DE69512275T2 - Verfahren zur anwendung von giessmaterial mit niedrigem zementgehalt - Google Patents
Verfahren zur anwendung von giessmaterial mit niedrigem zementgehaltInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft feuerfeste Installation. Genauer betriff die vorliegende Erfindung die Installation von feuerfestem Material mit geringem Zementgehalt. Noch genauer betrifft die vorliegende Erfindung die Installation von feuerfestem Material mit geringem Zementgehalt ohne die Notwendigkeit zum Formen und Gießen. Noch spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Anwenden von feuerfestem Gießmaterial mit geringem Zementgehalt unter Verwendung einer Sprühdüse.
- Vergießbare feuerfeste Materialien sind allgemein in zwei Kategorien unterteilt: herkömmliche und mit niedrigem Zementgehalt. Diese werden bei jeglichen Anwendungen verwendet, die eine haltbare Verkleidung erfordern, die zum Überstehen extrem hoher Temperaturen geeignet sind, z. B. im Inneren von Öfen und den Gießpfannen, die beim Umladen von geschmolzenem Eisen während des Stahlherstellungsverfahrens verwendet werden. Allgemein enthält ein herkömmliches Gießmaterial ungefähr 10% bis 30% an Gewicht von Zement. Ein feuerfestes Gießmaterial mit niedrigem Zementgehalt enthält weniger als ungefähr 10 Gewichts-% an Zement. Herkömmliche Gießmaterialien können auf eine Anzahl von Arten angewandt werden: (1) durch Verwendung von Formen zum Formen des herkömmlichen Gießmaterials und Entfernen der Formen nachdem das Material abgebunden hat; (2) durch ein "Trockenverfahren" einer Sprühanwendung, die im Handel als "Gunnit" bezeichnet wird; und (3) durch ein "Naßverfahren" einer Sprühanwendung.
- Von den drei Verfahren ist das Formen und Vergießen am wengisten wünschenswert wegen der wesentlich erhöhten Arbeitskosten, die mit dem Bauen der Formen verbunden sind. Zusätzlich eignen sich einige Anwendungen selbst nicht zum Formen. Zum Beispiel sind die Treadwell-Gießpfannen, die in den Stahlwerken zum Transport geschmolzenen Eisens verwendet werden, grob rugby-ballförmig. Das Herstellen von Formen, zum Unterbringen des Inneren der Gießpfanne wäre unpraktisch.
- Das Gunnit-Verfahren der Anwendung besteht aus pneumatischem Fördern einer trockenen feuerfesten Gunning-Mischung in einem Druckluftstrom und das sie durch einen Schlauch zu einer Düse Drängen, Hinzufügen von Wasser durch eine Leitung an der Düse und Sprühen der angefeuchteten Mischung auf die Oberfläche, die verkleidet werden soll. Obwohl Gunnit die Kosten zum Formen eliminiert und eine Anwendung auf jegliche Oberfläche ungeachtet von Form oder Unregelmäßigkeiten gestattet, leidet es auch an einer Anzahl von Nachteilen. Zuerst hängt die Qualität des fertiggestellten Produkts wesentlich von der Fähigkeit des Düsenbedieners ab. Der Bediener muß konstant den Wasserstrom steuern, um die trockene Mischung geeignet zu hydratisieren. Ausreichend Wasser muß hinzugefügt werden, um den Zement in der Mischung zu hydratisieren, oder die Mischung wird nicht geeignet an der Oberfläche haften. Das Hinzufügen von zuviel Wasser schwächt jedoch die Druckstärke des Endprodukts. Zweitens erfordert Gunnit die Verwendung eines großen Volumens von Druckluft mit einer Rate von ungefähr 250 bis 700 Kubikfuß pro Minute. Wegen des Fehlens einer durch Mischung "prallen" grobe Aggregate, die in der Gunning-Mischung enthalten sind, von der Oberfläche "ab". Die Menge von abprallendem Material kann so hoch sein wie ein Drittel des trockenen Materials, das durch das Gewehr hindurchgeht. Zusätzlich zum Erzeugen eines weiteren Faktors, daß der Düsenbediener das Steuern der hinzugefügten Wassermenge beachten muß, erzeugt das Abprallen von Aggregaten sowohl ein Reinigungsproblem, als auch eine berufliche Sicherheitsfrage. Die hohe Menge an Staub, die während des Gunnit-Prozesses erzeugt wird, erfordert, daß Bediener Masken und Atemschutzgeräte tragen, um ein Einatmen von Staubpartikeln zu vermeiden.
- Die US 4 981 731 offenbart ein Verfahren des Verwendens von Trocken-Gunning- Ausrüstung zum Pumpen einer feuerfesten Zusammensetzung, die mit einer bestimmten Wassermenge vorgemischt ist. Ein Härtebeschleuniger wird an der Düse zusammen mit der verbleibenden Wassermenge, die verwendet werden soll, bei der Düse hinzugefügt. Das Naßverfahren des Sprühens von feuerfestem Material an den Ort besteht aus dem Vormischen von trockenem feuerfestem Material mit einer abgemessenen Wassermenge, hydraulischem Fördern des vorgemischten Materials zu einer Düse und Sprühen des Materials auf die Oberfläche, die verkleidet werden soll. Da das Material mit einer abgemessenen Wassermenge vorgemischt ist, ist der Düsenbediener von der Aufgabe des Steuerns der hinzugefügten Wassermenge befreit. Das feuerfeste Material wird typischerweise in einem Rührmischer für einige Minuten gemischt, was sicherstellt, daß der Zement in der Mischung durchgehend und gleichmäßig naß ist. Das Naßverfahren eliminiert das Problem von Abprallen und Staub; der Düsenbediener kann entsprechend ohne ein Atemschutzgerät arbeiten. Zusätzlich ist das Luftvolumen, das zum Aufbringen des Materials erforderlich ist, ungefähr 80-90 Kubikfuß pro Minute, wesentlich weniger als jenes, das beim Gunnit- Verfahren benötigt wird.
- Feuerfeste Gießmaterialien mit niedrigem Zementgehalt haben Eigenschaften, die herkömmlichen Gießmaterialien weit überlegen sind. Herkömmliche Gießmaterialien bilden ein Endprodukt, das eine höhere Porosität als jene hat, die mit Gießmaterialien mit geringem Zementgehalt gebildet wurden. Bei den Stahlwerkanwendungen gestattet die höhere Porosität Schlacke und geschmolzenem Eisen eine wirksamere Oberfläche, um damit zu reagieren, wodurch die Verschlechterung der Feuerfestigkeit beschleunigt wird. So wie sich die Verbindung verschlechtert verliert das feuerfeste Material seine Stärke. Die verbleibende Stärke von feuerfestem Material mit niedrigem Zementgehalt ist entsprechend größer als jene von herkömmlichen Gießmaterialien. Standardstärkentests, die durch den Anmelder mit einem herkömmlichen 60%- Aluminiumoxid-Gießmaterial und einem 60%-Aluminiumoxid-Gießmaterial mit niedrigem Zementgehalt ausgeführt wurden, führten zu den folgenden Ergebnissen:
- Obwohl Gießmaterialien mit niedrigem Zementgehalt physikalische Eigenschaften haben, die herkömmlichen Gießmaterialien überlegen sind, wurde ihre Verwendung durch eine Anzahl von Faktoren begrenzt. Zuerst muß es, wegen der geringen Zementmenge in dem gießbaren Material, mit einer abgemessenen Wassermenge für einigen Minuten vorgemischt werden, um das System mit niedrigem Zementgehalt zu aktivieren. Zusätzlich muß die zu dem gießbaren Material mit niedrigem Zementgehalt hinzugefügte Wassermenge genau gesteuert werden, da ein Wasserüberschuß das feuerfeste Endprodukt schwächen wird. Da das "Guninit"-Anwendungsverfahren ein Mischen nicht gestattet, und da von dem Düsenbediener gefordert wird, die hinzuzufügende Wassermenge während der aktuellen Anwendung zu bestimmen, führt das Trockenverfahren der Sprühanwendung nicht selbst zur Verwendung mit einem Gießmaterial mit geringem Zementgehalt. Eine Verwendung von Gießmaterialien mit geringem Zementgehalt wurde ferner durch die Tatsache begrenzt, daß ein Gießmaterial mit geringem Zementgehalt "thixptrop" ist, d. h. es zum Fließen neigt, wenn eine hohe Scheerenergie angewandt wird. Wegen dieser Eigenschaft konnten Gießmaterialien mit geringem Zemengehalt vorher nur Formen und Gießen angeordnet werden. Bemühungen, Gießmaterialien mit niedrigem Zementgehalt mit einer Sprühpistole anzuwenden, waren erfolglos, da das feuerfeste Material von einer vertikalen, semivertikalen oder Oberfläche über Kopf abfließen würde. Die Unmöglichkeit, das Gießmaterial mit geringem Zementgehalt am Ablaufen von der Oberfläche zu hindern, führte zum Beschränken der Verwendung von Gießmaterialien mit geringem Zementgehalt auf jene Anwendungen, bei welchen Formen verwendet werden konnten, um das Material zu formen. Anwendungen, bei welchen ein Formen nicht durchführbar war, waren auf das Schießen herkömmlicher Gießmaterialien beschränkt.
- Entsprechend schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen von feuerfestem Gießmaterial mit niedrigem Zementgehalt auf eine Oberfläche ohne die Verwendung von Formen, wie es in den angefügten Ansprüchen 1-10 definiert ist.
- Die vorliegende Erfindung betrifft somit feuerfeste Gießmaterialien mit geringem Zementgehalt, die ohne das Erfordernis von Formen aufgebracht werden können.
- Die vorliegende Erfindung kann auch ein Verfahren zum Aufbringen von feuerfesten Gießmaterialien mit niedrigem Zementgehalt auf eine Oberfläche ungeachtet von Form und Unregelmäßigkeiten schaffen.
- Die vorliegende Erfindung kann auch ein Verfahren zum Aufbringen von Gießmaterialien mit geringem Zementgehalt schaffen, das weniger teuer als herkömmliche Verfahren ist.
- Bei der bevorzugten Ausführung wird ein Schlamm aus hydratisiertem Kalk einer feuerfesten Mischung mit geringem Zementgehalt an der Düse hinzugefügt, wenn sie auf eine Oberfläche gesprüht wird. Der hydratisierte Kalk reagiert mit der Mischung mit geringem Zementgehalt und veranlaßt sie, sofort zu erstarren, wodurch das Erfordernis zum Formen und Gießen eliminiert wird.
- Ein Gießmaterial mit niedrigem Zementgehalt wird einen Mischer 11 mit einer vorabgemessenen Wassermenge gegeben und gemischt, um die geeignete Konsistenz zu erzielen. Die nasse zementige Mischung 12 wird hydraulisch durch einen Schlauch 13 zu einer Düsenbaugruppe 14 unter Verwendung einer geeigneten Punpe 16 beördert. Ein Luftkopressor 17 führt Druckluft durch einen Luftschlauch 19 in die Düsenbaugruppe 14 mit einer Rate von ungefähr 80-90 Kubikfuß pro Minute zu, um es der Mischung zu gestatten, auf eine Oberfläche 21 gesprüht zu werden. Ein Abbindemittel, hydratisierter Kalk, wird der Mischung bei der Düse 14 durch einen Abbindemittelschlauch 23 hinzugefügt. Die optimale Menge von trockenem hydratisiertem Kalk, der verwendet wird, um die Mischung mit niedrigem Zementgehalt vom Abfließen von der Oberfläche abzuhalten, ist zwischen 0,01% und 5,0% des Trockengewichts des Gießmaterials mit niedrigem Zementgehalt. Eine Zugabe von Mengen von hydratisierem Kalk von mehr als 5% wird noch das Material mit niedrigem Zementgehalt verursachen, auf Kontakt mit der Oberfläche hin, auf welche es gerichtet ist, "einzufrieren", ist aber weniger wünschenswert, da es die Feuerfestigkeit des Endproduktes verringern wird. Der wasserhaltige Kalk kann zu der Düse in flüssiger Form in einer Mischung von 50% Wasser und 50% wasserhaltigem Kalk pro Gewicht zugeführt werden unter Verwendung einer Flüssigkeitsbemessungspumpe 24. Alternativ kann trockener Kalk direkt in dem Luftschlauch 19 an einem Punkt zwischen dem Luftkompressor 17 und der Düsenbaugruppe 14 abgemessen werden.
- Der Hauptbestandteil des Zemens, der bei den meisten feuerfesten Gießmaterialien verwendet wird, ist "Monokalziumaluminat". Das Hinzufügen von Kalk zu einer feuerfesten Mischung mit niedrigem Zementgehalt, die eine Menge an Monokalziumaluminat enthält, veranlaßt die Mischung, sofort abzubinden, da der Kalk mit dem Monokalziumaluminat kombiniert, um eine sofortige Hydratprezipitation zu verursachen. Wenn wasserfreies Kalziumaluminat in Wasser gegeben wird, trennen sich Kalk und Aluminiumoxid. Das Hinzugeben von freiem Kalk (Kalziumoxid) erhöht das Kalzium-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis, was die Periode verringert, die zur Bildung von Kalziumaluminathydraten bis zu dem Punkt erforderlich ist, daß die Prezipitation sofort ist. Die Hydratprezipitation verursacht einen "Gelierungs"-Effekt in dem Zement, der die Thixotropetendenz des Gießmaterials mit niedrigem Zementgehalt umkehrt und des dem Material gestattet, am Ort zu bleiben, wenn es die beabsichtigte Oberfläche erreicht.
- Obwohl die Erfindung durch die Beschreibung einer Ausführung offenbart wurde, die hydratisierten Kalk als das Abbindemittel verwendet, kann das Zugeben von jeglichem Zementabbindemittel, das eine exotherme chemische Reaktion verursachen wird, wenn es mit dem Gießmaterial mit niedrigem Zementgehalt kombiniert wird, die zur erforderlichen Kalziumaluminathydratprezipitation führt, anstelle von hydratisiertem Kalk verwendet werden. Jene Mittel, die Alkali, zum Beispiel Natrium oder Kalium, enthalten, sind weniger wünschenswert, da sie ein "Fließen" unterstützen, d. h. chemische Reaktionen zwischen dem feuerfesten Material und geschmolzener Schlacke oder Verunreinigungen, die während eines Ofenbetriebs erzeugt werden und die nutzbare Temperatur des feuerfesten Produktes verringert. Zusätzlich schwächt die Zufuhr von Wasserüberschuß das feuerfeste Produkt; Beschleuniger, wie Lehm oder Methylcellulose sind entsprechend weniger wünschenswert, obwohl sie eine Sprühanwendung von feuerfestem Material mit niedrigem Zementgehalt ermöglichen.
- Obwohl ich meine Erfindung in einer einzelnen Form gezeigt habe, ist es für jene, die in der Technik erfahren sind, offensichtlich, daß sie nicht so beschränkt ist, sondern auf verschiedene Änderungen und Modifikationen anspricht, ohne vom Umfang der angefügten Ansprüche abzuweichen.
Claims (10)
1. Verfahren zum Aufbringen von feuerfestem Gießmaterial mit niedrigem
Zementgehalt auf eine Oberfläche (21) ohne die Verwendung von Formen,
enthaltend die Schritte:
a) Mischen von trockenem feuerfestem Gießmaterial mit niedrigem
Zementgehalt mit Wasser, bis es eine nasse, thixotrope Gießmischung mit
niedrigem Zementgehalt einer hydraulisch pumpfähigen Konsistenz bildet,
b) hydraulisches Pumpen der nassen, thixotropen Gießmischung mit
niedrigem Zementgehalt durch einen Schlauch (13) zu einer Düse (14),
c) Abmessen einer Menge eines Zementabbindemittels, das zu der nassen,
thixotropen Gießmischung mit niedrigem Zementgehalt in einem Verhältnis
hinzugefügt werden soll, das zum Induzieren eines im wesentlichen
sofortigen Abbindens der nassen, thixotropen Gießmischung mit niedrigem
Zementgehalt auf Kontakt auf einer Oberfläche (21) hin geeignet ist,
d) Einführen von Luft und des Zementabbindemittels in die nasse, thixotrope
Gießmischung mit niedrigem Zementgehalt an der Düse (14), was eine
Gießendmischung mit niedrigem Zementgehalt bildet, die verringerte
thixotrope Eigenschaften hat, und
e) Sprühen der Gießendmischung mit niedrigem Zementgehalt von der Düse
auf die Oberfläche (21), bis eine gewünschte Dicke der Gießendmischung mit
niedrigem Zementgehalt erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche vertikal oder über Kopf ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das feuerfeste
Gießmaterial mit niedrigem Zementgehalt eine Menge an
Monokalziumaluminatzement enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die chemische Zusammensetzung des
Zementabbindemittels derart ist, daß seine Kombination mit dem feuerfesten
Gießmaterial mit niedrigem Zementgehalt eine exotherme Reaktion verursacht
und zu einer im wesentlichen sofortigen Kalziumaluminathydratprezipitation
führt.
5. Verfahren nach jeglichem vorhergehenden Anspruch, wobei das
Zementabbindemittel wasserhaltigen Kalk enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Menge des hinzuzufügenden
wasserhaltigen Kalks zwischen 0,01% und 5,0% des Trockengewichtes des
Gießmaterials mit niedrigem Zementgehalt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei der wasserhaltige Kalk
trocken ist, und wobei die Bewegung der Luft, so wie sie in die nasse
Gießmischung mit niedrigem Zementgehalt eingeführt wird, einen Luftstrom
erzeugt, und wobei die Einführung des trockenen Kalks ferner das Plazieren
der geeigneten Menge von trockenem Kalk in den Luftstrom hinein enthält,
bevor die Luft die Düse (14) erreicht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner enthaltend den Schritt des Mischens der
geeigneten Menge von wasserhaltigem Kalk mit Wasser vor dem Einführen
des wasserhaltigen Kalks in die Gießmischung mit niedrigem Zementgehalt
bei der Düse (14).
9. Verfahren nach jeglichem vorhergehenden Anspruch, wobei Schritt (a) in
einem Mischer (11) ausgeführt wird, wobei das feuerfeste
Niedrigzementmaterial darin einen Kalziumaluminat-basierenden Zement hat,
wobei der Schritt des Mischens für eine Zeitperiode ausgeführt wird, die
ausreicht, um sicherzustellen, daß der Zement durchgehend und gleichmäßig
naß ist, so daß in dem Mischer (11) eine thixotrope, hydraulisch pumpfähige,
nasse, zementige Mischung gebildet wird, und
wobei die Einführung von Luft, die im Schritt (d) definiert ist, Kräfte erzeugt,
um die nasse zementige Mischung aus der Düse (14) zu sprühen.
10. Verfahren nach jeglichem der Ansprüche 5-6, wobei der wasserhaltige Kalk
das Kalzium-zu-Aluminiumoxid-Verhältnis in der nassen Gießmischung mit
niedrigem Zementgehalt erhöht, um eine sofortige Hydratprezipitation zu
bewirken, wodurch die thixotrope Natur der nassen Gießmischung mit
niedrigem Zementgehalt umgekehrt wird, wenn sie zur Sprühanwendung auf
eine Oberfläche (21) durch die Düse (14) hindurchgeht.
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