EP0432628B1

EP0432628B1 - Verfahren zur Haltbarkeitssteigerung von feuerfesten Gefässzustellungen

Info

Publication number: EP0432628B1
Application number: EP90123340A
Authority: EP
Inventors: Paul-Gerhard Mantey
Original assignee: CRA Services Ltd
Current assignee: Rio Tinto Services Ltd
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1990-12-05
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-12-05
Also published as: DE59008587D1; TR26573A; DE3940575A1; HU907664D0; RU2098731C1; BR9006243A; AU633999B2; ZA909615B; HU210999B; AU6766790A; EP0432628A1; NZ236331A; JPH04220160A; KR910012270A; ATE119209T1; ES2068976T3; HUT57109A; KR930005888B1; CN1052270A; DK0432628T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen feuerfesten Umlenkstein, ein Gefäß mit feuerfester Ausmauerung für flüssige Metallschmelzen sowie ein Verfahren zur Haltbarkeitssteigerung von feuerfesten Gefäßzustellungen.
In der metallurgischen Verfahrenstechnik sind die Gefäße, in denen sich Metallschmelze befindet, mit einer feuerfesten Ausmauerung versehen, um die Stahlkonstruktionen vor hohen Temperaturen zu schützen. Diese feuerfesten Zustellungen aus einer oder mehreren Schichten feuerfester Steine gleicher oder verschiedener Qualitäten, finden sich in den Reaktorgefäßen für die metallurgischen Prozesse selbst, wie auch in den Transportgefäßen und den Nachbehandlungsaggregaten. Beispielsweise können in diesem Zusammenhang die Stahlerzeugungskonverter nach den verschiedenen Sauerstoff-Blasverfahren, Herdöfen, Roheisen- und Stahltransportpfannen, einschließlich der Pfannen für die Sekundärmetallurgie, sowie Kohlegasreaktoren und Gefäße für die verschiedenen Schmelzreduktionsprozesse angeführt werden.
Bei den meisten rotationssymmetrischen Gefäßformen baut man die Ausmauerung in Form von Steinringen aus handelsüblichen, in einer Richtung keilförmigen Formaten, ein. Bei diesen Steinformaten handelt es sich bevorzugt um die sogenannten Querwölber oder Ganzwölber. Dabei sind die Steinhöhen gleich, und auf diese Weise können zylindrische Gefäße Ring für Ring problemlos zugestellt werden.
Bei konisch sich verjüngenden Behältern oder schrägen Gefäßteilen treten bei der beschriebenen ringweisen Steinverlegung, abhängig vom Neigungswinkel, Abtreppungen auf, die mit zunehmender Stufenbreite einen erhöhten Mauerungsverschleiß bewirken. Beispielsweise können Steinköpfe aus dem Mauerungsverband herausfallen, aufgrund von Rissen parallel zur heißen Seite der feuerfesten Steine.
Diesen Nachteil bei der Ausmauerung geneigter bzw. sich verjüngender Wandbereiche hat die Fachwelt erkannt, und es gibt Vorschläge zur Vermeidung oder mindestens zur Verringerung der Stufenbreite bei den Abtreppungen von Ring zu Ring. So ist beispielsweise bekannt, die Steine in konischen Wandbereichen, der Wandneigung folgend, schräg zu verlegen. Dazu eignen sich unter anderem Steine mit Haltevorrichtungen, meistens Metallbügel verschiedener Ausführungen. Die US-Patentschrift 32 74 742 beschreibt ein derartiges System, und in der Rades-Rundschau, Heft 4, 1960, ab Seite 239, werden die sogenannten Ferroclipsteine für die Aufhängung in gekrümmten Wandbereichen der Siemens-Martin-Öfen erläutert. Gemäß der US-A-3 972 516 wird eine Schrägung der Ausmauerung durch den Anbau von zwei Umlenksteine mit konvexen bzw konkaven Flächen in einen Schritt erreicht.
In der Literaturstelle Transactions ISIJ, Vol. 26, 1986, B-361 ist die Ausmauerung einer Bodenecke eines Konverters mit Kugelwölberformaten beschrieben. Kugelwölberformate eignen sich nicht für die Ringverlegung. Ferner weisen die Kugelwölber Neigungswinkel von deutlich mehr als 5° auf. Sie werden auch nicht zum Schrägeinbau von handelsüblichen Formsteinen eingesetzt. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichte Haltbarkeitssteigerung von feuerfesten Gefäßzustellungen durch den Schrägeinbau von handelsüblichen Formsteinen wird mittels der in dieser Druckschrift beschriebenen Arbeitsweise nicht erreicht.
Ausführlich wird die Ausmauerung kegelstumpfähnlicher Wandkonstruktionen in der DE-AS-26 07 598 dargestellt. Dieser Vorschlag besteht darin, ringförmig angeordnete, gegenüber der Horizontalen geneigt verlaufende, keilförmige Steine einzusetzen, deren Neigungswinkel 5 bis 30° beträgt, und darin, daß die aneinanderliegenden Seitenflächen der Steine vertikal verlaufen. Auf die Offenbarung dieser Veröffentlichung wird ausdrücklich Bezug genommen.
Diese letztgenannte Zustellart hat in der Praxis Eingang gefunden, insbesondere weil hier die handelsüblichen Keilformate schräg gelegt werden und die dabei sich öffnenden, vertikalen Fugen unberücksichtigt bleiben oder mit Mörtel gefüllt werden. Diese Zustelltechnik ist vorteilhaft und kostengünstig gegenüber einem Einbau von Sonderformaten, wie den genannten Steinen mit Haltebügeln oder Kugelwölbern.
In der Betriebspraxis haben sich jedoch auch Nachteile bei der Anwendung dieser bekannten Ausmauerungstechniken, beispielsweise nach dem Vorschlag der DE-AS-26 07 598, ergeben. Hauptsächlich erweisen sich die Formsteine, auch Konsolsteine genannt, mit denen die horizontale Verlegung der Steinringe in den gewünschten Neigungswinkel herbeigeführt wird, als Schwachstelle in der Ausmauerung. Es ergeben sich mit fortschreitender Einsatzzeit im Bereich dieser Konsolsteine voreilende Verschleißbereiche. Der bekannte Vorschlag, den einen Konsolsteinring durch bis zu fünf Anpassungslagen entsprechend geschnittener oder vorgeformter Steine zu ersetzen, wobei jeder Stein mindestens eine Schräge von 10° aufweist, ergab hinsichtlich des voreilenden Verschleisses auch keine erkennbare Verbesserung.
Neben dem erhöhten Verschleiß der Konsolsteine, erweisen sich weiterhin die abrupten Winkeländerungen in der Linienführung der Gefäßausmauerung, beim Übergang von der waagerechten in die schräge Steinanordnung, als nachteilig. Auch die Anpassung der Steinlagen an die vom Stahlmantel der Gefäße vorgegebene Kontur gestaltete sich schwierig mit nur einer Formsteinlage.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demzufolge darin, die Nachteile der bekannten Ausmauerungen für geneigte oder konische Wände, nämlich den voreilenden Verschleiß der Feuerfest-Steine im Übergangsbereich von der waagerechten in die schräge Steinverlegung, deutlich zu verbessern oder ganz zu vermeiden und darüberhinaus eine günstigere Anpassung der Mauerung an die Gefäßkontur zu erlauben und weichere Übergänge von der waagerechten zur schrägen Steinverlegung zu ermöglichen, um damit insgesamt die Haltbarkeit der feuerfesten Gefäßausmauerung zu steigern.
Gegenstand der Erfindung sind demgemäß zum einen feuerfeste Umlenksteine mit sechs Flächen, wie diese in Anspruch 1 definiert sind. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Gefäß mit feuerfester Ausmauerung für flüssige Metallschmelzen, wobei das Gefäß zumindest zwei Wandbereiche unterschiedlicher Neigung und dazwischen einen Übergangsbereich aufweist wie es in Anspruch 5 definiert ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Haltbarkeitssteigerung feuerfester Gefäßzustellungen für Gefäße mit einem Übergangsbereich zwischen zwei Gefäßbereichen unterschiedlicher Neigung wie in Anspruch 6 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen 7 und 8.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur feuerfesten Gefäßzustellung von allen Arten von Reaktionsgefäßen für flüssige Metalle, insbesondere Eisenschmelzen, insbesondere Stahlerzeugungskonverter, Herdöfen, Transportpfannen, Kohlegasreaktoren und Gefäße für Schmelzreduktionsprozesse.
Überraschenderweise hat der Schrägeinbau feuerfester Steine in metallurgische Gefäße nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu deutlichen Haltbarkeitsverbesserungen geführt, die über den erwarteten Rahmen weit hinaus gingen. Zunächst war beabsichtigt, durch den geneigten Einbau der Steine in schräge Wandbereiche, beispielsweise einem konisch sich verjüngenden oberen Konverterbereich, dem sogenannten Konverterhut, die Stufenbreite der getreppten Steinringe zu verringern, um damit Abplatzungen zu verhindern und voreilende Verschleißstellen zu vermeiden. Es hat sich aber herausgestellt, daß der schräge Einbau der Steine zu unerwartet geringeren Verschleißraten führte. Während bei waagerechtem Einbau der Steinringe sich mittlere Verschleißraten, ohne Berücksichtigung der voreilenden Verschleißstellen, von ca. 1,8 mm pro Charge einstellen, reduzierten sich diese Werte bei 19° Schräglage der Steinringe um 28% auf 1,3 mm pro Charge.
Eine mögliche Erklärung für diese hohe Haltbarkeitssteigerung bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, kann wahrscheinlich darin gesehen werden, daS die Beanspruchungsrichtung der schrägliegenden Steine, von ihrer heißen Seite aus gesehen, günstiger in bezug auf die Steinpreßrichtung ist. Dieses überraschende Ergebnis bestätigt sich auch beimm Schrägeinbau der Steine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Badzone metallurgischer Gefäße, beispielsweise im unteren Konus von Konvertern für die Stahlerzeugung. Auch hier konnte die Haltbarkeit der feuerfesten Zustellung um ca. 25% gesteigert werden.
Ein weiteres, wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Schräglage der Ausmauerung mit handelsüblichen Steinen schrittweise, bevorzugt mit kleinen Winkeländerungen, in jeder Umlenksteinlage herbeizuführen. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Winkeländerungen für jede Umlenksteinlage kleiner als 5° zu halten. Zum Beispiel kann eine Schräglage von insgesamt 20° für eine Ausmauerung aus handelsüblichen Steinen mit sechs bis zehn Umlenksteinlagen hergestellt werden. Der Schrägeinbau der handelsüblichen Steine beträgt meist zwischen 25 und 40° und insbesondere zwischen 5 und 25° zur Horizontalen. Bei den handelsüblichen Steinen handelt es sich meist um sogenannte Querwölber, Halbwölber und Ganzwölber sowie Rechtecksteinen.
Aus dieser schrittweisen Einstellung der Gesamtschräglage geneigt eingebauter, handelsüblicher Steine gemäß der Erfindung, ergeben sich überraschende Vorteile und deutliche Halbarkeitssteigerungen in sonst kritischen und häufig voreilend verschleißenden Ausmauerungsbereichen. Während mit der bekannten Methode, durch einen oder wenige Formsteinringe eine geneigte Steineinbaulage zu erreichen, es zwangsläufig zu abrupten Winkeländerungen in der feuerfesten Zustellung kommt, gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, weichere Übergänge zu schaffen. Beispielsweise wird die Schräglage von O auf 2O° über acht Umlenksteinlagen und damit auf eine Ausmauerungshöhe von ca. 8OO mm verteilt. Dagegen vollzieht sich bei der bekannten Zustellungsart diese Winkeländerung von Steinlage zu Steinlage, d.h. von der waagerechten Steinanordnung geht man direkt in die geneigte Steinverlegung über. Diese spontane Winkeländerung der Steinanordnung führt in der Innekontur der Gefäßausmauerung zu entsprechend harten Übergängen. Da aber in diesen Übergangszonen bei den Ausmauerungen metallurgischer Gefäße, in denen stark turbulente Metallbadströmungen und hohe Abgasströmungsgeschwindigkeiten auftreten, voreilender Feuerfest-Verschleiß zu beobachten ist, wird angeommen, daß sich an diesen Stellen ungünstige Strömungsbilder, z.B. Wirbel, ergeben, die diesen voreilenden Verschleiß der feuerfesten Materialien bewirken.
Dieser Nachteil der bekannten Zustelltechnik wird mit dem Verfahren gemäß der Erfindung überwunden. Durch die auf viele Steinlagen verteilte Winkeländerung, es können bis zu 20 Lagen sein, ergeben sich in den Innenkonturen der Ausmauerung weiche Übergangszonen, die wahrscheinlich in den metallurgischen Gefäßen die Strömungsverhältnisse günstig beeinflussen und somit zu einer deutlich verbesserten Mauerungshaltbarkeit in diesen kritischen Gefäßzonen beitragen.
Überraschenderweise konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch der häufig an den bekannten Form- bzw. Konsolsteinringen beobachtete, voreilende Verschleiß, der sich von Fall zu Fall lochartig zeigt, vollständig vermieden werden. Wie nachträglich durchgeführte, genauere Untersuchungen an den Konsolsteinen ergeben haben, zeigen sich an diesen teilweise handgestampften Steinformaten schlechtere technologische Werte im Vergleich zu den üblichen maschinengepreßten Steinformaten. Zum einen sind die gemessenen absoluten Werte für die Rohdichte und die Kaltdruckfestigkeit der Konsolsteine geringer und zum anderen ändern sich diese Daten noch über den Steinquerschnitt. Häufig finden sich an der Schmalseite der Steine, also der Keilspitze, höhere Meßwerte im Vergleich zu den Werten an der breiten Steinseite, also der Keilbasis. Es wird angenommen, daß diese unterschiedlichen technologischen Eigenschaften den lokal auftretenden Vorverschleiß dieser Keil- bzw. Konsolsteine bewirken.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt demgegenüber den Einsatz von Umlenksteinen mit einem geringen Neigungswinkel von kleiner 5°, vorzugsweise 1 bis 4° und insbesondere von 2° bis 3°, und somit ist es möglich, diese Umlenksteine wie die üblichen Steinformate auf den bekannten Steinpressen zu fertigen. Selbst die erforderlichen Änderungen an den Preßformen sind für die kleinen Neigungswinkel wenig aufwendig und mit geringen Kosten durchzuführen.
Untersuchungen an diesen maschinengepreßten Umlenksteinen haben, im Vergleich zu den entsprechenden handelsüblichen Formaten, über den gesamten Steinquerschnitt die gleichen technologischen Daten mit der bekannten Streuung ergeben. Wahrscheinlich ist dies der Grund, warum beim betrieblichem Einsatz dieser Umlenksteine in den Gefäßausmauerungen auch keinerlei diskrete, voreilende Verschleißbereiche mehr auftreten. Die Dichteunterschiede liegen bei weniger als 10% vom Mittelwert, vorzugsweise unter 5% und insbesondere unter + 3%.
Die Schräglage für den Einbau der handelsüblichen Formate läßtsich durch eine entsprechende Anzahl von erfindungsgemäßen Umlenksteinen, beispielsweise von zwei bis 25 Umlenksteinlagen, je nach gewünschter Gesamt-Schräglage, herbeiführen. Es kann aber auch ohne Nachteil zwischen den Umlenksteinlagen mit einer oder mehreren Steinlagen aus handelsüblichen Steinen, z.B. mit Querwölbern, bei der Ringverlegung gearbeitet werden. Diese Kombination von Steinlagen aus Umlenksteinen und handelsüblichen Formaten erlaubt eine besonders langsame Überführung von der beispielsweise waagerechten Steinverlegung in den Schrägeinbau der Steinlagen. Schließlich erlaubt diese erfindunsgemäße Kombination von Umlenksteinlagen mit Lagen aus handelsüblichen Steinen auch gezielt Änderungen in der Schräglage bei der Steinverlegung. Zum Beispiel kann durch zwei Umlenksteinlagen eine Schräglage von 5° für den Einbau einer beliebigen Anzahl von Lagen handelsüblicher Steine erreicht werden, und anschließend läßt sich durch weitere Umlenksteinlagen diese Schräglage verstärken.
Es liegt selbstverständlich im Sinne des erfindunsgemäßen Verfahrens, durch erfindungsgemäße Umlenksteine mit gegenläufigem Neigungswinkel, der ebenfalls kleiner als 5° ist, die Schräglage der eingebauten handelsüblichen Steine wieder schrittweise aufzuheben. Bei dieser Rückführung des Schrägeinbaus feuerfester Steine kann natürlich auch mit Lagen handelsüblicher Formate zwischen den Umlenksteinlagen gearbeitet werden.
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung, bei dem die Schräglage der Steine durch mehrere Lagen maschinenpreßfähiger Umlenksteine schrittweise herbeigeführt wird, kann man die Anpassung der Ausmauerung an die durch die Stahlblechummantelung vorgegebenen Gefäßkonturen in gewissen Grenzen steuern. Dabei haben sich für das feuerfeste Material allmähliche Übergänge von einer Schräglage in eine andere oder, wie häufiger angewendet, von der waagerechten Einbaulage in eine Schräglage im Vergleich zu abrupten Winkeländerungen bei der Steinverlegung als haltbarkeitsverbessernd herausgestellt. Beispielsweise ließ sich in einem Konverter das Verschleißbild der Ausmauerung im Übergangsbereich vom unteren Konus in den zylindrischen Wandteil auf sehr vorteilhafte Weise verbessern. Bei der bekannten Zustellung mit waagerechten Parallelogrammsteinringen im unteren Konus und üblichen Querwölbersteinringen im Zylinder, erfolgte die Winkeländerung von ca. 30° aus dem konischen in den zylindrischen Teil abrupt. Als typisches Verschleißbild zeigte sich bei dieser Konverterzustellung ein voreilender Steinverbrauch in diesem Übergangsbereich, der so aussah, als würde sich der zylindrische Gefäßbereich in den unteren Konus hinein verlängern, und etwa 6 bis 10 Lagen unter der ersten Zylindersteinlage lag der größte Steinverschleiß, der dann zur Außerbetriebnahme des Gefäßes führte. Durch den Einbau von acht Umlenksteinlagen, beginnend mit dem Konverterbodenniveau, und der damit erreichten 20° Schräglage für die Verlegung der handelsüblichen Querwölber im unteren Konus, sowie der anschließenden allmählichen Rückführung dieser Schräglage durch acht Umlenksteinlagen mit umgekehrtem Neigungswinkel zum waagerechten Einbau des Zylindermauerwerks, konnte mit dieser Zustellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das bis dahin typische Verschleißbild mit der bekannten Steinverlegung durchgreifend geändert werden. Es zeigte sich nunmehr ein gleichmäßiger Verschleiß in diesem bis dahin kritischen Übergangsbereich, der schließlich zu einer Haltbarkeitssteigerung der gesamten Zustellung von ca. 25% führte.
Bei der Ausmauerung eines Eisenbadreaktors für die Durchführung von Versuchen zur Schmelzreduktion hat sich das Verfahren gemäß der Erfindung als besonders flexibel und anpassungsfähig bei Änderungen der Ausmauerungsinnenkontur, ohne Berücksichtigung der äußeren Gefäßform, herausgestellt. Gewünschte Änderungen der Gefäßinnenform, bei diesem liegenden, zylindrischen Konvertergefäß, konnten durch entsprechende Veränderungen der Ausmauerung erreicht werden. Zum Beispiel erlaubte der Schrägeinbau von Steinlagen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konische Verjüngungen in diesem zylindrischen Gefäß, um beispielsweise den Bereich für die Eisenschmelze in dem Konverter zu verkleinern. Durch die schrittweise Herbeiführung der angestrebten Schräglage der handelsüblichen Steine mit mehreren Umlenksteinlagen, ließen sich diese Änderungen der Gefäßinnenkontur in vorteilhafter Weise durchführen.
Der erfindungsgemäße Umlenkstein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte nur Neigungswinkel der einen Fläche, bezogen auf die gegenüberliegende Fläche, von 0,5° bis maximal 5° aufweisen. Bevorzugt wird ein Neigungswinkel in der Größenordnung von 1° bis 4° und insbesondere von 2° bis 3°. Diese geringen Neigungswinkel erlauben es, wie bereits berichtet, die Umlenksteine auf den bekannten Pressen herzustellen. Es werden somit sehr gleichmäßige technologische Werte über den gesamten Steinquerschnitt erreicht. In dieser Hinsicht sind die Umlenksteine in ihren chemischen und technologischen Erzeugungsdaten gleichwertig mit den handelsüblichen Steinformaten. Für einen typischen Umlenkstein bei ringförmiger Vermauerung, also einem Querwölber im Grundformat, beträgt das Differenzmaß zwischen der schmalen und der breiten Steinseite bei einem Neigungswinkel von etwa 2,8° und einer Steinlänge von 500 mm, etwa 25 mm, und bei einer Steinlänge von 900 mm ergeben sich für dieses Differenzmaß 40 mm, bei einem Neigungswinkel von ca. 2,5°.
Grundsätzlich ist es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beliebig, ob dieses Differenzmaß zur Erzielung des Neigungswinkels bei dem Umlenkstein der Höhe seines Grundformates hinzugerechnet oder davon abgezogen wird. Zum Beispiel beträgt die Steinhöhe bei den Konverterquerwölberformaten bevorzugt 100 mm, und bei einer Steinlänge von 500 mm kann das Differenzmaß von 25 mm zur einseitigen Erhöhung der Steinhöhe von 125 mm oder zur Erniedrigung auf 75 mm führen. In der Praxis haben sich Umlenksteine mit Steinhöhen von 100 mm in der Steinmitte als besonders zweckmäßig herausgestellt. Bei diesen Umlenksteinen berücksichtigt man das gesamte Differenzmaß jeweils zur Hälfte an den gegenüberliegenden Steinseiten bei der Steinerzeugung. Bei den Steinringen aus Umlenksteinen mit 100 mm Steinhöhe in der Steinmitte, wird es ohne Nachteile möglich, in einem Steinring die Neigungswinkel der Umlenksteine zu ändern bzw. auch im Steinring handelsübliche Formate mit Umlenksteinen zu kombinieren. Es liegt im Sinne der Erfindung, in Teilbereichen von Steinringen auf diese Weise Steinschräglagen herbeizuführen. Beispielsweise können dadurch günstige Voraussetzungen in der Ausmauerung für den Einbau von Düsen, die die Ausmauerung durchdringen, eingestellt werden.
Durch den Schrägeinbau von üblichen, keilförmigen Steinformaten öffnen sich die Fugen zwischen den Steinen einer Lage keilförmig. Zum Beispiel gehen in einem waagerecht angeordneten, geschlossenen Ring aus vielen Querwölberformaten bei seiner geneigten Verlegung die senkrechten Fugen zwischen den einzelnen Steinen keilförmig auf. Die Basisbreite dieser sich keilförmig öffnenden Fuge beträgt beispielsweise 3 mm bei einem um 20° geneigt angeordneten Querwölber mit der gebräuchlichen Steinhöhe von 100 mm. Die sich einseitig öffnenden Fugen haben in der Praxis überraschenderweise zu keinerlei Schwierigkeiten geführt. Sowohl bei der Verlegung mit üblichen Mörteln oder beim Einsatz trockener Fugenfüller, beispielsweise Dolomit- oder Magnesitmehl, sowie auch bei der Steinverlegung ohne jeden Fugenfüller, haben sich bei den Ausmauerungen unterschiedlicher Aggregate keinerlei Nachteile durch die sich öffnenden, keilförmigen Fugen ergeben. Es liegt somit im Sinne der Erfindung, beim Schrägeinbau handelsüblicher Steinformate keine besonderen Maßnahmen, die über die üblichen bekannten Verlegetechniken mit und ohne Fugenfüller hinauszugehen, zu ergreifen.
Selbstverständlich ist die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung unabhängig von der eingesetzten Steinqualität. Es können sämtliche bekannte Steinqualitäten beliebiger chemischer Zusammensetzung, Bindung und Dichte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden. Beispielsweise können dies Schamottesteine oder Steine höherer Feuerfestigkeit, wie Sillimanit, Mullit, bis hin zu Korundsteinen unterschiedlicher Qualitäten, sein. Besonders vorteilhaft lassen sich Steinqualitäten mit größerer Wärmeausdehnung, wie beispielsweise Dolomit- und/oder Magnesitsteine unterschiedlicher Qualitätsstufen mit keramischer, Pech- oder Kunstharzbindung, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einbauen. Dolomitsteine und hauptsächlich Magnesitsteine, auch mit unterschiedlichen Kohlenstoffanreicherungen bis hin zu 22% Restkohlenstoffanteil, lassen sich erfolgreich zum Beispiel in den Konverter für die Stahlerzeugung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verlegen.
Zur Ausmauerung der Reaktionsgefäße für die Schmelzreduktion und die Kohlevergasung, hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft herausgestellt. Es können neben den genannten Steinqualitäten auch keramisch gebundene Magnesit-Chrom-Steine unterschiedlicher Sinterqualität, schmelzgegossene feuerfeste Baustoffe und Picrochromit-Steine zum Einsatz kommen. Ebenso erwiesen sich Steine mit Blechummantelung als geeignet.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, in überraschender Weise die Haltbarkeit von feuerfesten Gefäßzustellungen durch den Schrägeinbau der erfindungsgemäßen feuerfesten Steine zu steigern. Die Schräglage der Steine wird dabei schrittweise durch Umlenksteine herbeigeführt, die auf üblichen Steinpressen, aufgrund ihres geringen Neigungswinkels von kleiner 5°, problemlos herstellbar sind. Nach der vorliegenden Erfindung werden weiterhin lokal voreilende Verschleißstellen in den Umlenksteinlagen vermieden, und durch die allmähliche schrittweise Herbeiführung der Steinschräglage ergeben sich, in den kritischen Übergangszonen bei bekannter Zustelltechnik, nunmehr weichere Übergänge mit erhöhter Haltbarkeit. Die gesteuerte Flexibilität bei der Anpassung von Gefäßausmauerungen an die vorgegebene Stahlblechkontur und auch bei der Einstellung von Gefäßinnenkonturen unabhängig vom Stahlblechmantel, sind weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von nichteinschränkenden Beispielen und Abbildungen erläutert.

Figur 1 zeigt den Schnitt durch einen Gefäßbereich, der nach den Lehren des erfindungsgemäßen Verfahrens zugestellt ist.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Umlenkstein.

Der in Figur 1 dargestellte Schnitt durch die eine Hälfte eines Teilbereiches eines rotationssymmetrischen Trommelreaktors zeigt das Stahlblech 1 und den zweischichtigen Aufbau der feuerfesten Ausmauerung. Sie besteht aus der Isolierschicht 2 und der Verschleißschicht 3. Das halbseitig dargestellte Gefäßteil besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 28 mit dem großen Innendurchmesser 4 von 3 m und dem zweiten zylindrischen Bereich 29 mit dem kleineren Innendurchmesser 5 von 2,2 m. Verbunden sind diese beiden zylindrischen Gefäßbereiche 28, 29 durch einen konische bereich 30 mit einem Neigungswinkel 6 von 20°.
Die Verschleißsteine 7 in dem größeren zylindrischen Teil sind Querwölber mit einer Steinlänge von 500 mm, gemischt aus den Formaten 50/36 und 50/60 für jede Ringlage. Daran schließen sich acht Lagen von Umlenksteinen 8 an, die in ihrem Grundformat ebenfalls Querwölber sind, jedoch in Achsrichtung des Gefäßes eine zweite Keiligkeit von ca. 3° aufweisen. Daran schließen sich vier Lagen von üblichen Querwölbern 9 an. Diese Querwölber entsprechen genau den Formaten 7, jedoch wird pro Ring ein anderes Mischungsverhältnis wegen des abnehmenden Durchmessers eingesetzt. Dann folgen wiederum acht Lagen von Umlenksteinen 10, deren Keiligkeit in Gefäßachsrichtung ebenfalls 3° beträgt, jedoch in umgekehrter Richtung wie bei den Umlenksteinen 8. Anschließend wird die Wand des kleineren zylindrischen Teils 29 mit Querwölbern 11 gleicher Typen wie die Querwölber 7, jedoch in einem angepaßten Mischungsverhältnis, zugestellt.
Wie aus Figur 1 zu erkennen, folgt die Ausmauerung der Gefäßkontur in einer gut angepaßten, weichen Linienführung, Die sonst üblichen Abtreppungen von Ring zu Ring im konischen Bereich der Wand entfallen.
Figur 2 zeigt als Beispiel einen erfindungsgemäßen Umlenkstein, mit sechs Flächen 22-27. Eine erste Fläche 22 definiert eine Ebene, Zu welcher vier Seiten flächen 24-27 angeordnet sind. Eine zweite Fläche 23 ist gegenüber der ersten Fläche 22 unter einem Winkel von 3° geneigt angeordnet.
Der erfindungsgemäße Umlenkstein 8, 10 geht von einem Querwölbergrundformat, beispielsweise einem Konverterstein mit der üblichen Formatbezeichnung 50/36, aus. Die Abmessungen für das Querwölbergrundformat sind für die Markierungsziffern in Figur 2, 13 132 mm, 14 und 15 jeweils 100 mm, 16 168 mm und die Länge 17 500 mm.
Für den Umlenkstein bleiben im dargestellten Fall die Abmessungen 13, 14, 16 und 17 gleich. Die Dimension 15 erhöht sich gemäß 19 um 26 mm und ergibt dann eine Höhe 18 von 126 mm. Daraus ergibt sich ein Neigungswinkel 21 von 3°.
Mit einem solchen Umlenkstein wird bei ringweiser Verlegung demgemäß eine Schräglage pro Ring von 3° erreicht.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Umlenkstein 8, 10 ist der keilförmige Anteil 19 auf die ursprüngliche Querwölberhöhe 14 und 15 aufgebracht. Selbstverständlich läßt sich mit dem gleichen Ziel auch die Höhe 14 oder 15 um den Betrag 19 verringern.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die ursprüngliche Steinhöhe 14 bzw. 15 in der Steinmitte 20 beizubehalten und den gesamten Keilbetrag 19 zu gleichen Teilen auf die Höhe 14 und 15 zu verteilen. Das bedeutet bei dem dargestellten Querwölberformat, die Höhe 14 um 13 mm zu verringern und die Höhe 15 um 13 mm zu erhöhen. Steine dieser vorteilhaften Dimensionierung erlauben es, Umlenksteine in einem geschlossenen Steinring mit handelsüblichen Querwölbern zu kombinieren und auf diese Weise nur Teilbereiche eines Ringes mit Steinschräglage zu verlegen.

Claims

Feuerfester Umlenkstein (8, 10) mit sechs Flächen, (22 bis 27), dadurch gekennzeichnet, daß er eine erste Fläche (22), die eine Ebene definiert, vier Seitenflächen (24 bis 27), die senkrecht zu dieser Ebene angeordnet sind, und eine zweite Fläche (23), die der ersten Fläche (22) gegenüber angeordnet ist, umfaßt, wobei die zweite Fläche (23) zur ersten Fläche in einem Winkel von weniger als 5° geneigt ist.
Feuerfester Umlenkstein (8, 10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (22) und die zweite Fläche (23) trapezförmig sind.
Feuerfester Umlenkstein (8, 10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen zweiter (23) und erster Fläche (22) 2 bis 3° beträgt.
Feuerfester Umlenkstein (8, 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkstein (8, 10) im wesentlichen gleiche Dichte aufweist.
Gefäß mit feuerfester Ausmauerung für flüssige Metallschmelzen, wobei das Gefäß zumindest zwei Wandbereiche (28, 29) unterschiedlicher Neigung und dazwischen einen Übergangsbereich (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Ausmauerung im Übergangsbereich (30) zumindest zwei Lagen (31, 32) von Umlenksteinen (8, 10) umfaßt, die durchwegs ebene Flächen aufweisen, und wobei eine Schrägstellung der Steine schrittweise mit Neigungswinkeln von kleiner 5° in den einzelnen Lagen (31, 32) vorgesehen ist.
Verfahren zur Haltbarkeitssteigerung feuerfester Gefäßzustellungen für Gefäße mit einem Übergangsbereich (30) zwischen zwei Gefäßbereichen (28, 29) mit unterschiedlicher Neigung, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich (30) zumindest zwei Lagen (31, 32) von Umlenksteinen (8, 10) eingebaut werden, die durchwegs ebene Flächen aufweisen, und wobei eine Schrägstellung der Steine schrittweise mit Neigungswinkeln von kleiner 5° in den einzelnen Lagen (31, 32) herbeigeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer oder mehreren Lagen (31, 32) von Umlenksteinen (8, 10) Lagen von handelsüblichen Steinformaten (33) eingebaut werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung mit Neigungswinkeln zwischen 2 und 3° erfolgt.