LU82552A1 - FIRE-RESISTANT, GAS-PERMEABLE CONSTRUCTION - Google Patents
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Description
Feuerfester/ gasdurchlässiger Baukörper.Refractory / gas permeable structure.
Die Erfindung betrifft feuerfeste, gasdurchlässige Baukörper zum Einblasen eines Gases in ein Metallbehandlungs-5 gefäss durch dessen Auskleidung hindurch.The invention relates to refractory, gas-permeable structures for blowing a gas into a metal treatment vessel through its lining.
Die zum Roheisenfrischen dienenden Sauerstoffaufblas-Verfahren, welche unter den Namen "LD"-, "LDAC"-, "OLP"-, "BOF"-Verfahren bekannt sind, wurden neuerdings in metallurgischer Hinsicht 10 dahingehend verbessert," dass durch den Konverterboden Sekundärgase, wie Stickstoff oder Argon, gesteuert eingeblasen > werden. Auch bei anderen Metallbehandlungsgefässen, wie etwa Pfannen zur Nachbehandlung von Stahl oder Lichtbogenöfen, kommt das Einblasen von Gas in das Metallbad durch den Ge-15 fässboden oder die Auskleidung der Gefässwände hindurch in Betracht.The oxygen-blowing processes which serve to fresh iron, which are known under the names "LD", "LDAC", "OLP", "BOF" processes, have recently been improved in metallurgical terms 10 so that "secondary gases are produced by the converter base , such as nitrogen or argon, can be blown in. In other metal treatment vessels, such as pans for post-treatment of steel or electric arc furnaces, gas can be blown into the metal bath through the vessel bottom or the lining of the vessel walls.
An die in die Auskleidung des Bodens oder der Seitenwände des Gefässes einzusetzenden gasdurchlässigen feuerfesten 20 Steine, durch welche die Gaseinleitung erfolgt, wird die Forderung gestellt, dass ihre Haltbarkeit derjenigen der übrigen feuerfesten Auskleidung entspricht, da ein Auswechseln verschlissener Gasdurchblassteine im heissen Zustand etwa bei einem Konverterboden schwer möglich ist. Ferner soll die 25 Gaseinleitung sowohl kontinuierlich als insbesondere auch diskontinuierlich möglich sein; d.h. das Gefäss soll auch ohne Gaseinleitung betreibbar sein und nach dem Wiedereinschalten der Gaszufuhr sollen die Steine in unveränderter Weise gasdurchlässig sein. Ausserdem soll die Gasdurchlässigkeit der 30 Steine über ihre Gebrauchsdauer, d.h. über eine ganze Ofenreise, im wesentlichen gleich bleiben.The gas-permeable refractory 20 stones to be inserted into the lining of the bottom or the side walls of the vessel, through which the gas is introduced, is required to have a durability which corresponds to that of the other refractory lining, since a replacement of worn-out gas bubbles in the hot state, for example in one Converter floor is difficult. Furthermore, the introduction of gas should be possible both continuously and in particular discontinuously; i.e. the vessel should also be operable without the introduction of gas and, after the gas supply has been switched on again, the stones should be permeable to gas in an unchanged manner. In addition, the gas permeability of the 30 stones over their service life, i.e. over an entire kiln trip, remain essentially the same.
Die bisher bekannten gasdurchlässigen Steine aus porösem feuerfestem Material entsprechen diesen Forderungen nicht. Ihre 35 Haltbarkeit in Frischgefässen ist wesentlich geringer als die des umliegenden Auskleidungsmaterials. So halten in einem Sauerstoffkonverter im Boden eingebaute poröse Steine weniger als 100 Chargen stand, wogegen die übrige Auskleidung Haltbarkeiten von 500 Chargen und mehr erbringt. Ferner ist mit - 2 - porösen Steinen eine diskontinuierliche Gaszufuhr nicht möglich. Werden nämlich diese Steine ohne Gasdurchleitung betrieben, so dringt Metall in die Poren der Steine ein und erstarrt dort. Nach Wiedereinschalten der Gaszufuhr ist der 5 Stein nicht mehr ausreichend gasdurchlässig.The previously known gas-permeable stones made of porous refractory material do not meet these requirements. Their shelf life in fresh containers is much lower than that of the surrounding lining material. Porous stones installed in an oxygen converter in the floor can withstand less than 100 batches, while the rest of the lining provides a shelf life of 500 batches and more. Furthermore, discontinuous gas supply is not possible with - 2 - porous stones. If these stones are operated without the passage of gas, metal penetrates into the pores of the stones and solidifies there. When the gas supply is switched on again, the 5 stone is no longer sufficiently gas permeable.
In der Patentanmeldung LU 81.208 hat die Anmelderin eine zum Einsetzen in den Boden eines Metallbehandlungsgefässes bestimmte Vorrichtung zum Einblasen eines Behandlungsgases in 10 ein Metallbad aufgezeigt, welche im wesentlichen in einem feuerfesten, gasdurchlässigen Baukörper besteht, wobei in das feuerfeste Material in axialer Richtung eine Mehrzahl von ebenen, gewellten, rohrförmigen oder drahtförmigen metallischen Trenngliedern von geringer Wandstärke einge-15 bettet ist.In patent application LU 81.208, the applicant has disclosed a device for blowing a treatment gas into a metal bath intended for insertion into the bottom of a metal treatment vessel, which device essentially consists of a refractory, gas-permeable structure, with a plurality of the refractory material in the axial direction flat, corrugated, tubular or wire-shaped metallic separators of small wall thickness is embedded.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufbau solcher Baukörper derart zu verbessern, dass eine erhöhte Gasmenge durch den Baukörper geblasen werden kann, ohne dass die gute Haltbar-20 keit des Baukörpers beeinträchtigt wird.It is an object of the invention to improve the structure of such structures in such a way that an increased amount of gas can be blown through the structure without the good durability of the structure being impaired.
Diese Aufgabe wird bei einem feuerfesten, gasdurchlässigen Baukörper nach der Erfindung dadurch gelöst, dass er aus mindestens zwei, an Längsflächen aneinanderliegenden, aus 25 feuerfestem, gebranntem oder ungebranntem, z.B. mit einem Köhlenstoffträger, wie Teer, Pech, Kunstharz, gebundenem oder chemisch gebundenem Material bestehenden Segmenten aufgebaut ist, von denen mindestens eine der aneinanderliegenden Längsflächen mit einer Profilierung, z.B. in Form von Wellen 30 oder Rillen, versehen ist, dass an dieser profilierten Längsfläche eine metallische Einlage anliegt, dass die Segmente durch ein gemeinsames Metallgehäuse zusammengefasst sind, das an Längsflächen der Segmente dicht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Mörtelschicht, anliegt, und dass an 35 einer Stirnfläche des Baukörpers mindestens ein Anschluss und ein Verteilungsraum für die Gaszufuhr angeordnet sind.This object is achieved in a refractory, gas-permeable structure according to the invention in that it consists of at least two fire-resistant, fired or unburned, e.g. with a carbon carrier, such as tar, pitch, synthetic resin, bound or chemically bound material, existing segments, of which at least one of the adjacent longitudinal surfaces with a profile, e.g. in the form of shafts 30 or grooves, there is a metallic insert on this profiled longitudinal surface, the segments are combined by a common metal housing that lies tightly against the longitudinal surfaces of the segments, possibly with the interposition of a layer of mortar, and that on 35 at least one connection and a distribution space for the gas supply are arranged on an end face of the structure.
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Zufolge der ln Längsflächen der Segmente ausgebildeten Profilierungen besitzen die erfindungsgemässen Baukörper eine erhöhte Gasdurchlässigkeit, wobei durch die Anzahl und Tiefe der Wellen, Rillen, Nuten od.dgl. das Ausmass der Gas-5 durchlässigkeit variiert werden kann und der Gasdurchgang durch die Fugen zwischen den einzelnen Segmenten erfolgt.As a result of the profilings formed in the longitudinal surfaces of the segments, the structures according to the invention have an increased gas permeability, the number and depth of the waves, grooves, grooves or the like being the same. the extent of the gas permeability can be varied and the gas can pass through the joints between the individual segments.
Die Segmente selbst besitzen praktisch keine Gasdurchlässigkeit, und demnach kann das für die Baukörper verwendete feuerfeste Material dem-der übrigen Auskleidung des Metall-10 behandlungsgefässes entsprechen. Dadurch haben die gasdurchlässigen Baukörper die gleiche Haltbarkeit wie die sie umgebende Auskleidung, und eine vorzeitige Erneuerung der gasdurchlässigen Baukörper ist nicht erforderlich.The segments themselves have practically no gas permeability, and accordingly the refractory material used for the structure can correspond to the rest of the lining of the metal treatment vessel. As a result, the gas-permeable structures have the same durability as the lining that surrounds them, and premature renewal of the gas-permeable structures is not necessary.
15 Es empfiehlt sich, in jeder Fuge des Baukörpers, durch die ein Gasdurchgang erfolgen soll, eine metallische Einlage vorzusehen. Wie sich gezeigt hat, verhindern diese metallischen Einlagen das Eindringen von Metall aus dem Metallbad des Behandlungsgefässes in die Fugen, und zwar auch im Falle der 2015 It is advisable to provide a metallic insert in every joint of the building through which gas is to pass. As has been shown, these metallic inserts prevent metal from penetrating into the joints from the metal bath of the treatment vessel, even in the case of the 20th
Behandlung von Roheisen, welches infolge seiner Konsistenz und Viskosität eine besondere starke Neigung hat, in die Fugen einzudringen.Treatment of pig iron, which due to its consistency and viscosity has a particularly strong tendency to penetrate the joints.
Diese Erscheinung mag damit erklärt werden, dass die in den 25 gasdurchlässigen Fugen angeordneten metallischen Einlagen eine Kühlwirkung ausüben und die Wärme rasch zur kalten Stirnfläche des Baukörpers ableiten. Dadurch erstarrt eindringendes Behandlungsmetall schon nach einer kurzen Strecke (wenige cm) .. Bei Fugen ohne metallische Einlagen wurde da-30 gegen das Vordringen von Behandlungsmetall bis zur kalten Stirnfläche beobachtet.This phenomenon may be explained by the fact that the metallic inlays arranged in the 25 gas-permeable joints have a cooling effect and quickly dissipate the heat to the cold end face of the building. As a result, penetrating treatment metal solidifies after a short distance (a few cm). In joints without metallic inserts, the penetration of treatment metal up to the cold end face was observed.
Da also das Behandlungsmetall kaum in die Fugen der erfindungsgemässen Baukörper eindringt, können diese auch ohne 35 Gaszufuhr betrieben werden. Nach Wiedereinschalten der Gaszufuhr wird das wenige eingedrungene Metall wieder aus dem Baukörper gespült und die ursprüngliche Gasdurchlässigkeit stellt sich wieder ein. Diese bleibt über die ganze Lebensdauer des Baukörpers im wesentlichen gleich.Since the treatment metal hardly penetrates into the joints of the structures according to the invention, they can also be operated without gas supply. After the gas supply is switched on again, the little metal that has penetrated is flushed out of the structure and the original gas permeability is restored. This remains essentially the same over the entire service life of the structure.
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Die Profilierungen,, wie Wellen, Rillen, Nuten od.dgl., können in den Längsflächen der aus feuerfestem Material bestehenden, vorgefertigten Segmente durch Schneiden oder Fräsen ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich die 5 Profilierungen im Zuge der Herstellung der Segmente auszubilden, indem der Pressstempel oder die Formenwand der zur Herstellung der Segmente verwendeten Pressform mit der entsprechenden negativen Profilierung ausgestattet ist, wodurch beim Pressen der Segmente die Profilierung in den Längs-10 flächen entsteht.The profiles, such as waves, grooves, grooves or the like, can be formed in the longitudinal surfaces of the prefabricated segments made of refractory material by cutting or milling. However, it is also possible to form the 5 profiles in the course of the production of the segments by equipping the press ram or the mold wall of the press mold used to produce the segments with the corresponding negative profile, as a result of which the profiles in the longitudinal 10 areas are pressed when the segments are pressed arises.
Die metallischen Einlagen besitzen im allgemeinen glatte, ebene Oberflächen. Sie können aber auch mit profilierten Oberflächen versehen sein, etwa durch Verwendung von Well-15 blech oder von Blechen mit aufgebrachten Distanzhaltern, wie Sicken, Noppen, Drahtauflagen od.dgl., wodurch das Ausmass der Gasdurchlässigkeit weiter variiert werden kann.The metallic inlays generally have smooth, flat surfaces. However, they can also be provided with profiled surfaces, for example by using corrugated sheet metal or sheets with spacers applied, such as beads, knobs, wire supports or the like, so that the extent of the gas permeability can be varied further.
Als Material für die metallischen Einlagen eignet sich ins-20 besondere Stahlblech, z.B. in einer Stärke zwischen 0,5 und 3 mm, das gegebenenfalls mit einem Oberflächenschütz versehen sein kann.In particular, steel sheet is suitable as the material for the metallic inserts, e.g. in a thickness between 0.5 and 3 mm, which can optionally be provided with a surface protector.
Die metallischen Einlagen können auch aus Blechplattenpaaren 25 bestehen, die gebenenfalls durch einige Schweisspunkte miteinander verbunden sind, wobei der Spalt zwischen dem Plattenpaar eine weitere Möglichkeit für den Gasdurchgang bietet.The metallic inserts can also consist of pairs of sheet metal plates 25, which are possibly connected to one another by a few welding points, the gap between the pair of plates offering a further possibility for the gas passage.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, 30 die einen erfindungsgemässen Baukörper zeigt.The invention is explained in more detail with reference to the drawings, 30 which shows a structure according to the invention.
Der Baukörper 1 weist ein Metallgehäuse 2 auf, das zwölf Segmente 3 umgibt, die in zwei Reihen zu je sechs Stück angeordnet sind. Jedes Segment 3 ist an einer Längsfläche mit 35 einer Profilierung versehen, und zwar ist in der oberenThe structure 1 has a metal housing 2, which surrounds twelve segments 3, which are arranged in two rows of six pieces. Each segment 3 is provided with a profiling on one longitudinal surface, namely in the upper one
Reihe eine Profilierung in Form von Rillen 4 dargestellt und in der unteren Reihe eine solche in Form von Wellen 5. In der Praxis wird man aber wohl innerhalb eines Baukörpers - 5 - bei allen Segmenten dieselbe Art der Profilierung anwenden.A profile is shown in the form of grooves 4 in the row and in the form of waves 5 in the lower row. In practice, however, the same type of profile will probably be used for all segments within a structure - 5.
In die Fugen zwischen je zwei Segmenten 3 einer Reihe sind ebene Blechplatten eingelegt; doch könnten die Einlagen auch 5 mit Profilierungen versehen sein. Zwischen den beiden Reihen ist eine Einlage in Form eines Blechplattenpaares 7 darge-stellt.Flat sheet metal plates are inserted in the joints between two segments 3 of a row; however, the inserts 5 could also be profiled. An insert in the form of a pair of sheet metal plates 7 is shown between the two rows.
Die Segmente 3 liegen an der Innenseite des Metallgehäuses 2 10 dicht, unter Zwischenschaltung einer in der Zeichnung nicht Λ dargestellten Mörtelschicht an, wodurch der unerwünschte, weil unkontrollierbare Gasdurchgang längs des Metallgehäuses verhindert wird.The segments 3 lie on the inside of the metal housing 2 10 tightly, with the interposition of a layer of mortar not shown in the drawing, which prevents the undesirable, because uncontrollable, gas passage along the metal housing.
15 Die Segmente sind mittels zweier Leisten 8, die an der Innenseite des Metallgehäuses 2 angeordnet und vorzugsweise an diesem durch Punktschweissen befestigt sind, von der Stirnseite des Metallgehäuses 2 beabstandet. An dieser Stirnseite des Metallgehäuses 2, welche die Kaltseite des Bau-20 körpers bildet, ist eine Platte 9 dicht angeschweisst, welche mit einem Rohranschluss 10 versehen ist, über den das Gas in den zwischen der Platte 9 und den Stirnseiten der Segmente 3 freibleibenden Raumeindringbar ist.15 The segments are spaced from the end face of the metal housing 2 by means of two strips 8, which are arranged on the inside of the metal housing 2 and are preferably attached to it by spot welding. On this end face of the metal housing 2, which forms the cold side of the building body, a plate 9 is welded tight, which is provided with a pipe connection 10, via which the gas can penetrate into the space remaining between the plate 9 and the end faces of the segments 3 is.
25 im Bereich der gegenüberliegenden, feuerseitigen Stirnseite 11 des Baukörpers 1 kann ein Bügel (nicht gezeigt) angebracht sein, der über diese Stirnseite 11 vorsteht und die Befestigung des Baukörpers 1 an einem Kranhaken ermöglicht.25 in the area of the opposite, fire-side end face 11 of the structure 1, a bracket (not shown) can be attached, which protrudes over this end face 11 and enables the structure 1 to be fastened to a crane hook.
30 Die Stirnseite 11 des Baukörpers 1 kann mit einem Abdeckblech abgeschlossen sein. Dieses Abdeckblech wird angewendet, wenn die den Baukörper umgebende Zustellung des Metallbe-handlungsgefässes Teer oder einen ähnlichen Kohlenstoffträger enthält. Es dient dann dazu, während des Aufheizens des 35 Behandlungsgefässes das Eindringen von Teer od.dgl. aus der benachbarten Auskleidung in die Gasdurchgangsfugen des Baukörpers 1 und das Verkleben dieser Fugen vor Beginn des Ga-blasens zu verhindern. Dieses Abdeckblech schmilzt nach dem « - 6 -30 The end face 11 of the structure 1 can be closed with a cover plate. This cover plate is used when the infeed of the metal treatment vessel surrounding the building contains tar or a similar carbon carrier. It then serves to prevent the penetration of tar or the like during the heating of the treatment vessel. prevent from the adjacent lining in the gas passage joints of the building 1 and the gluing of these joints before the start of Ga-blowing. This cover plate melts after the «- 6 -
Aufheizen zu Betriebsbeginn ab und gibt dann die Fugen für den Gasdurchgang frei.Heat up at the start of operation and then release the joints for the gas passage.
Der Baukörper kann z.B. aus einer teergebundenen Magnesia-5 masse mit der folgenden Zusammensetzung und folgenden Korn-aufbau hergestellt werden:The structure can e.g. from a tar-bound Magnesia-5 mass with the following composition and the following grain structure:
Sintermagnesia SintermagnesiaSintered magnesia
Korngrössen 10 MgO 96,2 Gew.-$ 5-8 mm 20 Gew.-%Grain sizes 10 MgO 96.2% by weight 5-8 mm 20% by weight
Fe2°3 0/2 Gew*”% 3-5 mm 15 Gew.-%Fe2 ° 3 0/2% by weight 3-5 mm 15% by weight
Al203 0,1 Gew.-% 1-3 mm 20 Gew.-%Al203 0.1% by weight 1-3 mm 20% by weight
CaO 2,5 Gew.-% 0-1 mm 20 Gew.-%CaO 2.5% by weight 0-1 mm 20% by weight
Si02 1/0 Gew.-% 0 - 0,1 mm 25 Gew.-% 15Si02 1/0% by weight 0-0.1 mm 25% by weight 15
Der Sintermagnesia werden 4 Gew.-% Steinkohlenteerpech als Bindemittel zugesetzt. Als Bindemittel kommen auch andere Teere, Peche, Kunstharze od.dgl. in Betracht.4% by weight of coal tar pitch are added to the sintered magnesia as a binder. Other tars, pitches, synthetic resins or the like also come as binders. into consideration.
20 Eine weitere zur Herstellung eines erfindungsgemässen Bau körpers geeignete feuerfeste Masse weist folgende Zusammensetzung und folgenden Kornaufbau auf :20 A further refractory mass suitable for producing a building structure according to the invention has the following composition and the following grain structure:
Vorreagiertes ’ Chromerz 25 Magnesia-Chromerz-Sinterkorn , MgO 63,8 Gew.-% 17,1 Gew.-%Prereacted chrome ore 25 magnesia chrome ore sintered grain, MgO 63.8% by weight 17.1% by weight
Cr2°3 19,2 Gew.-% 53,2 Gew.-% A1203 4,2 Gew.-% 10,4 Gew.-%Cr2 ° 3 19.2% by weight 53.2% by weight A1203 4.2% by weight 10.4% by weight
Fe2^3 9,8 Gew*"% 30 FeO - 15,9 Gew.-%Fe2 ^ 3 9.8 wt * "% 30 FeO - 15.9 wt%
CaO 1,8 Gew.-% 0,1 Gew.-%CaO 1.8% by weight 0.1% by weight
Si02 1,2 Gew.-% 3,3 Gew.-%Si02 1.2% by weight 3.3% by weight
Korngrössen 35Grain sizes 35
Sinterkorn 3-5 mm 20 Gew.-%Sintered grain 3-5 mm 20% by weight
Sinterkorn 1-3 mm 25 Gew.-%Sintered grain 1-3 mm 25% by weight
Sinterkorn 0-1 mm 25 Gew.-%Sintered grain 0-1 mm 25% by weight
Sinterkorn 0 - 0,1 mm 20 Gew.-% 4o Chromerz 0-0,7mm 10 Gew.-% - 7 -Sintered grain 0 - 0.1 mm 20% by weight 4o chrome ore 0-0.7mm 10% by weight - 7 -
Die Komponenten werden zwecks chemischer Bindung mit 3,7 Gew.-% Kieseritlösung mit einer Dichte von 1,22 g/cm vermischt.The components are mixed with 3.7% by weight of kieserite solution with a density of 1.22 g / cm for chemical bonding.
Die aus der letztgenannten feuerfesten Masse geformten 5 Segmente können auch bei einer Temperatur von 1750°C oder darüber gebrannt werden.The 5 segments formed from the latter refractory mass can also be fired at a temperature of 1750 ° C or above.
Die Erfindung ist aber nicht auf die genannten feuerfesten Materialien beschränktEs können auch andere feuerfeste 10 Stoffe, z.B. Sintermagnesia, Mischungen von Magnesia und . Chromerz, Hochtonerdematerial, Anwendung finden.However, the invention is not limited to the refractory materials mentioned. Other refractory materials, e.g. Sintered magnesia, mixtures of magnesia and. Chrome ore, tweeter material, find application.
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Claims (5)
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