EP0063150A1 - Verfahren zur erzeugung von formkörpern aus hüttenschlacke und vorrichtung zur durchführung des verfahrens. - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von formkörpern aus hüttenschlacke und vorrichtung zur durchführung des verfahrens.

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EP0063150A1
EP0063150A1 EP19810902982 EP81902982A EP0063150A1 EP 0063150 A1 EP0063150 A1 EP 0063150A1 EP 19810902982 EP19810902982 EP 19810902982 EP 81902982 A EP81902982 A EP 81902982A EP 0063150 A1 EP0063150 A1 EP 0063150A1
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EP
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slag
feed station
forming belt
belt
cooling
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/54Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from molten material, e.g. slag refractory ceramic materials

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of moldings, in particular plate-shaped moldings, from metallurgical slag, in particular blast furnace slag, the slag being poured, shaped and solidified continuously.
  • a method of this type is known from GB-PS 153.082.
  • the slag is continuously introduced into individual, separate forms by means of a filling funnel, so that despite the continuous pouring, only relatively small slag stones are formed in their dimensions, which have to be ejected individually from the forms.
  • this method is not suitable because it does not take into account the solidification conditions specific to the slag (due to its very low thermal conductivity).
  • the slag is first brought to a temperature range in which it is viscous or dough-shaped and is poured into a continuous strand in this state to form a coherent strand, the slag preferably being poured onto one Is brought temperature range in which it has a viscosity between 100 and 150 poise.
  • the slag is only poured into the viscous state after cooling. In this state, the residual solidification takes place quickly enough, despite the poor thermal conductivity of the slag, so that a continuous strand can be cast.
  • additives such as additives containing SiO 2 and / or Al 2 O 3 , are added to the molten slag, the additives serving to improve the mechanical properties in the production of glass-solidifying moldings and to reduce residual stresses which arise during cooling reduce or avoid if possible.
  • the additives are expediently added in a mixer which receives the slag and which serves to even out the temperature and slag composition of the slag obtained with each blast furnace tapping, or in an inlet channel leading the slag to the mixer.
  • a device for carrying out the method with an endless belt formed from molds, guided over two deflecting wheels and a feed station for the liquid slag is characterized in that the belt is designed as a forming belt with a U-shaped profile and has an uninterrupted mold cavity in the longitudinal direction of the forming belt and that the feed station has an outflow gap for the slag which is adapted to the cross-sectional shape of the mold cavity of the molding belt.
  • the outflow gap can be heated and its size can be adjusted.
  • At least one cooling zone is advantageously arranged downstream of the feed station for the liquid slag, one or more of the cooling zones being heatable.
  • the feed station is preferably preceded by a mixer, in particular a continuous rotary tube mixer, for the slag.
  • cooling medium is supplied in the feed station and / or in at least one of the cooling zones, the heated cooling medium preferably being used as the circulating medium in a thermodynamic cycle.
  • the cooling medium is guided in a closed circuit, with pipe coils carrying coolant being arranged within the feed station or the cooling zone.
  • Fig. 1 is a schematic side view (partially cut) a plant for casting the slag and Fig. 2 shows a section along the line II-II.
  • a feed station for the slag which is designed as a slag collecting container, with 2 a circumferential forming belt with deflection rollers 3, 3 'and with 4 the individual shapes or plates of the forming belt are designated.
  • These plates 4 have laterally projecting flanges 5 and thus a U-shaped profile.
  • the plates 4 can be embossed or otherwise structured to produce ornamental effects.
  • Several circumferential plate belts can be arranged side by side. In the longitudinal direction, the ends of the plates 4 overlap. between both in the flange and in the bottom area, so that no slag can flow out.
  • the plates are supported on support rollers 6.
  • the viscous slag with 30 to 150 poise is allowed to flow continuously out of a horizontal outflow gap 7 of the container 1 onto the plates 4 of the forming belt 2.
  • the gap can be heated and its size can be adjusted.
  • the outflow gap can also be formed by a recess at the upper edge of the container 1, the container 1 being refilled accordingly during the pouring of the slag.
  • the slag is expediently kept in motion (for example by means of an agitator) in order to achieve temperature compensation or to be able to regulate the toughness of the slag to a predetermined value.
  • the forming belt 2 moves continuously through a first cooling zone 8 and through a shaping zone 9, in which embossing presses 10 or roll stands with profiling rollers are provided, which run along with the forming belt for a short distance during the embossing process or remain constantly on, the strand 12 in the plates are pressed in, compacted and the surfaces are embossed.
  • a further cooling zone 11 adjoins the shaping zone 9, after the passage of which the strand 12 is cut into individual pieces.
  • the cooling zone 11 is divided into several sections in the longitudinal direction, whereby a temperature profile is achieved that a voltage or. allows crack-free cooling of the plates. The optimal temperature profile depends on the slag analysis. In order to enable a brief increase and a maintenance of the temperature, heatable sections are also provided (Fig. 2). In order to facilitate the cutting to length, 12 marking notches can be embossed into the molding strand in the shaping zone, along which the separation takes place.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the production of roof tiles, floor and wall panels
  • a mixer 13 preferably a continuous rotary tube mixer, can be provided in front of the container 1 in order to equalize the temperature and slag composition (homogenization). If desired, additives can be introduced into this mixer.
  • the regulation of the size of the outflow gap 7 and the belt speed of the forming belt 2 takes place as a function of the plate thickness and the requirements of the slag to be cast, in which the toughness is a function of temperature and chemical composition.
  • the size of the outflow gap and the belt speed as well as the inflow are expediently controlled by means of appropriate measuring sensors and possibly via a microprocessor.
  • a coil 14 is located, which is arranged within the cooling zone 8.
  • This coil of pipes serves to guide a coolant through the cooling zone 8, which is used to obtain the tangible goods me the spilled slag.
  • the heated, vaporous coolant is preferably conducted in a thermodynamic cycle, which is illustrated schematically in FIG. 1.
  • 15 denotes a turbine, from which the expanded steam is guided into a condenser 16 and from there to a feed water tank 17.
  • a pump 18 By means of a pump 18, the water is in turn directed from the feed water tank to the coil 14.
  • the turbine drives a generator 19. It is possible to use the steam generated in the coil 14 for other purposes, for example for heating purposes, etc.

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Description

Verfahren zur Erzeugung von Formkörpern aus Hüttenschlacke und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere plattenförmigen Formkörpern, aus Hüttenschlacke, insbesondere Hochofenschlacke, wobei die Schlacke kontinuierlich gegossen, geformt und erstarren gelassen wird.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der GB-PS 153.082 bekannt. Die Schlacke wird bei diesem Verfahren in einzelne voneinander getrennte Formen mittels eines Fülltrichters kontinuierlich eingebracht, so daß trotz kontinuierlichen Vergießens in ihren Abmessungen nur relativ kleine Schlackensteine gebildet* werden, die einzeln aus den Formen ausgestoßen werden müssen. Zur Herstellung relativ flacher, plattenförmiger Formkörper, wie z. B. Dachziegel, ist dieses Verfahren nicht geeignet, da es die der Schlacke spezifischen Erstarrungsverhältnisse (infolge ihrer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit) nicht berücksichtigt.
Es ist weiters aus der DE-PS 17 313 ein Verfahren zum Gießen von Hochofenschlacke bekannt, bei dem die Schlacke, in eine kreisringförmige Rinne mit Trogquerschnitt eingegossen wird, u. zw. in dünnen aufeinanderliegenden Schichten . Sobald die Rinne vollgegossen ist, wird die erstarrte Schlacke aus der Rinne ausgestoßen. Während dieses Vorganges muß das Gießen unterbrochen werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es nicht kontinuierlich angewendet werden kann. Für dünne plattenförmige Formkörper ist es ebenfalls ungeeignet. Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche eine kontinuierliche Herstellung von Formkörpern, insbesondere von dünnwandigen, plattenförmigen Formkörpern, aus Hüttenschlacke ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlacke zunächst auf einen Temperaturbereich gebracht wird, in dem sie zähflüssig bzw. teigförmig ist und in diesem Zustand unter Bildung eines zusammenhängenden Stranges auf ein umlaufendes Formband gegossen wird, wobei vorzugsweise die Schlacke vor dem Gießen auf einen Temperaturbereich gebracht wird, in dem sie eine Viskosität zwischen 100 und 150 Poise aufweist. Von besonderer Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß die Schlacke erst nach Abkühlung bis in den zähflüssigen Zustand vergossen wird. In diesem Zustand erfolgt die Resterstarrung trotz der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Schlacke hinreichend schnell, so daß ein kontinuierlicher Strang gegossen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Variante werden der geschmolzenen Schlacke Zuschlagsstoffe, wie SiO2 und/oder Al2O3 enthaltende Zuschlagsstoffe, zugesetzt, wobei die Zuschlagsstoffe dazu dienen, die mechanischen Eigenschaften bei der Herstellung von glasig erstarrenden Formkörpern zu verbessern sowie während der Abkühlung entstehende Eigenspannungen zu verringern bzw. möglichst zu vermeiden. Zweckmäßig werden die Zuschlagsstoffe in einem die Schlacke aufnehmenden Mischer, der zur Vergleichmäßigung der Temperatur und Schlackenzusammensetzung der bei jedem Hochofenabstich anfallenden Schlacke dient, oder in einer die Schlacke zum Mischer führenden Einlaufrinne zugesetzt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem aus Formen gebildeten, über zwei ümlenkräder geführten endlosen Band und einer Aufgabestation für die flüssige Schlacke ist dadurch gekennzeichnet, daß das Band als Formband mit U-förmigem Profil ausgebildet ist und einen in Längsrichtung des Formbandes ununterbrochenen Formhohlraum aufweist und daß die Aufgabestation einen der Querschnittsform des Formhohlraumes des Formbandes angepaßten Ausfließspalt für die Schlacke aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ausfließspalt beheizbar und seine Größe einstellbar.
Vorteilhaft ist der Aufgabestation für die flüssige Schlacke mindestens eine Kühlzone nachgeordnet, wobei eine oder mehrere der Kühlzonen beheizbar ist.
Vorzugsweise ist der Aufgabestation ein Mischer, insbesondere ein Durchlaufdrehrohrmischer, für die Schlakke vorgeordnet.
Um den Wärmeinhalt der geschmolzenen Schlacke ausnützen zu können, wird in der Aufgabestation und/oder in mindestens einer der Kühlzonen Kühlmedium zugeführt, wobei das erwärmte Kühlmedium vorzugsweise als Kreislaufmedium in einem thermodynamisehen Kreisprozeß verwendet wird. Das Kühlmedium ist dabei in einem geschlossenen Kreislauf geführt, wobei Kühlmittel führende Rohrschlangen innerhalb der Aufgabestation bzw. der Kühlzone angeordnet sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei Fig. 1 eine schematische Seitenansicht (teilweise geschnitten) einer Anlage zum Gießen der Schlacke und Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II zeigen.
Mit 1 ist eine Aufgabestation für die Schlacke, die als Schlackensammelbehälter ausgebildet ist, mit 2 ein umlaufendes Formband mit Umlenkrollen 3, 3' und mit 4 sind die einzelnen Formen bzw. Platten des Formbandes bezeichnet. Diese Platten 4 haben seitlich aufragende Flansche 5 und somit U-förmiges Profil. Die Platten 4 können zur Hervorbringung ornamentaler Effekte geprägt oder sonstwie strukturiert sein. Mehrere umlaufende Plattenbänder können nebeneinander angeordnet sein. In Längsrichtung überlappen sich die Enden der Platten 4, u. zw. sowohl im Flansch- als auch im Bodenbereich, so daß keine Schlacke ausfließen kann. Die Platten sind über Stützrollen 6 abgestützt. Die zähflüssige Schlacke mit 30 bis 150 Poise wird aus einem horizontalen Ausfließspalt 7 des Behälters 1 auf die Platten 4 des Formbandes 2 kontinuierlich ausfließen gelassen. Der Spalt ist beheizbar und in seiner Größe einstellbar. Der Ausfließspalt kann auch durch eine Ausnehmung am oberen Rand des Behälters 1 gebildet sein, wobei der Behälter 1 während des Gießens der Schlacke entsprechend nachgefüllt wird. Im Behälter 1 wird die Schlacke zweckmäßig in Bewegung (beispielsweise mittels eines Rührwerks) gehalten, um einen Temperaturausgleich zu erzielen bzw. um die Zähigkeit der Schlacke auf einen vorbestimmten Wert regeln zu können.
Das Formband 2 bewegt sich kontinuierlich durch eine erste Kühlzone 8 und durch eine Formgebungszone 9, in der Prägepressen 10 oder Walzgerüste mit Profilierrollen vorgesehen sind, die während des Prägevorganges mit dem Formband ein kurzes Stück mitlaufen bzw. ständig angestellt bleiben, wobei der Strang 12 in die Platten eingepreßt, verdichtet und die Oberflächen geprägt werden. An die Formgebungszone 9 schließt eine weitere Kühlzone 11 an, nach deren Durchlauf der Strang 12 in einzelne Stücke abgelängt wird. Die Kühlzone 11 ist in Längsrichtung in mehrere Sektionen unterteilt, wodurch ein Temperaturverlauf erzielt wird, der ein spannungsbzw. rißfreies Abkühlen der Platten ermöglicht. Der optimale Temperaturverlauf ist von der Schlackenanalyse abhängig. Um eine kurzzeitige Anhebung und ein Halten der Temperatur zu ermöglichen, sind auch heizbare Sektionen vorgesehen (Fig. 2). Zur Erleichterung der Ablängung können in der Formgebungszone in den Formkörperstrang 12 Markierungskerben eingeprägt werden, entlang derer die Trennung erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von Dachziegeln, Boden- und Wandplatten und ähnlich dünnen Formkörpern geeignet.
Vor dem Behälter 1 kann ein Mischer 13, vorzugsweise ein Durchlaufdrehrohrmischer zur Vergleichmäßigung der Temperatur und Schlackenzusammensetzung (Homogenisierung) vorgesehen sein. In diesen Mischer können erwünschtenfalls Zuschlagstoffe eingebracht werden.
Die Regelung der Größe des Ausfließspaltes 7 und der Bandgeschwindigkeit des Formbandes 2 erfolgt in Abhängigkeit von der Plattendiσke und den Erfordernissen der zu vergießenden Schlacke, bei der die Zähigkeit eine Funktion von Temperatur und chemischer Zusammensetzung darstellt. Zweckmäßig erfolgt die Steuerung der Größe des Ausfließspaltes und der Bandgeschwindigkeit sowie des Zulaufes über entsprechende Messfühler und eventuell über einen Mikroprozessor.
In Fig. 1 ist eine Rohrschlange 14 eingezeichnet, die innerhalb der Kühlzone 8 angeordnet ist. Diese Rohrschlangendient dazu, ein Kühlmittel durch die Kühlzone 8 zu führen, das zur Gewinnung der fühlbaren War me der vergossenen Schlacke dient. Das erwärmte, dampfförmige Kühlmittel wird vorzugsweise in einem thermodynamischen Kreisprozeß geführt, der in Fig. 1 schematisch veranschaulicht ist. Mit 15 ist eine Turbine bezeichnet, von der der entspannte Dampf in einen Kondensator 16 geführt wird und von diesem zu einem Speisewasserbehälter 17 gelangt. Mittels einer Pumpe 18 wird das Wasser vom Speisewasserbehälter wiederum zur Rohrschlange 14 geleitet. Die Turbine treibt einen Generator 19. Es ist möglich, den in der Rohrschlange 14 entstehenden Dampf auch für andere Zwecke, beispielsweise für Heizzwecke etc., zu verwenden.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere plattenförmigen Formkörpern, aus Hüttenschlacke, insbesondere Hochofenschlacke, wobei die Schlacke kontinuierlich gegossen, geformt und erstarren gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke zunächst auf einen Temperaturbereich gebracht wird, in dem sie zähflüssig bzw. teigförmig ist, und in diesem Zustand unter Bildung eines zusammenhängenden Stranges (12) auf ein umlaufendes Formband (2) gegossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke vor dem Gießen auf einen Temperaturbereich gebracht wird, in dem sie eine Viskosität von mindestens 30 Poise aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke vor dem Gießen auf einen Temperaturbereich gebracht wird, in dem sie eine Viskosität zwischen 100 und 150 Poise aufweist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlacke vor dem Vergießen Zuschlagstoffe, insbesondere SiO2 und/oder A12O3 enthaltende Zuschlagstoffe zugesetzt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit einem aus Formen (4) gebildeten, über zwei Umlenkräder (3, 3') geführten endlosen Band (2) und einer Aufgabestation (1) für die flüssige Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß das Band als Formband (2) mit U-förmigem Profil ausgebildet ist und einen in Längsrichtung des Formbandes ununterbrochenen Formhohlraum aufweist und daß die Aufgabestation (1) einen der Querschnittsform des Formhohlraumes des Formbandes angepaßten Ausfließspalt (7) für die Schlacke aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfließspalt (7) beheizbar und seine Größe einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabestation (1) für die flüssige Schlacke mindestens eine Kühlzone (8, 11) nachgeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Kühlzonen (8) beheizbar ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufgabestation (1) ein Mischer (13), insbesondere ein Durchlaufdrehrohrmischer, für die Schlacke vorgeordnet ist.
10. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufgabestation (1) und/oder in mindestens einer der Kühlzonen (8) Kühlmedium zur Gewinnung der fühlbaren Wärme der Schlacke zugeführt wird, wobei das erwärmte Kühlmedium vorzugsweise als Kreislaufmedium in einem thermodynamisehen Kreisprozeß verwendet wird.
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