LU82553A1 - Feuerfester,gasdurchlaessiger baukoerper - Google Patents

Description

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Feuerfester, gasdurchlässiger Baukörper.

Die Erfindung betrifft feuerfeste, gasdurchlässige Baukörper zum Einblasen eines Gases in ein Metallbehandlungs-5 gefäss durch dessen Auskleidung hindurch.

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.

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.

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.

In der Patentanmeldung LU 81.208 hat die Anmelderin eine zum Einsetzen in den Boden eines Metallbehahdlungsgefässes bestimmte Vorrichtung zum Einblasen eines Behandlungsgases in ' 10 ein Metallbad aufgezeigt, welche eine merklich verbesserte

Haltbarkeit gegenüber den bisher bekannten gasdurchlässigen Steinen besitzt und das Einblasen der gewünschten Gasmengen gestattet. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen in einem feuerfesten, gasdurchlässigen Baukörper, wobei in das feuer-15 feste Material in axialer Richtung eine Mehrzahl von ebenen, gewellten, rohrförmigen oder drahtförmigen metallischen Trenngliedern von geringer Wandstärke eingebettet ist. Nach einer Ausführungsform besteht dieser Baukörper aus Stahlblechen und Segmenten oder Streifen aus feuerfestem Material 20 in abwechselnder Anordnung.

Zur Herstellung eines solchen Baukörpers muss ein vorgefertigter Block aus feuerfestem Material in die erforderlichen Streifen oder Segmente zerschnitten werden, was einen sehr aufwendigen 25 Herstellungsschritt darstellt. Da nämlich die Segmente in der Regel eine geringe Dicke und eine grosse Länge besitzen, sind durch Verpressen von feuerfestem Material hergestellte » * Segmente nicht hinreichend handhabungsfähig und verziehen sich, falls sie einem Steinbrand unterworfen werden.

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Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufbau eines solchen Baukörpers derart zu verbessern, dass eine vereinfachte Herstellung möglich ist und vorgefertigte Segmente mit ausreichender Stabilität Anwendung finden können.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Baukörper aus mindestens zwei, an Längsflächen aneinanderliegenden, aus feuerfestem, ungebranntem, z.B. mit einem - 3 -

Kohlenstoffträger gebundenem oder chemisch gebundenem Material bestehenden Segmenten aufgebaut ist, die an mindestens einer Längsfläche mit einer mit dem feuerfesten Material mitverpressten Metallauflage versehen sind und dass die 5 Segmente durch ein gemeinsames Metallgehäuse zusammengefasst sind, das an Längsflächen der Segmente dicht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Mörtelschicht, anliegt, und dass an einer Stirnfläche des Baukörpers mindestens ein Anschluss und ein Verteilungsraum für die Gaszufuhr angeordent .10 sind.

Durch die Anordnung mitverpresster Metallauflagen wird die Herstellung und Handhabung relativ dünner Segmente mit grosser Längserstreckung wesentlich erleichtert, da die 15 Metallauflage als eine Art Armierung der Segmente wirkt, welche deren Stabilität erhöht. Die Anwendung von Segmenten oder Teilkörpern mit mitverpressten Metallauflagen vereinfacht ferner den Zusammenbau mehrerer Segmente zu einem Baukörper, weil dabei nunmehr das Einlegen von Blechplatten entbehrlich 20 wird. Trotzdem können gewünschtenfalls zwischen den Segmenten

Metallplatten oder Metallplattenpaare angeordnet sein.

Die erfindungsgemässen Baukörper besitzen eine ausreichende Gasdurchlässigkeit, wobei der Gasdurchgang durch die Fugen 25 zwischen den einzelnen Segmenten erfolgt. Die Segmente selbst besitzen praktisch keine Gasdurchlässigkeit, und demnach kann das für die Baukörper verwendete feuerfeste Material dem der übrigen Auskleidung des Metallbehandlungsgefässes entsprechen. Dadurch haben die gasdurchlässigen Baukörper die gleiche Halt-30 barkeit wie die sie umgebende Auskleidung, und eine vorzeitige

Erneuerung der gasdurchlässigen Baukörper ist nicht erforderlich.

Es empfiehlt sich, in jeder Fuge des Baukörpers, durch die ein Gasdurchgang erfolgen soll, eine Metallplatte, sei es in 35 Form von Metallauflagen auf den Segmenten, sei es in Form von zwischen den Segmenten angeordneten Metallplatten, vorzusehen.

Wie sich gezeigt hat, verhindern diese Metallplatten oder -auf-lagen das Eindringen von Metall aus dem Metallbad des Behänd- * - 4 - lungsgefässes in die Fugen, und zwar auch im Falle der Behandlung von Roheisen, welches infolge seiner Konsistenz und Viskosität eine besondere starke Neigung hat, in die Fugen einzudringen.

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Diese Erscheinung mag damit erklärt werden, dass die in den gasdurchlässigen Fugen angeordneten Metallplatten eine Kühlwirkung ausüben und die Wärme rasch zur kalten Stirnfläche des Baukörpers ableiten. Dadurch erstarrt eindringen-40 des Behandlungsmetall schon nach einer kurzen Strecke (wenige cm). Bei Fugen ohne Metallplatten oder -auflagen wurde dagegen das Vordringen von Behandlungsmetall bis zur kalten Stirnfläche beobachtet.

15 Da also das Behandlungsmetall kaum in die Fugen der erfin-dungsgemässen Baukörper eindringt, können diese auch ohne Gaszufuhr betrieben werden. Nach Wiedereinschalten der Gaszufuhr wird das wenige eingedrungene Metall wieder aus dem Baukörper gespült und die ursprüngliche Gasdurchlässigkeit 20 stellt sich wieder ein. Diese bleibt über die ganze Lebensdauer des Baukörpers im wesentlichen gleich.

Die erfindungsgemässen Baukörper können in der Weise ausgestaltet sein, dass die aneinanderliegenden, gegebenenfalls 25 mit mitverpressten Metallauflagen versehenen Längsflächen der Segmente mit glatter oder mit profilierter, z.B. gewellter oder gerillter Oberfläche ausgebildet sind, und ; * ferner in der Weise, dass die Segmente unter Zwischenschal tung von Metallplatten, von Metallplattenpaaren und/oder von 30 Distanzhaltern, wie in den Metallauflagen bzw. -platten ausgeformten Sicken oder Noppen, Blechstreifen, Drähten, verbrennbaren oder verdampfbaren Einlagen od.dgl., aneinanderliegen. Eine weitere Ausgestaltung kann darin bestehen, dass an der mitverpressten Metallauflage eine zweite Metallauf-35 läge, z.B. Blechplatte, angebracht, z.B. angeschweisst, ist und dass die anliegende Längsfläche des Nachbarsegments auflagenfrei ist.

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Durch die Anordnung derartiger Metallauflagen mit profilierter Oberfläche, von Zwischenlagen oder von Distanzhaltern zwischen den Segmenten oder von angeschweissten zweiten Metallplatten kann das Ausmass der Gasdurchlässigkeit variiert werden.

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Die Herstellung der Segmente mit mitverpressten Metallauflagen mit profilierter Oberfläche kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass der Pressstempel oder die Pressformenwandung mit der entsprechenden Profilierung, z.B. W7ellung 10 oder Rillung, versehen ist und eine zunächst ebene Blechplatte sowie die feuerfeste Masse in die Pressform eingeführt werden. Beim Pressvorgang wird dann automatisch die Profilierung in der mitverpressten Blechplatte ausgebildet.

15 Beim Zusammenbau der mit profilierten Metallauflagen versehenen Segmente entstehen im Baukörper Kanäle, durch welche der Gasdurchgang erfolgen kann, wobei die profilierten Längsflächen sowohl an einer glatten, als auch an einer profilierten Längsfläche des Nachbarsegments anliegen kann. Die anliegende 20 Längsfläche des Nachbarsegments kann ihrerseits mit einer mitverpressten Metallauflage versehen sein oder sie kann auflagenfrei sein.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Baukörpers 25 kann darin bestehen, dass in einzelne oder in alle Segmente mindestens ein mitverpresstes Paar von aneinanderliegenden Metalleinlagen, z.B. Blechplatten, eingebettet ist. Dabei können zwischen den Metallplatten eines Einlagenpaares Distanzhalter der obengenannten Art angeordnet sein. Durch 30 die Anzahl der in einem Baukörper angeordneten Einlagenpaare sowie durch deren Ausgestaltung mit Distanzhaltern kann das Ausmass der Gasdurchlässigkeit weiter variiert werden, wobei der Gasdurchgang durch den Spalt zwischen den Platten eines Paares erfolgt.

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Im Fall dieser mitverpressten Einlagenpaare ist der Baukörper in einfacher Weise dadurch herstellbar, dass in die Pressform zunächst ein Teil des feuerfesten Materials eingeführt wird, sodann das Einlagenpaar, das über die gesamte Stein- ' t - 6 - länge aber nur über einen Teil der Steinbreite reicht, eingelegt und schliesslich weiteres feuerfestes Material eingefüllt wird. Soll der Baukörper mehr als ein Einlagenpaar aufweisen, wiederholt sich dieser Vorgang entsprechend. Sodann 5 wird senkrecht zu den Einlagen der Pressdruck aufgebracht und der Baukörper dadurch geformt. Nach der Entnahme aus der Presse werden die Einlagen an den Stirnseiten der Baukörper freigelegt, um den Gasdurchgang zu ermöglichen. Anstelle eines Plattenpaares kann auch ein gefalztes Blech ,10 oder ein zusammengedrücktes Rohr eingesetzt werden. Ferner sind auch mehrlagige Einlagen, gegebenenfalls mit Distanzelementen, möglich.

Als Material für die Metallauflagen, -einlagen und -zwischen-15 lagen eignet sich insbesondere Stahlblech, das eine Stärke zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweisen kann und das gegebenenfalls mit einem Oberflächenschutz versehen ist.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher er-20 läutert. Dabei zeigt Fig.1 einen erfindungsgemässen Baukörper; die Fig.2 bis 7 verschiedene Ausführungsformen von Segmenten, wie sie in den Baukörper gemäss Fig.1 eingesetzt werden können; und Fig.8 ein Ausführungsbeispiel eines mitzuver-pressenden Einlagenpaares in vergrössertem Massstab.

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Der Baukörper 1 weist ein z.B. aus miteinander verschweissten Platten aufgebautes Metallgehäuse 2 auf, das insgesamt zwölf Segmente 3 umgibt, die in zwei Reihen zu je sechs Stück angeordnet sind. Jedes Segment 3 besitzt eine mitverpresste 30 Metallauflage 4 und liegt mit einer unbewehrten Seitenfläche unter Zwischenschaltung einer in der Zeichnung nicht dargestellten Mörtelschicht dicht an der Innenseite des Metallgehäuses 2 an. Dadurch wird der unerwünschte, weil unkontrollierbare Gasdurchgang längs des Metallgehäuses verhindert.

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Zwischen den beiden Reihen der Segmente 3 ist eine Blechplatte 5 eingelegt, längs welcher ebenso wie längs den Metallauf-

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- 7 - lagen 4 der Segmente 3 der Gasdurchgang erfolgen kann. Anstelle der Blechplatte 5 könnte auch ein Plattenpaar angeordnet sein. Ferner könnte die Blechplatte 5 oder das Plattenpaar eingemörtelt sein.

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Die Segmente 3 sind mittels zweier Leisten 6, 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 Stirn-'10 seite des Metallgehäuses 2, welche die Kaltseite des Baukörpers 1 bildet, ist eine Stirnplatte 7 dicht angeschweisst, welche mit einem Rohranschluss 8 versehen ist, über den das Gas in den zwischen der Stirnplatte 7 und den Stirnseiten der Segmente 3 freibleibenden Verteilungsraum einbringbar ist. 15

Die andere, in der Zeichnung nicht sichtbare Stirnseite des Baukörpers 1, welches die Feuerseite des Baukörpers 1 bildet, kann mit einem Abdeckblech abgeschlossen sein. Dieses Abdeckblech wird angewendet, wenn die den Baukörper umgebende 20 Zustellung des Metallbehandlungsgefässes Teer oder einen ähnlichen Kohlenstoffträger enthält. Es dient dann dazu, während des Aufheizens des Behandlungsgefässes das Eindringen von Teer od.dgl. aus der benachbarten Auskleidung in die Gasdurchgangsfugen des Baukörpers 1 und das Verkleben dieser 25 Fugen vor Beginn des Gasblasens zu verhindern. DiesesAbdeckblech schmilzt nach dem Aufheizen zu Betriebsbeginn ab und gibt dann die Fugen für den Gasdurchgang frei.

Im Bereich der feuerseitigen Stirnseite des Baukörpers 1 30 kann ein nicht gezeigter Bügel angebracht sein, der über .

diese Stirnseite vorsteht und die Befestigung des Baukörpers 1 an einem Kranhaken ermöglicht.

In Fig.2, 3 und 4 sind Segmente 30, 31, 32 dargestellt, die 35 an zwei, drei bzw. vier Längsflächen mit mitverpressten Metallauflagen 4, 41, 42 versehen sind. Letztere können zwecks besserer Verbindung mit dem feuerfesten Material mit ausgestanzten, in das feuerfeste Material ragenden Krallen 9 i * - 8 - versehen sein. Das Segment 33 nach Fig.5 besitzt eine mit-verpresste Metallauflage 4 und eine daran durch Punkt-schweissen angebrachte zweite Metallauflage 43. Die Segmente 30, 31, 32, 33 können anstelle der Segmente 3 in den 5 Baukörper 1 eingesetzt sein.

Fig.6 zeigt ein Segment 34, das an einer Längsfläche mit einer profilierten, und zwar einer gewellten Metallauflage 44 versehen ist und an der gegenüberliegenden Längsfläche mit '10 einer ebenen Metallauflage 4. Beim Zusammenbau zweier solcher

Segmente 34 in einem Baukörper entstehen längs der Profilierung Kanäle für den Gasdurchgang.

Fig.7 zeigt ein Segment 35, das drei Segmente 3 des Baukörpers 1 15 nach Fig.1 ersetzen kann. Dieses Segment 35 ist mit einer U-förmigen mitverpressten Metallauflage 45 und zwei Paaren von Blecheinlagen 10 versehen, die sich über die gesamte Länge, aber nur über einen Teil der Breite des Segments 35 erstrecken. Je nach der gewünschten Gasdurchlässigkeit können 20 diese Einlagen 10 als glatte Blechstreifen oder aber, wie in Fig.8 gezeigt, als mit Distanzhaltern, wie Sicken oder Rillen 11, versehene Blechstreifen ausgebildet sein. Zur Verbesserung der Verbindung zwischen der Steinmasse und den Einlagen 10 können die letzteren mit Krallen 9 versehen sein.

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Der Steinkörper der Segmente kann z.b. aus einer teergebundenen Magnesiamasse mit der folgenden Zusammensetzung und folgenden Kornaufbau hergestellt werden : 30 Sintermagnesia Sintermagnesia

Korngrössen

MgO 96,2 Gew.-% 5-8 mm 20 Gew.-%

Fe203 0,2 Gew.-% 3-5 mm 15 Gew.-% Äl203 0,1 Gew.-% 1-3 mm 20 Gew.-% 35 CaO 2,5 Gew.-% 0-1 mm 20 Gew.-%

Si02 1,0 Gew.-% 0 - 0,1 mm 25 Gew.-% - 9 -

Der Sintermagnesia werden 4 Gew.-% Steinkohlenteerpech als Bindemittel zugesetzt. Als Bindemittel kommen auch andere Teere, Peche, Kunstharze od.dgl. in Betracht.

5 Eine weitere Herstellung eines Steines zur Verwendung in einem erfindungsgemässen Baukörper geeignete Masse weist folgende Zusammensetzung und folgenden Kornaufbau auf :

Vorreagiertes “ Chromerz Ί0 Magnesia-Chromerz-Sinterkorn

MgO 63,8 Gew.-% 17,1 Gew.-%

Cr203 19,2 Gew.-% 53,2 Gew.-%

Al203 4,2 Gew.-% 10,4 Gew,-%

Fe203 9,8 Gew.-% 15 FeO - 15,9 Gew.~%

CaO 1,8 Gew.-% 0,1 Gew.—%

Si02 1,2 Gew.-% 3,3 Gew.-%

Korngrössen 20

Sinterkorn 3-5 mm 20 Gew.-%

Sinterkorn 1-3 mm 25 Gew.-%

Sinterkorn 0-1 mm 25 Gew.-%

Sinterkorn 0 - 0,1 mm 20 Gew.-% 25 Chromerz 0 - 0,7 mm 10 Gew.-%

Die Komponenten werden zwecks chemischer Bindung mit 3,7 Gew.-% » 3

Kieseritlösung mit einer Dichte von 1,22 g/cm vermischt.

30 Die Erfindung ist aber nicht auf die genannten feuerfesten Materialien beschränkt. Es können auch andere feuerfeste Stoffe, z.B. Mischungen von Magnesia und Chromerz, Hochtonerdematerial, Anwendung finden.

Claims (7)

1. Feuerfester, gasdurchlässiger Baukörper zum Einblasen eines Gases in ein Metallbehandlungsgefäss durch dessen

2. Baukörper nach Anspruch 1,dadurch gekenn- 20 zeichnet, dass die aneinanderliegenden, gegebenenfalls mit mitverpressten Metallauflagen versehenen Längsflächen der Segmente mit glatter oder mit profilierter, z.B. gewellter oder gerillter Oberfläche ausgebildet sind.

3. Baukörper nach Anspruch 1 oder 2,dadurch ge kennzeichnet, dass die Segmente unter Zwischenschaltung von Metallplatten, von Metallplattenpaaren und/oder ψ von Distanzhaltern, wie in den Metallauflagen bzw. -platten ausgeformten Sicken oder Noppen, Blechstreifen, Drähten, 30 verbrennbaren oder verdampfbaren Einlagen od.dgl., aneinanderliegen.

4. Baukörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gek-ennzeichnet, dass in jeder Fuge des Baukörpers, 35 durch die ein Gasdurchgang erfolgen soll, eine Metallauflage oder -Zwischenlage vorgesehen ist. ‘l - 2 - T

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5 Längsfläche des Nachbarsegments auflagenfrei ist.

5. Baukörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der mitverpressten Metallauflage eine zweite Metallauflage, z.B. Blechplatte, angebracht, z.B. angeschweisst, ist und dass die anliegende

5 Auskleidung hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass er aus mindestens zwei, an Längsflächen aneinanderliegenden, aus feuerfestem, ungebranntem, z.B. mit einem Kohlenstoffträger gebundenem oder chemisch gebundenem Material bestehenden Segmenten aufgebaut ist, die an mindestens *10 einer Längsfläche mit einer mit dem feuerfesten Material mitverpressten Metallauflage versehen sind, und dass die Segmente durch ein gemeinsames Metallgehäuse zusammengefasst sind, das an Längsflächen der Segmente dicht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Mörtelschicht, anliegt, und 15 dass an einer Stirnfläche des Baukörpers mindestens ein Anschluss und ein Verteilungsraum für die Gaszufuhr angeordnet sind.

6. Baukörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch . gekennzeichnet, dass in die Segmente mindestens ein mitverpresstes Paar von aneinanderliegenden Metalleinlagen, .10 z.B. Blechplatten, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Distanzhaltern, eingebettet ist.

7. Baukörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallauflagen, -ein- 15 lagen und -zwischenlagen aus Stahlblech bestehen, welches gegebenenfalls mit einem Oberflächenschütz versehen ist. *