EP0078069A2 - Feuerfeste Auskleidung für Gefässe und Öfen mit flüssigem Metalleinsatz - Google Patents

Feuerfeste Auskleidung für Gefässe und Öfen mit flüssigem Metalleinsatz Download PDF

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EP0078069A2
EP0078069A2 EP82201112A EP82201112A EP0078069A2 EP 0078069 A2 EP0078069 A2 EP 0078069A2 EP 82201112 A EP82201112 A EP 82201112A EP 82201112 A EP82201112 A EP 82201112A EP 0078069 A2 EP0078069 A2 EP 0078069A2
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EP
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lining
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refractory
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backfill
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Peter Lamprecht
Walter Pfingstner
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Veitscher Magnesitwerke AG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/02—Linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/12—Working chambers or casings; Supports therefor
    • F27B3/14—Arrangements of linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0023—Linings or walls comprising expansion joints or means to restrain expansion due to thermic flows

Definitions

  • the invention relates to a refractory lining for vessels and ovens with liquid metal insert, in particular for pig iron transport vessels, such as pipe pans and torpedo pans, with an expansion space provided at least in some areas between the furnace jacket or the permanent lining and the wear lining laid seamlessly and a mass which is resilient under pressure and is arranged therein that contains granular refractory material.
  • the expansion space is created by introducing a compressible backfill material between the furnace jacket or the permanent lining and the wear lining laid without joints.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned and to fill the expansion space with a mass that is resistant to treading and manipulation, but is sufficiently compressible under the pressure that occurs due to the thermal expansion of the refractory bricks, namely under a pressure that is far below the Quarry limit lies, whereby an exact laying of the wear lining is to be made possible.
  • this object is achieved in that the expansion space with a compressible, hydraulically settable, water-provided backfill consisting of 4-20% by weight of expanded perlite, 15-25% by weight of alumina cement, 0.5-4 %
  • plasticizers such as cellulose ether, for example Carboxymethyl cellulose, and the rest to 100 wt .-% of refractory base material is filled.
  • the fireproof base material of the backfill can consist of magnesite, mullite, corundum, chrome ore, sillimanite, forsterite or mixtures thereof.
  • the backfilling mass is, depending on the desired consistency, provided with a water addition of 35-45% by weight, based on the dry mass.
  • Expanded perlite is used as a compressible component of the backfill.
  • Perlite is liparite or quartz porphyry glasses of volcanic origin. When this rock with many small water inclusions is heated to over 1200 ° C, it expands by 15 to 20 times its volume to form an expanded product with microfine, largely closed pores. Expanded perlite has the following typical composition:
  • Expanded perlite is used for the purposes of the invention in a grain size of approximately 0-5 mm with a relatively small fine fraction below 0.5 mm.
  • a mass of the composition according to Example B was mixed with an addition of 40% by weight of water, based on the dry mass, and between two refractory stones of normal stone format in a layer thickness of 10 mm and under a preload of 0.2 N / mm 2 applied. After drying for 2 hours at room temperature, the mass layer in the hydraulically set state showed the following compressibility depending on the load:
  • the hydraulically set mass is compressible to about 50% at a load of 10 N / mm 2 , which corresponds approximately to the pressure caused by the stone expansion and which is far below the quarry limit, which ensures a safe expansion absorption and with every occurring in practice Pressure a very good clamping of the refractory lining are guaranteed.
  • the dry mass shows practically no changes or segregation during transport, despite the vibrations that occur, as well as during storage and stacking after filling in sacks or containers.
  • the backing of the pig iron vessel is first freed of dust and moistened. Then the backfill compound mixed with water can be applied in the entire cylindrical part of the vessel in one step in the desired thickness. This can be done similarly to the application of a plastering mortar, which is common in the construction industry, i.e. using a trowel or a plaster.
  • a T orkretiermaschine for applying the composition is possible.
  • the mass adheres so well that it adheres completely overhead and does not fall off.
  • the required uniform application thickness - depending on the stone expansion to be expected - can be achieved by pulling off with a slat provided with spacer nails.
  • the mass is tread-resistant about 2 hours after the application is complete, and the delivery of the wear lining made of refractory stones can then be started.
  • appropriate heat must be provided for drying or longer waiting times are required.
  • the cylindrical part In the case of a 260 t torpedo pan, consisting of a cylindrical part 6.6 m long and 3.1 m in diameter and two conical parts each 3.4 m long with a smallest diameter of 1.7 m, the cylindrical part a 7 to 8 mm thick layer of mass is applied between the permanent and wear lining.
  • the mass layer was reinforced to 12 mm in the cones.
  • there was a compact intermediate layer with a thickness of 4 to 5 mm in the cylinder and about 6 to 9 mm in the cone area. Stone cracks had not occurred, ie the hydraulically set mass had optimally absorbed the stone expansion. After the wear lining had broken out, the mass could be detached from the chamotte backing with little effort so that it could be preserved as a permanent lining for another pan journey.
  • the compound can also be used as a hydraulically setting coating or plaster compound in other furnace units in which the wear lining should move in the direction of the permanent or insulating lining or the sheet metal jacket of the furnace due to the laying without expansion inserts, e.g. in Mazieres furnaces, drum furnaces of the non-ferrous metal industry, proboscis of steel degassing plants.
  • the mass has a similar compressibility even in the dry state as in the hydraulically set state, it can also be used as a dry backfill mass e.g. can be used with pig iron roller mixers in the mixer base or with pipe pans in the end walls, whereby good chucking is guaranteed even in these cases with high expansion compensation.

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Abstract

Feuerfeste Auskleidung für Gefäße und Öfen mit flüssigem Metalleinsatz, insbesondere für Roheisentransportgefäße, wie Rohrpfannen und Torpedopfannen, mit einem zumindest bereichsweise vorgesehenen Dehnungsraum zwischen dem Ofenmantel bzw. dem Dauerfutter und dem fugenlos verlegten Verschleißfutter und einer darin angeordneten, unter Druck nachgiebigen Masse, die körniges feuerfestes Material enthält. Zur Erzielung einer Füllung des Dehnungsraumes, die trittfest und manipulierfest, aber unter dem zufolge der Wärmedehnung der feuertesten Steine auftretenden Druck ausreichend kompressibel ist, und zur Ermöglichung einer exakten Verlegung des Verschleißfutters ist der Dehnungsraum mit einer kompressiblen, hydraulisch abbindefähigen, mit Wasser versehenen Hinterfüllmasse, bestehend aus 4 - 20 Gew.-% geblähtem Perlite, 15 - 25 Gew.-% Tonerdeschmelzzement, 0,5 - 4 Gew.-% Plastifizierungsmittel, wie Zelluloseäther, z.B. Carboxymethylzellulose, und Rest auf 100 Gew.-% aus feuerfestem Grundmaterial, wie Magnesit, Mullit, Korund, Chromerz, Sillimanit, Forsterit, ausgefüllt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Auskleidung für Gefäße und öfen mit flüssigem Metalleinsatz, insbesondere für Roheisentransportgefäße, wie Rohrpfannen und Torpedopfannen, mit einem zumindest bereichsweise vorgesehenen Dehnungsraum zwischen dem Ofenmantel bzw. dem Dauerfutter und dem fugenlos verlegten Verschleißfutter und einer darin angeordneten, unter Druck nachgiebigen Masse, die körniges feuerfestes Material enthält.
  • Bei der Zustellung von metallurgischen öfen und Gefäßen mit feuerfesten Steinen ist es erforderlich, die beim Temperaturanstieg auftretenden Längen- und Volumzunahmen der Auskleidungsmaterialien zu berücksichtigen und einen angemessenen Dehnungsraum vorzusehen, um eine frühzeitige Zerstörung der Auskleidung durch übermäßigen Druckanstieg bei der Temperaturerhöhung zu vermeiden. Eine bekannte Maßnahme zur Schaffung eines solchen Dehnungsraumes ist das Einlegen ausbrennbarer oder komprimierbarer Stoffe, wie Karton, Asbest, Wellblech, in die Fugen zwischen den feuerfesten Auskleidungssteinen.
  • Bei in der Hitze hochviskosen Metallschmelzen, wie Roheisen, kann jedoch diese Art der Dehnungsvorgabe durch Einbringen von Dehnungseinlagen in die Steinfugen nicht angewendet werden, weil sich diese Dehnungsfugen nicht sogleich vollständig schließen und daher das Eindringen der Metallschmelze in die Fugen und ihr Durchbruch bis zum Dauerfutter bzw. zum Gefäßmantel nicht vermieden werden kann. Dies gilt insbesondere bei Gefäßen mit rundem Querschnitt, wie Rohrpfannen und Torpedomischer, hinsichtlich der auftretenden Radialdehnung.
  • In diesen Fällen wird der Dehnungsraum durch Einbringen einer komprimierbaren Hinterfüllmasse zwischen dem Ofenmantel bzw. dem Dauerfutter und dem fugenlos verlegten Verschleißfutter geschaffen.
  • So ist es aus der DE-B 1 160 775 bei zylindrischen Gefäßen und öfen, z.B. Roheisenmischern, Zementdrehrohröfen, Kalkschachtöfen, bekannt, zwischen dem Verschleißfutter und dem Dauerfutter eine Schicht aus teergebundener Kohlenstoffstampfmasse einzubringen, welche bei tieferen Temperaturen dem beim Anheizen im Mauerwerk entstehenden Druck nachgibt und bei höheren Temperaturen, spätestens bei der gewünschten Betriebstemperatur, zu einer fugenlosen Schicht erhärtet. Die damit erreichbaren Dehnungsaufnahmen haben jedoch nicht befriedigt.
  • Aus der AT-B 288 952 ist es bekannt, den Dehnungraum zwischen dem Verschleißfutter und dem Dauerfutter mit einer Masse aus körnigem feuerfestem Material, insbesondere Sintermagnesia, zu füllen, in das stark kompressible Körper faseriger Struktur, vorzugsweise aus anorganischem Fasermaterial, wie Glaswolle, Schlackenwolle, Gesteinswolle, Asbest od.dgl., eingelagert sind, wodurch eine starke Zusammendrückbarkeit der Masse gewährleistet ist. Bei Roheisenmischern ist der mit dieser kompressiblen Masse gefüllte Dehnungsraum vorzugsweise zwischen dem Verschleißfutter mindestens des einen Mischerbodens und dem Dauerfutter ausgeführt. Derartige Massen sind jedoch schwierig herzustellen und weisen keine über den ganzen Dehnungsraum gleichmäßige Zusammendrückbarkeit auf.
  • Bei trocken eingebrachten Massen ist-eine gleichmäßige Dehnungsaufnahme nicht gewährleistet, da bereits beim Einbau, aber auch später beim Betrieb und Transport des Gefäßes infolge ständiger Erschütterungen in der Masse Entmischungen und ungleichmäßige Verdichtungen auftreten. Weiters ist die Staubbelästigung der Arbeiter nachteilig, und durch teilweises Auslaufen des trockenen Hinterfüllmaterials und Eindringen in die Steinfugen ist eine exakte Füllung des Dehnungsraumes nicht erreichbar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und den Dehnungsraum mit einer Masse zu füllen, die trittfest und manipulierfest, aber unter dem zufolge der Wärmedehnung der feuerfesten Steine auftretenden Druck ausreichend kompressibel ist, und zwar unter einem Druck, der weit unterhalb der Steinbruchgrenze liegt, wobei eine exakte Verlegung des Verschleißfutters ermöglicht werden soll.
  • Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Dehnungsraum mit einer kompressiblen, hydraulisch abbindefähigen, mit Wasser versehenen Hinterfüllmasse, bestehend aus 4 - 20 Gew.-% geblähtem Perlite, 15 - 25 Gew.-% Tonerdeschmelzzement, 0,5 - 4 Gew.-% Plastifizierungsmittel, wie Zelluloseäther, z.B. Carboxymethylzellulose,und Rest auf 100 Gew.-% aus feuerfestem Grundmaterial, ausgefüllt ist.
  • Mit dieser kompressiblen, naß aufzutragenden und rasch erhärtenden Putz- oder Streichmasse ist eine optimale Dehnungsvorgabe möglich, wobei gleichzeitig ein einwandfreies Aufbringen der Masse, eine sehr gute Haftung, eine rasche Abbindung, um ein kontinuierliches Weiterarbeiten.an der Zustellung des Verschleißfutters zu ermöglichen, und eine ausreichende Kompressibilität der Masse im getrockneten und ausgehärteten Zustand gewährleistet sind.
  • Je nach Anwendungsfall und angestrebter Feuerfestigkeit der Masse kann das feuerfeste Grundmaterial der Hinterfüllmasse aus Magnesit, Mullit, Korund, Chromerz, Sillimanit, Forsterit oder Mischungen davon bestehen.
  • Zur Erzielung der erwünschten Verarbeitbarkeit wird die Hinterfüllmasse je nach angestrebter Konsistenz mit einem Wasserzusatz von 35 - 45 Gew.-%, bezogen auf die trockene Masse, versehen.
  • Als kompressibler Bestandteil der Hinterfüllmasse dient geblähtes Perlite. Bei Perlite handelt es sich um Liparit- oder Quarzporphyrgläser vulkanischen Ursprungs. Beim Erhitzen dieses mit vielen kleinen Wassereinschlüssen behafteten Gesteins auf über 1200°C expandiert es um das 15- bis 20fache Volumen zu einem Blähprodukt mit mikrofeinen, weitgehend geschlossenen Poren. Geblähtes Perlite hat etwa folgende typische Zusammensetzung:
    Figure imgb0001
  • Geblähtes Perlite wird für die Zwecke der Erfindung in der Körnung von etwa O - 5 mm mit einem relativ geringen Feinanteil unter 0,5 mm eingesetzt.
  • In der nachstehenden Tabelle sind Beispiele für die Zusammensetzung (in Gew.-%) der in der erfindungsgemäßen Auskleidung einzusetzenden Hinterfüllmasse angegeben.
    Figure imgb0002
  • Eine Masse der Zusammensetzung gemäß Beispiel B wurde mit einem Zusatz von 40 Gew.-% Wasser, bezogen auf die trockene Masse, angerührt und zwischen zwei feuerfesten Steinen von Normalsteinformat in einer Schichtdicke von 10 mm und unter einer Vorlast von 0,2 N/mm2 aufgetragen. Nach 2 Stunden Trocknung bei Raumtemperatur wies die Masseschicht im hydraulisch abgebundenen Zustand folgende Kompressibilität in Abhängigkeit von der Belastung auf:
    Figure imgb0003
  • Dieses Kompressibilitätsverhalten ist auch noch nach Glühung bei 700°C gegeben.
  • Somit ist die hydraulisch abgebundene Masse bei einer Belastung von 10 N/mm2, die etwa dem durch die Steindehnung auftretenden Druck entspricht und die weit unterhalb der Steinbruchgrenze liegt, zu etwa 50 % komprimierbar, wodurch eine sichere Dehnungsaufnahme und bei jedem in der Praxis auftretenden Druck eine sehr gute Einspannung der feuerfesten Auskleidung gewährleistet sind.
  • Die trockene Masse zeigt praktisch keine Veränderungen oder Entmischungen während des Transports, trotz der dabei auftretenden Vibrationen, sowie bei der Lagerung und Stapelung nach Abfüllen in Säcke oder Behälter.
  • Zum Aufbau der erfindungsgemäßen Auskleidung z.B. in einer Roheisentransportpfanne wird zunächst die Hintermauerung des Roheisengefäßes von Staub befreit und angefeuchtet. Dann kann die mit Wasser angerührte Hinterfüllmasse im gesamten zylindrischen Gefäßteil in einem Arbeitsgang in der gewünschten Stärke aufgetragen werden. Dies kann ähnlich dem in der Bauindustrie üblichen Auftragen eines Putzmörtels, also mittels Kelle oder mittels Putzhobel, geschehen. Auch die Verwendung einer Torkretiermaschine zum Auftragen der Masse ist möglich. Die Haftung der Masse ist so gut, daß sie auch über Kopf vollständig haftet und nicht abfällt. Die geforderte einheitliche Auftragungsstärke - abhängig von der zu erwartenden Steindehnung - ist durch Abziehen mittels einer mit Distanznägeln versehenen Latte zu erreichen.
  • Bei einer Raumtemperatur von etwa 20°C oder darüber ist die Masse etwa 2 Stunden nach Abschluß des Aufbringens trittfest,und es kann dann mit der Zustellung des aus feuerfesten Steinen bestehenden Verschleißfutters begonnen werden. Bei tieferen Umgebungstemperaturen ist zur Trocknung für eine entsprechende Wärmezufuhr zu sorgen oder es sind längere Wartezeiten erforderlich.
  • Bei der Bemessung der Schichtstärke der Masse ist auf mehrere Einflußgrößen, wie Abmessungen der Pfanne, Vorhandensein und Ausbildung von Konen, Steinqualität, Verlegungsart, Verlegungsfehler und Dehnungsverhalten des Blechmantels des Gefäßes bzw. der Isolierung, Bedacht zu nehmen. Hiezu seien die folgenden Beispiele angeführt.
  • Bei einer zylindrischen 300-t-Rohrpfanne (ohne Konen) von 14 m Länge und 3 m Durchmesser wurde die mit Wasser versetzte kompressible Masse im gesamten Zylinder in einer Schichtstärke von 7 mm zwischen Dauer- und Verschleißfutter aufgetragen, wodurch die Radialdehnung der feuerfesten Steine zuverlässig aufgenommen werden konnte.
  • Bei einer 260-t-Torpedopfanne,bestehend aus einem zylindrischen Teil von 6,6 m Länge und 3,1 m Durchmesser und zwei konischen Teilen von je 3,4 m Länge mit einem kleinsten Durchmesser von 1,7 m, wurde im zylindrischen Teil zwischen Dauer-und Verschleißfutter eine 7 bis 8 mm dicke Masseschicht aufgetragen. Zur Aufnahme des Radialschubes und eines Teiles des Längsschubes wurde in den Konen die Masseschicht auf 12 mm verstärkt. Beim Abbruch der Pfanne nach der Pfannenreise war von der Masse eine kompakte Zwischenschichte in einer Stärke von 4 bis 5 mm im Zylinder und von etwa 6 bis 9 mm im Konenbereich vorhanden. Steinanrisse waren nicht aufgetreten, d.h. die hydraulisch abgebundene Masse hatte die Steindehnung optimal aufgenommen. Nach dem Ausbrechen des Verschleißfutters war die Masse mit nur geringem Kraftaufwand von der aus Schamotte bestehenden Hintermauerung zu lösen, sodaß diese für eine weitere Pfannenreise als Dauerfutter erhalten bleiben konnte.
  • Außer für Roheisentransportgefäße kann die Masse als hydraulisch abbindende Streich- oder Putzmasse auch in anderen Ofenaggregaten eingesetzt werden, bei denen das Verschleißfutter aufgrund der Verlegung ohne Dehnungseinlagen gezielt in Richtung zum Dauer- oder Isolierfutter oder zum Blechmantel des Ofens ausweichen soll, z.B. in Mazieres-Öfen, Trommelöfen der Nichteisenmetallindustrie, Rüsseln von Stahlentgasungsanlagen.
  • Da die Masse auch im trockenen Zustand eine ähnliche Kompressibilität aufweist wie im hydraulisch abgebundenen Zustand, kann sie auch als Trockenhinterfüllmasse z.B. bei Roheisenrollenmischern im Mischerboden oder bei Rohrpfannen in den Stirnwänden Anwendung finden, wobei auch in diesen Fällen bei hoher Dehnungskompensation eine gute Futtereinspannung gewährleistet'ist.

Claims (3)

1. Feuerfeste Auskleidung für Gefäße und öfen mit flüssigem Metalleinsatz, insbesondere für Roheisentransportgefäße, wie Rohrpfannen und Torpedopfannen, mit einem zumindest bereichsweise vorgesehenen Dehnungsraum zwischen dem Ofenmantel bzw. dem Dauerfutter und dem fugenlos verlegten Verschleißfutter und einer darin angeordneten, unter Druck nachgiebigen Masse, die körniges feuerfestes Material enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsraum mit einer kompressiblen, hydraulisch abbindefähigen, mit Wasser versehenen Hinterfüllmasse, bestehend aus 4 - 20 Gew.-% geblähtem Perlite, 15 - 25 Gew.-% Tonerdeschmelzzement, O,5 - 4 Gew.-% Plastifizierungsmittel, wie Zelluloseäther, z.B. Carboxymethylzellulose,und Rest auf 100 Gew.-% aus feuerfestem Grundmaterial, ausgefüllt ist.
2. Feuerfeste Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Grundmaterial der Hinterfüllmasse aus Magnesit, Mullit, Korund, Chromerz, Sillimanit, Forsterit oder Mischungen davon besteht.
3. Feuerfeste Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterfüllmasse je nach angestrebter Konsistenz mit einem Wasserzusatz von 35 - 45 Gew.-%, bezogen auf die trockene Masse, versehen ist.
EP19820201112 1981-10-27 1982-09-09 Feuerfeste Auskleidung für Gefässe und Öfen mit flüssigem Metalleinsatz Expired EP0078069B1 (de)

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ES516253A0 (es) 1984-01-16
JPS6112872B2 (de) 1986-04-10
EP0078069B1 (de) 1986-04-16
JPS5884172A (ja) 1983-05-20
ES8402354A1 (es) 1984-01-16
DE3270642D1 (en) 1986-05-22
EP0078069A3 (en) 1984-04-25
ATA457381A (de) 1982-11-15
AT371425B (de) 1983-06-27

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