DE4317383A1 - Fire-resistant material for use as liner for pig iron@ tapping spouts - contg. spinel aggregate plus silicon carbide to hydrophilic carbon of specific particle size to high corrosion-resistance - Google Patents
Fire-resistant material for use as liner for pig iron@ tapping spouts - contg. spinel aggregate plus silicon carbide to hydrophilic carbon of specific particle size to high corrosion-resistanceInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial zur Verwendung bei der Bildung von Auskleidungen für Gießrinnen, insbesondere der Hauptgießrinne zur Aufnahme von aus einem Hochofen abgezapftem Roheisen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein feuerfestes Gießmaterial, das solchen Auskleidungen eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion durch das Metall (geschmolzenes Roheisen), insbesondere FeO, verleiht.The present invention relates to an unshaped refractory casting material for use in the formation of Lining for runners, especially the main runner for receiving pig iron tapped from a blast furnace. In particular, the invention relates to a refractory Casting material that improved such liners Resistance to corrosion by the metal (molten pig iron), especially FeO.
Feuerfeste Gießmaterialien werden zur Bildung der Auskleidungen von Gießrinnen zur Aufnahme von aus Hochöfen abgezapftem Roheisen verwendet. Beim gegenwärtigen Trend hin zu einer Vergrößerung der Hochöfen, einer Verkürzung des Intervalls zwischen den Roheisen-Abzapfungen, einem Anstieg der abgezapften Menge Roheisen und einer Erhöhung der Temperatur des abgezapften Roheisens, werden jedoch die Einsatzbedingungen für die feuerfesten Gießmaterialien immer härter, insbesondere in der Hauptgießrinne, die vom Anzapfloch zum Schlackendamm verläuft. Um diesen verschärften Bedingungen gerecht zu werden, wurden verschiedene Materialien entwickelt. Vor kurzem entwickelte Materialien schließen ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial aus Aluminiumoxid-Kohlenstoff, ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial aus Aluminiumoxid-Siliciumcarbid-Kohlenstoff und ein feuerfestes Gießmaterial aus Spinell-Siliciumcarbid- Kohlenstoff, das einen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell als Hauptkomponente umfaßt und weiterhin Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Kohlenstoff und ein Bindemittel enthält, ein. Diese feuerfesten Gießmaterialien sind beispielsweise in JP- A-53-82824, JP-A-55-37459 und JP-A-55-85478 offenbart. (Der Begriff "JP-A" bedeutet hier eine "ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung".)Refractory casting materials are used to form the Linings of runners for receiving from blast furnaces used tapped pig iron. At the current trend to an enlargement of the blast furnaces, a shortening of the Intervals between the pig iron taps, an increase the tapped amount of pig iron and an increase in Temperature of the tapped pig iron, however, are the Operating conditions for the refractory casting materials always harder, especially in the main runner, which is from the Tap hole to the slag dam runs. To tighten this Conditions have become different Materials developed. Recently developed materials exclude an unshaped refractory casting material Alumina Carbon, an unshapely refractory Casting material of alumina-silicon carbide-carbon and a refractory casting material of spinel-silicon carbide Carbon containing a magnesia-alumina spinel as the main component and furthermore alumina, Silicon carbide, carbon and a binder. These refractory casting materials are described in JP A-53-82824, JP-A-55-37459 and JP-A-55-85478. (The Term "JP-A" means "unaudited published Japanese patent application ".)
In der Hauptgießrinne eines Hochofens trennen sich das geschmolzene Roheisen und die Schlacke, die aus dem Abzapfloch abgelassen werden, voneinander aufgrund eines Unterschieds im spezifischen Gewicht, wobei sich das geschmolzene Roheisen unter der Schlacke befindet, und fließen durch die Hauptgießrinne ab. Das feuerfeste Material erleidet die stärkste Korrosion an der Grenzfläche zwischen dem geschmolzenen Roheisen und der Schlacke, so daß die engen Flächen in der Gegend dieser Grenzfläche gewöhnlich tief erodieren. Dieses Phänomen kann man der Bildung von hochreaktivem FeO an der Grenzfläche zwischen geschmolzenem Roheisen und der Schlacke und der Reaktion des FeO mit dem feuerfesten Material zuschreiben. Es werden Maßnahmen ergriffen, um die Korrosion zu unterdrücken, indem ein Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell in feuerfesten Materialien verwendet wird, der weniger leicht durch FeO erodiert.In the main gutter of a blast furnace separate the molten pig iron and the slag from the Gap hole to be drained from each other due to a Difference in specific gravity, with the molten pig iron is located under the slag, and flow through the main runner. The refractory material suffers the strongest corrosion at the interface between the molten pig iron and the slag, so that the narrow Areas in the area of this interface are usually deep erode. This phenomenon can be seen in the formation of highly reactive FeO at the interface between molten Cast iron and the slag and FeO's reaction with the attributed refractory material. There will be action taken to suppress the corrosion by a Magnesium oxide-alumina spinel in refractory Materials used are less easily due to FeO eroded.
Wenn jedoch Siliciumcarbid in einer solchen feuerfesten Zusammensetzung enthalten ist, reagiert es mit FeO wie folgt:However, if silicon carbide in such a refractory Composition, it reacts with FeO as follows:
SiC + 2FeO → SiO2 + 2Fe + C (1)SiC + 2FeO → SiO 2 + 2Fe + C (1)
wodurch der Effekt der Verwendung des Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinells reduziert wird.whereby the effect of using the magnesia Alumina spinel is reduced.
Da Siliciumcarbid zur Gewährleistung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke, Widerstandsfähigkeit gegen Abplatzen/Abblättern (Temperaturwechselbeständigkeit) und anderer Eigenschaften des feuerfesten Materials nützlich ist, verursacht die Entfernung von Siliciumcarbid ein Problem dahingehend, daß sich diese Eigenschaften verschlechtern.As silicon carbide to ensure the Corrosion resistance to slag, Resistance to chipping / flaking (Thermal shock resistance) and other properties of the refractory material is causing the Removal of silicon carbide has a problem that these properties deteriorate.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die angestellt wurde, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, ist die Verbesserung eines ungeformten feuerfesten Gießmaterials vom Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell/Siliciumcarbid/ Kohlenstoff-Typ durch Regulierung des Partikeldurchmessers und der Menge des Siliciumcarbids und durch Einführung eines speziellen Kohlenstoffs in einer spezifischen Menge.An object of the present invention which has been made to To overcome the problems described above is the Improvement of an unshaped refractory casting material from Magnesia-alumina spinel / silicon carbide / Carbon type by regulation of the particle diameter and the amount of silicon carbide and by introducing a specific carbon in a specific amount.
Die vorliegende Erfindung stellt ein ungeformtes feuerfestes Gießmaterial zur Verfügung, das ein feuerfestes Aggregat enthält, welches aus einem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid- Spinell als Hauptkomponente und als Rest Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Kohlenstoff und einem Bindemittel besteht, wobei das Siliciumcarbid in einer Menge von 5 bis 20 Gew.% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Siliciumcarbidpartikeln mit Partikeldurchmessern von 30 µm oder mehr besteht und der Kohlenstoff in einer Menge von 5 bis 20 Gew.% des feuerfesten Materials enthalten ist und aus Kohlenstoffpartikeln mit Partikeldurchmessern von 2 mm oder weniger besteht, die einer Hydrophilisierungsbehandlung unterworfen wurden.The present invention provides an unshaped refractory Casting material available, which is a refractory aggregate which consists of a magnesium oxide-alumina Spinel as the main component and the balance alumina, Silicon carbide, carbon and a binder, wherein the silicon carbide in an amount of 5 to 20 wt.% of the refractory material is included and off Silicon carbide particles with particle diameters of 30 microns or more and the carbon in an amount of 5 to 20 wt.% Of the refractory material is included and off Carbon particles with particle diameters of 2 mm or less exists, that of a hydrophilization treatment were subjected.
Figur 1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Kohlenstoffmenge und der notwendigen Wassermenge in einem ungeformten feuerfesten Gießmaterial zeigt.FIG. 1 is a graph showing the relationship between the Carbon amount and the necessary amount of water in one shows unshaped refractory casting material.
Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell ist eine Verbindung mit einer chemischen Zusammensetzung, die theoretisch aus 28,3 Gew.% MgO und 71,7 Gew.% Al2O3 besteht. Da Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinell-Produkte, die hochrein sind und der theoretischen chemischen Zusammensetzung entsprechen, sehr teuer sind und daher zur Verwendung als feuerfeste Materialien in großen Mengen ungeeignet sind, kann zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung von einem weniger teueren im Handel erhältlichen Spinellprodukt ausgegangen werden, das industriell durch ein Elektroschmelz- oder Brennverfahren als Massenprodukt hergestellt wird. Obwohl die chemische Zusammensetzung von solchen Aluminiumoxid- Magnesiumoxid-Spinell-Produkten, die in Massen industriell produziert werden, nicht exakt mit der theoretischen chemischen Zusammensetzung übereinstimmt, stellt die Verwendung dieser Industrieprodukte niemals ein Hindernis zur Ausführbarkeit der vorliegenden Erfindung dar, da ihre kristalline Zusammensetzung aus dem notwendigen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell gebildet wird.Magnesium oxide-alumina spinel is a compound having a chemical composition which theoretically consists of 28.3 wt% MgO and 71.7 wt% Al 2 O 3 . Since magnesia-alumina spinel products, which are highly pure and of theoretical chemical composition, are very expensive and therefore unsuitable for use as refractory materials in large quantities, for use in the present invention a less expensive commercially available spinel product may be used which is produced industrially by an electric melting or combustion process as a mass product. Although the chemical composition of such alumina-magnesia spinel products produced industrially in bulk does not exactly match the theoretical chemical composition, the use of these industrial products never presents a hindrance to the practicability of the present invention because of their crystalline composition the necessary magnesium oxide-alumina spinel is formed.
Solche Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell-Produkte wurden bereits in feuerfesten Auskleidungen für Schmelzöfen und Schmelzofenrinnen in Stahlwerken eingesetzt und sind daher kein neues Material. Jedoch wurde der Mechanismus der Auflösung und Korrosion des in einem feuerfesten Material enthaltenen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinells nicht voll aufgeklärt.Such magnesia-alumina spinel products were already in refractory linings for melting furnaces and Melting furnace troughs are used in steelworks and are therefore no new material. However, the mechanism of the Dissolution and corrosion of in a refractory material contained magnesium oxide alumina spinel not fully elucidated.
Die gegenwärtigen Erfinder untersuchten die lokale Auflösung und Korrosion, durch die das feuerfeste Material in dem Teil der Hauptgießrinne um die Grenzfläche Schlacke-geschmolzenes Roheisen herum, d. h. in der sogenannten Metallzone, spitzwinklig erodiert wird. Als Ergebnis wurde gefunden, daß, obwohl der Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Roheisen hat (FeO-Beständigkeit), er durch die Schlacke, die mit dem Roheisen koexistiert, erodiert wird und gleichzeitig mit aus Siliciumcarbid stammendem SiO2 reagiert, wie im obigen Schema (1) gezeigt wird, wodurch niedrig schmelzende Substanzen gebildet werden, z. B. Enstatit (MgO SiO2), und so die Korrosion des Magnesiumoxid-Aluminiumoxid- Spinells im feuerfesten Material beschleunigt wird.The present inventors investigated the local dissolution and corrosion by which the refractory material in the portion of the main runner around the slag-molten pig iron interface, ie in the so-called metal zone, is eroded at an acute angle. As a result, it was found that although the magnesia-alumina spinel has excellent corrosion resistance to molten pig iron (FeO resistance), it is eroded by the slag which coexists with the pig iron and simultaneously reacts with SiO 2 derived from silicon carbide, as shown in the above scheme (1), whereby low-melting substances are formed, e.g. Enstatite (MgO SiO 2 ) accelerates the corrosion of the magnesia-alumina spinel in the refractory material.
Um die obige Reaktion zu verzögern, ist es bevorzugt, daß der Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell aus groben Spinellpartikeln von 74 µm oder mehr besteht. Im feuerfesten Material der vorliegenden Erfindung sind Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinell-Menqen von weniger als 40 Gew.% nicht sehr effektiv zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, während Spinell-Mengen von mehr als 70 Gew.% zu beschleunigter Korrosion durch Schlacke und verschlechterter Temperaturwechselbeständigkeit führen, obwohl eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Korrosion durch geschmolzenes Roheisen erhalten wird.In order to retard the above reaction, it is preferable that the Coarse magnesium oxide-alumina spinel Spinel particles of 74 microns or more. In the refractory Material of the present invention are magnesium oxide Alumina spinel levels of less than 40 wt.% Not very effective for improving corrosion resistance, while spinel levels greater than 70 wt% Accelerated corrosion by slag and deteriorated Thermal shock resistance, although a improved resistance to corrosion molten pig iron is obtained.
Als Aluminiumoxid kann eines verwendet werden, das industriell nach dem Elektroschmelz- oder Brennverfahren als Massenprodukt produziert wird und eine chemische Reinheit von 98 % oder mehr hat und das die α-Kristallstruktur hat, die auch bis zu hohen Temperaturen stabil ist.As the alumina, one may be used industrially after the electric melting or burning process as Mass produced and a chemical purity of 98% or more and that has the α-crystal structure, the is also stable up to high temperatures.
Anders als ein Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell wird Aluminiumoxid durch FeO korrodiert, das in den Bestandteilen von geschmolzenem Roheisen enthalten ist, wird jedoch weniger leicht durch die Schlackenbestandteile erodiert. Daher ist es bevorzugt, Aluminiumoxid so zu verwenden, daß es mindestens einen Teil der feuerfesten Aggregatkomponente(n) und der Feinpartikelkomponente(n) des feuerfesten Materials von weniger als 74 µm ausmacht, für die Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinell-Partikel schwer verwendbar sind.Unlike a magnesia-alumina spinel becomes Aluminum oxide corroded by FeO, that in the constituents is contained in molten pig iron, but becomes less easily eroded by the slag components. Therefore, it is preferred to use alumina so that it at least a part of the refractory aggregate component (s) and the Fine particle component (s) of the refractory material of less than 74 μm, for the magnesium oxide Alumina spinel particles are difficult to use.
Falls die verwendete Aluminiumoxidmenge weniger als 3 Gew.% beträgt, verläuft die Sinterung der Feinpartikel im feuerfesten Material unzureichend, und daher kann die resultierende Struktur des feuerfesten Materials keine hinreichende Festigkeit aufweisen. Andererseits werden Aluminiumoxidmengen von mehr als 15 Gew.% deshalb nicht bevorzugt, weil das feuerfeste Material dann durch geschmolzenes Roheisen Korrosion erleidet.If the amount of alumina used is less than 3% by weight is, the sintering of the fine particles runs in refractory material inadequate, and therefore the resulting structure of the refractory material no have sufficient strength. On the other hand Alumina amounts of more than 15 wt.% Therefore not preferred because the refractory material then by molten pig iron suffers corrosion.
Siliciumcarbid hat bekannterweise nicht nur Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion durch verschiedene geschmolzene Metalle und Schlacken, sondern auch gute Widerstandsfähigkeit gegen Abplatzen (Temperaturwechselbeständigkeit). Jedoch zersetzt es sich durch Reaktion mit FeO, das im geschmolzenen Stahl oder geschmolzenen Roheisen gebildet wird, wie durch das oben angegebene Schema (1) gezeigt wird, wodurch die Auflösung und Korrosion von feuerfesten Materialien, die Magnesiumoxid- Aluminiumoxid-Spinelle einsetzen, beschleunigt wird. In der vorliegenden Erfindung wird Siliciumcarbid verwendet, um die Nachteile des im feuerfesten Material enthaltenen Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinells zu vermeiden, d. h. um die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke und die Temperaturwechselbeständigkeit zu verbessern.Silicon carbide is not only known Resistance to corrosion by various molten metals and slags, but also good Resistance to spalling (Thermal shock resistance). However, it decomposes by reaction with FeO in molten steel or molten pig iron is formed, as by the above given scheme (1) is shown, reducing the resolution and Corrosion of refractory materials containing magnesium oxide Use alumina spinels, is accelerated. In the Silicon carbide is used in the present invention to provide the Disadvantages of the refractory material contained To avoid magnesia-alumina spinel, d. H. around the corrosion resistance to slag and the To improve thermal shock resistance.
Als das Siliciumcarbid zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ein industrielles Massenprodukt eingesetzt werden. Je höher die Reinheit des Siliciumcarbids ist, desto mehr ist es unter dem Gesichtspunkt der Korrosionsbeständigkeit bevorzugt. Das untere Limit für die Reinheit liegt bei ungefähr 85 %; Siliciumcarbidprodukte mit solchen Reinheiten werden häufig für feuerfeste Materialien verwendet. Die vorliegende Erfindung setzt Siliciumcarbid, das aus groben Siliciumcarbidpartikeln von 30 µm oder mehr besteht, in einer Menge von 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das feuerfeste Material, ein, um den Fortschritt der durch das oben angegebene Schema 1 gezeigten Reaktion zu verzögern, und um dadurch die Bildung von SiO2, dessen Reaktion mit dem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell zur Auflösung und Korrosion des feuerfesten Materials führt, zu verringern. Falls die Siliciumcarbidpartikel kleiner sind als 30 µm, verläuft die Reaktion mit dem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid- Spinell schneller, was die Auflösung und Korrosion des feuerfesten Materials beschleunigt. Die Obergrenze des Partikeldurchmessers des Siliciumcarbids liegt vorzugsweise bei 5000 µm. Falls die Menge des verwendeten Siliciumcarbids unter 5 Gew.% liegt, sind die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke und die Temperaturwechselbeständigkeit der aus dem feuerfesten Gießmaterial erhaltenen Strukturen unzureichend. Falls seine Menge 20 Gew.% übersteigt, wird die Korrosionsbeständigkeit gegenüber FeO-haltigem geschmolzenem Roheisen signifikant verschlechtert, obwohl die Korrosionsbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit verbessert werden.As the silicon carbide for use in the present invention, an industrial mass product can be used. The higher the purity of the silicon carbide, the more it is preferable from the viewpoint of corrosion resistance. The lower limit for purity is about 85%; Silicon carbide products having such purities are often used for refractories. The present invention employs silicon carbide consisting of coarse silicon carbide particles of 30 μm or more in an amount of 5 to 20% by weight based on the refractory material to retard the progress of the reaction shown by the above-mentioned Scheme 1 , and thereby to reduce the formation of SiO 2 whose reaction with the magnesia-alumina spinel leads to the dissolution and corrosion of the refractory material. If the silicon carbide particles are smaller than 30 μm, the reaction with the magnesia-alumina spinel proceeds faster, which accelerates the dissolution and corrosion of the refractory material. The upper limit of the particle diameter of the silicon carbide is preferably 5000 μm. If the amount of the silicon carbide used is less than 5% by weight, the corrosion resistance to slag and the thermal shock resistance of the structures obtained from the refractory casting material are insufficient. If its amount exceeds 20% by weight, the corrosion resistance to FeO-containing molten pig iron is significantly deteriorated, though the corrosion resistance and thermal shock resistance are improved.
Kohlenstoff wird durch verschiedene geschmolzene Metalle und Schlacken weniger leicht benetzt und hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber beispielsweise geschmolzenem Stahl oder geschmolzenem Roheisen und gegenüber dem darin enthaltenen FeO, obwohl er einen Nachteil dahingehend hat, daß er oxidiert und verbraucht wird, wenn er bei hohen Temperaturen an der Luft erhitzt wird. Darüberhinaus ist wohlbekannt, daß Kohlenstoff einen weiteren Vorteil dahingehend hat, daß aufgrund seines niedrigen Ausdehnungskoeffizienten seine Beständigkeit gegenüber thermischem Abblättern hoch ist. Ein Beispiel für feuerfeste Materialien, die solche Vorteile von Kohlenstoff nutzen, sind Magnesiumoxid-Kohlenstoff-Ziegel, welche als feuerfestes Material zur Verwendung in Konvertern und elektrischen Öfen entwickelt wurden und tatsächlich gute Resultate ergaben.Carbon is made by various molten metals and Slags less easily wetted and has an excellent Corrosion resistance, for example molten steel or molten pig iron and opposite the FeO contained therein, although it is a disadvantage in that it is oxidized and consumed when it is heated in air at high temperatures. Moreover, it is well known that carbon is another Advantage to the effect that due to its low Expansion coefficients compared to its resistance thermal flaking is high. An example of refractory Materials that take advantage of carbon are Magnesium oxide carbon brick, which is considered refractory Material for use in converters and electric ovens developed and actually gave good results.
Im Fall jedoch von ungeformten feuerfesten Gießmaterialien, welche fluidisiert und durch Kneten mit Wasser gehärtet und dann geformt werden, resultiert der Einbau von Kohlenstoff in erhöhter Menge in einem Anstieg der notwendigen Wassermenge zum Erhalt einer bestimmten Fluidität aufgrund der wasserabstoßenden Eigenschaften des Kohlenstoffs. Als Ergebnis sind geformte Strukturen, die aus solchen Gießmaterialien erhalten wurden, mangelhaft in ihrer Kompaktheit (Dichte), und geschmolzenes Gußeisen und Schlacke penetrieren in die Strukturen hinein, wodurch deren Auflösung und Korrosion beschleunigt wird. Aus diesem Grund wird gegenwärtig die in feuerfeste Materialien eingefügte Kohlenstoffmenge so klein wie möglich gehalten.However, in the case of unshaped refractory casting materials, which are fluidized and hardened by kneading with water and are then formed, the incorporation of carbon into increased amount in an increase in the necessary amount of water to obtain a certain fluidity due to water-repellent properties of carbon. When The result is shaped structures made from such Casting materials were obtained, deficient in their Compactness, and molten cast iron and slag penetrate into the structures, causing their dissolution and corrosion is accelerated. That's why currently inserted in refractory materials Carbon amount kept as small as possible.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, um einen Vorteil aus der Metallbeständigkeit (FeO-Beständigkeit) eines Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinells zu ziehen und um die Beständigkeit gegenüber Schlackenkorrosion zu verbessern, die einen Nachteil des Spinells darstellt, die Menge und der Partikeldurchmesser des verwendeten Siliciumcarbids in spezifischen Bereichen reguliert werden und Kohlenstoff in erhöhter Menge verwendet wird. Zur Einfügung in einer großen Menge ist notwendig, daß der verwendete Kohlenstoff vorher so behandelt wird, daß er durch Wasser leicht benetzbar ist, d. h. daß die Oberfläche der Kohlenstoffpartikel hydrophilisiert wird.A feature of the present invention is that in order to an advantage of metal resistance (FeO resistance) of a magnesia-alumina spinel and um to improve the resistance to slag corrosion, which is a disadvantage of the spinel, the amount and the Particle diameter of the silicon carbide used in specific areas are regulated and carbon in increased amount is used. To insert in a big one Quantity is necessary that the used carbon before so treated that it is easily wetted by water, d. H. that the surface of the carbon particles is hydrophilized.
Beispiele für Kohlenstoffmaterialien, die für solche Hydrophilisierungsbehandlungen verwendet werden können, schließen ein: Pech, Mesophasen-Kohlenstoff, Ruß, Koks und Graphit. Hydrophiler Kohlenstoff kann durch Zugabe von beispielsweise Natriumlinoleat, Ammoniumhumat, Natriumalginat, Natriumligninsulfonat oder einem Natriumalkylbenzolsulfonat zu einem dieser Kohlenstoffmaterialien, Kneten der Mischung und dann Trocknung mit einem Sprühtrockner erzielt werden.Examples of carbon materials suitable for such Hydrophilization treatments can be used include pitch, mesophase carbon, soot, coke and Graphite. Hydrophilic carbon can be made by adding for example sodium linoleate, ammonium humate, Sodium alginate, sodium lignosulfonate or a Sodium alkylbenzenesulfonate to one of these Carbon materials, kneading the mixture and then Drying be achieved with a spray dryer.
Entweder ein so hergestellter Kohlenstoff oder ein im Handel erhältliches Kohlenstoffprodukt, das einer Hydrophilisierungsbehandlung unterzogen wurde, kann verwendet werden. D.h., es ist wichtig, einen hydrophilisierten Kohlenstoff einzusetzen, damit er in einer erhöhten Menge eingebaut werden kann, ohne die Wassermenge zu erhöhen, die beim Kneten zum Erhalt der geforderten Fluidität des ungeformten feuerfesten Gießmaterials notwendig ist. Figur l zeigt die Beziehung zwischen der enthaltenen Kohlenstoffmenge und der Menge an Wasser, die zum Erhalt eines bestimmten Fluiditätsgrads erforderlich ist, bezüglich jeweils einem Kohlenstoff, der einer Hydrophilisierungsbehandlung unterworfen wurde, und einem unbehandelten Kohlenstoff.Either a manufactured carbon or a trade available carbon product, the one Hydrophilization treatment may be used become. That is, it is important to have a hydrophilized one Use carbon to keep it in an increased amount can be installed without increasing the amount of water that while kneading to obtain the required fluidity of the Unformed refractory casting material is necessary. Figure l shows the relationship between the amount of carbon contained and the amount of water needed to receive a given Fluiditätsgrads is required, each with respect to one Carbon, that of a hydrophilization treatment was subjected, and an untreated carbon.
Eine Grundzusammensetzung, welche der Zusammensetzung von Beispiel 1, die in Tabelle 1 gezeigt wird, entsprach, mit der Ausnahme, daß der hydrophilisierte Kohlenstoff weggelassen wurde, wurde mit hydrophilisiertem Kohlenstoff vermischt, wobei die Menge an hydrophilisiertem Kohlenstoff von 2 bis 14 Gew.%, bezogen auf das feuerfeste Material, variiert wurde, und die Wassermenge, die notwendig war, um zu erreichen, daß jede der resultierenden feuerfesten Zusammensetzungen einen Fließwert von 150 mm hatte, wurde bestimmt. Außerdem wurde dieselbe Grundzusammensetzung wie oben mit unbehandeltem Kohlenstoff vermischt, wobei die Menge an unbehandeltem Kohlenstoff von 2 bis 10 Gew.%, bezogen auf das feuerfeste Material, variiert wurde, und die Wassermenge, die notwendig war, damit jede der resultierenden feuerfesten Zusammensetzungen einen Fließwert von 150 mm zeigte, wurde bestimmt. Als Ergebnis erforderte die feuerfeste Zusammensetzung, die 10 Gew.% unbehandelten Kohlenstoff enthielt, die Zugabe von 8 % Wasser, was sehr groß ist im Vergleich zu 5,5 % Wasserzugabe für die feuerfeste Zusammensetzung, die 10 % hydrophilisierten Kohlenstoff enthielt. Wenn ein solcher hydrophilisierter Kohlenstoff einen Partikeldurchmesser von mehr als 2 mm hat, haben feuerfeste Strukturen, die aus dem feuerfesten Gießmaterial erhalten werden, eine verschlechterte Festigkeit oder das feuerfeste Material hat eine verschlechterte Korrosionsbeständigkeit aufgrund von Oxidation der Kohlenstoffpartikel. Außerdem kann die Kohlenstoffmenge, die zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit notwendig ist, desto mehr reduziert werden, je kleiner der Partikeldurchmesser ist. Falls die Menge des verwendeten Kohlenstoffs unter 5 Gew.% liegt, kann eine hinreichende Korrosionsbeständigkeit nicht erzielt werden. Falls seine Menge 20 Gew.% übersteigt, wird es notwendig, Wasser in einer zu großen Menge zuzugeben, selbst obwohl der Kohlenstoff hydrophilisiert wurde, so daß die feuerfesten Strukturen, die aus dem feuerfesten Gießmaterial erhalten wurden, eine verschlechterte Kompaktheit (Dichte) und daher eine schlechte Korrosionsbeständigkeit haben.A basic composition which corresponds to the composition of Example 1, which is shown in Table 1, corresponded to FIG Except that the hydrophilized carbon omitted was mixed with hydrophilised carbon, wherein the amount of hydrophilized carbon is from 2 to 14 Wt.%, Based on the refractory material, was varied, and the amount of water necessary to achieve that each of the resulting refractory compositions Flow value of 150 mm was determined. It was also the same basic composition as above with untreated Carbon mixed, the amount of untreated Carbon from 2 to 10% by weight, based on the refractory Material, was varied, and the amount of water necessary was so that each of the resulting refractory Compositions showed a flow value of 150 mm was certainly. As a result, the refractory required Composition containing 10% by weight of untreated carbon contained, the addition of 8% water, which is very large in the Compared to 5.5% water addition for the refractory Composition containing 10% hydrophilized carbon contained. If such a hydrophilized carbon has a particle diameter of more than 2 mm refractory structures made from the refractory casting material be obtained, a deteriorated strength or that refractory material has deteriorated Corrosion resistance due to oxidation of the Carbon particles. In addition, the amount of carbon that can necessary to improve corrosion resistance, the more reduced the smaller the Particle diameter is. If the amount of used Carbon is less than 5 wt.%, Adequate Corrosion resistance can not be achieved. If his Quantity exceeds 20% by weight, it becomes necessary to add water in one to admit to large amount, even though the carbon was hydrophilized so that the refractory structures, the were obtained from the refractory casting material, a deteriorated compactness (density) and therefore a bad one Have corrosion resistance.
Als Bindemittel kann Aluminiumoxidzement, ein ultrafeines Silicapulver (amorph) oder feuerfester Ton verwendet werden. Im Fall des Einsatzes von Aluminiumoxidzement kann dieser in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.%, bezogen auf das feuerfeste Material verwendet werden. Falls seine Menge weniger als 0,5 Gew.% beträgt, zeigen aus dem feuerfesten Gießmaterial erhaltene Strukturen eine unzureichende Formbeständigkeit nach der Installation. Falls seine Menge mehr als 2 Gew.% beträgt, hat das feuerfeste Material eine verschlechterte Korrosionsbeständigkeit aufgrund des Einflusses des CaO, das im Aluminiumoxidzement enthalten ist und weist Mängel in seinen feuerfesten Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit auf.As a binder, aluminum oxide cement, an ultrafine Silica powder (amorphous) or refractory clay. In the case of using alumina cement, it may be used in in an amount of 0.5 to 2% by weight, based on the refractory Material used. If its amount is less than 0.5 Wt.%, Show from the refractory casting material structures obtained have insufficient dimensional stability after installation. If its amount is more than 2% by weight is, the refractory material has deteriorated Corrosion resistance due to the influence of CaO, the contained in aluminum oxide cement and has defects in its refractory properties and corrosion resistance on.
Im Fall des Einsatzes von feuerfestem Ton kann dieser in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.%, bezogen auf das feuerfeste Material, enthalten sein. Falls seine Menge mehr als 3 Gew.% beträgt, hat die resultierende Zusammensetzung eine zu hohe Viskosität und daher eine schlechte Gießeignung. Im Fall des Einsatzes von ultrafeinem Silicapulver kann dies in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.%, bezogen auf das feuerfeste Aggregat, eingesetzt werden. Die Zugabe dieses Pulvers, das aus kugelförmigen, amorphen Silicapartikeln von meistens 1 µm oder weniger besteht, erhöht die Hochtemperaturfestigkeit.In the case of using refractory clay, this may be used in in an amount of 0.1 to 3% by weight, based on the refractory Material, be included. If its amount is more than 3% by weight is, the resulting composition has too high Viscosity and therefore a poor casting ability. In the case of Use of ultrafine silica powder can do this in one Amount of 0.1 to 3 wt.%, Based on the refractory Aggregate, are used. The addition of this powder, the of spherical, amorphous silica particles of mostly 1 μm or less, increases the high-temperature strength.
Ein Peptisator, wie Natriumhexametaphosphat kann in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf die Menge des feuerfesten Aggregats, verwendet werden, um die Dispergierbarkeit dieser Pulverbestandteile zu verbessern.A peptizer, such as sodium hexametaphosphate, can be used in one Amount of 0.01 to 0.5 wt.%, Based on the amount of refractory aggregate, used to the To improve the dispersibility of these powder components.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in größerer Ausführlichkeit unter Bezug auf die folgenden Beispiele erläutert, soll jedoch auf diese nicht beschränkt sein.The present invention will be described in greater detail below In detail with reference to the following examples explained, but should not be limited to these.
Vergleichsbeispiel 1 zeigt eine feuerfeste Zusammensetzung, die 8 % Gewichtsteile ultrafeines Siliciumcarbidpulver enthält. Vergleichsbeispiel 2 stellt eine feuerfeste Zusammensetzung dar, die 3 Gewichtsteile eines ultrafeinen Siliciumcarbidpulvers enthält: Dieses Vergleichsbeispiel wurde als Standard für den Korrosionsbeständigkeitsindex verwendet. Vergleichsbeispiel 3 zeigt eine feuerfeste Zusammensetzung mit einer kleinen Menge an Spinellaggregat.Comparative Example 1 shows a refractory composition, the 8% parts by weight ultrafine silicon carbide powder contains. Comparative Example 2 represents a refractory Composition is 3 parts by weight of an ultrafine Silicon carbide powder contains: This comparative example was the standard for the corrosion resistance index used. Comparative Example 3 shows a refractory Composition with a small amount of spinel aggregate.
Beispiele 1 und 2 gemäß der vorliegenden Erfindung setzten beide ein feines Siliciumcarbidpulver von 30 µm oder mehr und Kohlenstoff ein, der einer Hydrophilisierungsbehandlung unterworfen worden war. Die feuerfesten Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 ergaben gute Ergebnisse, wobei der Korrosionsindex gegenüber Metall (gegenüber FeO) 84 bzw. 81 betrug.Examples 1 and 2 according to the present invention sat both a fine silicon carbide powder of 30 microns or more and Carbon, which is a hydrophilization treatment had been subjected. The refractory compositions of Examples 1 and 2 gave good results, the Corrosion index against metal (compared to FeO) 84 and 81, respectively scam.
Im allgemeinen wird gesagt, daß der Einbau größerer Mengen an feinem Kohlenstoffpulver allgemein in einer verschlechterten Fließbarkeit resultiert. Jedoch waren die feuerfesten Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2, die Kohlenstoff in Mengen von sogar 10 Gewichtsteilen und mehr enthielten, beide in der Fließbarkeit gleich den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele, die 3 Gewichtsteile Kohlenstoff enthielten.In general, it is said that the incorporation of larger quantities fine carbon powder generally in a deteriorated one Flowability results. However, the refractories were Compositions of Examples 1 and 2 containing carbon in Contains quantities of even 10 parts by weight and more, both in the flowability equal to the compositions of Comparative examples containing 3 parts by weight of carbon contained.
Die feuerfesten Zusammensetzungen, die 24 Stunden gehärtet worden waren, hatten eine Festigkeit, die ausreichte, daß sich die Strukturen nicht mehr verformten, was zeigt, daß die Menge an Aluminiumoxidzement in den Beispielen geeignet war.The refractory compositions cured for 24 hours had a strength that was sufficient the structures no longer deformed, which shows that the Amount of alumina cement in the examples was suitable.
Die Festigkeit bei 800°C, die angeblich in feuerfesten Zusammensetzungen unter Einsatz von Aluminiumoxidzement niedrig sein soll, wurde gemessen. Als Ergebnis war die Festigkeit hinreichend hoch. The strength at 800 ° C, allegedly in refractory Compositions using aluminum oxide cement should be low, was measured. As a result, the Strength sufficiently high.
Das Ausmaß der Veränderung in Längenrichtung war innerhalb des ±0,1%-Bereiches, was zeigt, daß die feuerfesten Materialien eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität hatten.The extent of change in the length direction was within of the ± 0.1% range, indicating that the refractory Materials had excellent dimensional stability.
Fließwert (mm): Die Messung erfolgte gemäß JIS R2521. Zum Gießen geeignete Fließwerte liegen zwischen 130 und 150 mm. Ein Fließkonus mit einem inneren Durchmesser von 100 mm wurde mit 1 kg einer Probe gefüllt und dann auf den Fließtisch eines Fließtestgeräts gestellt. Danach wurde der Konus entfernt und die Probemasse, die auf dem Tisch verblieb, ließ man fließen, indem man den Tisch so anstieß, daß er sich in der Auf- und Abrichtung bewegte. Durch das Anstoßen wurde die Probe in ihrer Höhe reduziert und breitete sich über eine große Fläche aus. Der längste und der kürzeste Durchmesser des ausgebreiteten Materials wurden gemessen, und der Durchschnitt dieser beiden wurde als Fließwert herangezogen.Flow value (mm): Measurement was made in accordance with JIS R2521. To the Casting suitable flow values are between 130 and 150 mm. A flow cone with an inner diameter of 100 mm was filled with 1 kg of a sample and then onto the flow table a flow tester provided. After that, the cone became removed and left the sample mass remaining on the table one flows, by pushing the table so that he in moving up and down. By the abutment was the Sample reduced in height and spread over one large area out. The longest and the shortest diameter of the spread material were measured, and the Average of these two was used as a flow value.
Korrosionsbeständigkeitstest: Die Beständigkeit gegenüber Korrosion durch Metall und die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schlacke wurden wie folgt bewertet: Ein Hochfrequenzschmelzofen zu Testzwecken wurde innen mit feuerfesten Probeziegeln ausgekleidet. Hochofenroheisen und Hochofenschlacke (Basizität: CaO/SiO2 = 1, 3) in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 1 wurden in dem Ofen geschmolzen und die Schmelze 6 Stunden bei 1550°C gehalten. Die Tiefe der resultierenden Korrosion wurde dann gemessen. Die Korrosionstiefe für Vergleichsbeispiel 2 wurde zu 100 gesetzt. Corrosion resistance test: Resistance to corrosion by metal and corrosion resistance to slag were evaluated as follows: A high frequency melting furnace for test purposes was lined inside with refractory test bricks. Blast furnace pig iron and blast furnace slag (basicity: CaO / SiO 2 = 1.3) in a weight ratio of 1: 1 were melted in the furnace and the melt held at 1550 ° C for 6 hours. The depth of the resulting corrosion was then measured. The corrosion depth for Comparative Example 2 was set to 100.
Druckfestigkeit nach 24-stündigem Härten (kg/cm2):Compressive strength after 24 hours of hardening (kg / cm 2 ):
Jede feuerfeste Probe wurde in eine Druckform (50⌀·50H) eingegossen und dann verschlossen. Nachdem die Druckform 24 Stunden bei 60°C gehalten wurde, wurde die Probe aus der Druckform herausgenommen. Die Druckfestigkeit wurde dann unter Verwendung eines Kompressionstestgeräts gemessen.Each refractory sample was placed in a printing form (50⌀ x 50H) poured in and then closed. After the printing form 24 Hours at 60 ° C, the sample was removed from the Printing form taken out. The compressive strength then became measured using a compression tester.
Druckfestigkeit nach Brennen bei 800°C (kg/cm2):Compressive strength after firing at 800 ° C (kg / cm 2 ):
Die jeweilige feuerfeste Probe wurde in eine Druckform gemäß JIS R2653 gegossen. Nach Halten der Druckform auf Raumtemperatur (20°C) während 24 Stunden wurde die Probe aus der Druckform herausgenommen. Dann wurde sie nach Trocknung bei 110°C während 24 Stunden bei 800°C 3 Stunden in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt. Die Druckfestigkeit wurde dann unter Verwendung einer Drucktestmaschine gemessen.The respective refractory sample was placed in a printing form according to Cast JIS R2653. After holding the printing form on Room temperature (20 ° C) for 24 hours, the sample was made the printing form taken out. Then it was dried at 110 ° C for 24 hours at 800 ° C for 3 hours in one burned in a reducing atmosphere. The compressive strength was then measured using a pressure test machine.
Eigenschaften nach Brennen bei 1450°C (Grad der Längenänderung (%), Bruchmodul (kg/cm2), und Kaltbruchfestigkeit (kg/cm2)):Properties after firing at 1450 ° C. (degree of change in length (%), breaking modulus (kg / cm 2 ), and cold breaking strength (kg / cm 2 )):
Jede Probe eines feuerfesten Materials wurde in eine Druckform gemäß JIS R2653 gegossen. Nach Halten der Druckform bei Raumtemperatur (20°C) während 24 Stunden wurde die Probe aus der Form herausgenommen. Dann wurde die Probe nach Trocknung bei 110°C während 24 Stunden bei 1450°C 3 Stunden unter reduzierender Atmosphäre gebrannt. Die Eigenschaften der Probe wurden wie folgt überprüft.Each sample of a refractory material was placed in a Die cast in accordance with JIS R2653. After holding the printing form at room temperature (20 ° C) for 24 hours the sample became removed from the mold. Then the sample went to Drying at 110 ° C for 24 hours at 1450 ° C for 3 hours fired under a reducing atmosphere. The properties the sample was checked as follows.
- 1) Die Veränderung der Probe in ihrer Größe vor und nach dem Brennen wurde gemessen, um den Längenänderungsgrad zu überprüfen.1) The change of the sample in size before and after Burning was measured to increase the degree of change in length check.
- 2) Die Bruchfestigkeit wurde unter Verwendung eines Drei- Punkt-Biegetestgeräts gemessen. 2) Breaking strength was determined using a triple Point bending tester measured.
- 3) Die Druckfestigkeit wurde unter Verwendung einer Drucktestmaschine gemessen.3) Compressive strength was measured using a Pressure test machine measured.
Wie oben beschrieben, waren Auskleidungen für Gießrinnen, insbesondere Hauptgießrinnen zur Aufnahme von aus Hochöfen abgezapftem Gußeisen, in ihrer Korrosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Roheisen verbessert, indem die Auskleidungen aus dem ungeformten feuerfesten Gießmaterial gebildet werden, das ein feuerfestes Aggregat umfaßt, bestehend aus einem Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Spinell als Hauptkomponente und als Rest aus Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Kohlenstoff und einem Bindemittel, wobei das feuerfeste Material dadurch charakterisiert ist, daß das Siliciumcarbid in dem feuerfesten Aggregat in einer Menge von 5 bis 20 Gew.% enthalten ist und aus Siliciumcarbidpartikeln mit Partikeldurchmessern von 30 µm oder mehr besteht und daß der Kohlenstoff im feuerfesten Aggregat in einer Menge von 5 bis 20 Gew.% enthalten ist und aus Kohlenstoffpartikeln mit Partikeldurchmessern von 2 mm oder weniger besteht und einer Hydrophilisierung unterzogen wurde.As described above, linings for runners, especially main runners for receiving from blast furnaces tapped cast iron, in its corrosion resistance compared with molten pig iron improved by the Linings from the unformed refractory casting material are formed, which comprises a refractory aggregate, consisting of a magnesia-alumina spinel as Main component and the balance of alumina, Silicon carbide, carbon and a binder, wherein the refractory material characterized in that the Silicon carbide in the refractory aggregate in an amount of 5 to 20 wt.% Contains and silicon carbide particles with particle diameters of 30 microns or more and that the carbon in the refractory aggregate in an amount of 5 is contained to 20 wt.% And made of carbon particles with Particle diameters of 2 mm or less and one Hydrophilization was subjected.
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