der Reparaturmasse 14′ enthaltenen
Eisenteilchen nach Aufschmelzen eine elektrische
Leitfähigkeit der Masse im Elektrodenbereich sicher.
Selbst dann, wenn die Reparaturmasse 14′ ebenfalls wieder
verschlissen ist, braucht nicht wie bisher die gesamte
Ofenauskleidung (einschließlich der Elektroden) erneuert zu
werden; es ist vielmehr möglich, eine neue (weitere)
Reparatur, wie vorstehend beschrieben, auszuführen, womit
sich insgesamt eine um ein Vielfaches erhöhte Standzeit der
Bodenauskleidung eines derartigen Gleichstrom-Elektroofens
ergibt.
Claims (8)
1. Verwendung einer feuerfesten keramischen Masse aus
- a) einem oder mehrerer feuerfesten Oxiden und
- b) 10 bis 40 Gew.% feinteiligen metallischen Zusätzen zur Auskleidung von Böden an Elektro-Lichtbogenöfen mit im Boden verlaufenden Elektroden.
2. Verwendung nach Anspruch 1, mit der Maßgabe, daß die
feuerfesten Oxide zum überwiegenden Teil solche auf Basis
von MgO sind.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, mit der Maßgabe, daß
die feuerfesten Oxide in einer Kornfraktion kleiner 8 mm
vorliegen.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit der
Maßgabe, daß die feinteiligen metallischen Zusätze in
einer Kornfraktion kleiner 0,1 mm vorliegen.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit der Maß
gabe, daß die feinteiligen metallischen Zusätze in einer
Menge zwischen 20 und 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt
masse, vorliegen.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit der Maß
gabe, daß die metallischen Zusätze aus Eisen bestehen.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit der Maß
gabe, daß die Masse ein Schüttgewicht zwischen 2,4 und
2,8 g/cm3 aufweist.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit der Maß
gabe, daß es sich um eine Masse mit keramischer Bindung
handelt.
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