SE460119B - Eldfast, vaermeisolerande platta foer anvaendning i en gjutvannas inre foerbrukbara foder samt foerfarande foer kontinuerlig gjutning genom en gjutvanna foersedd med saadana plattor - Google Patents

Description

460119 2 1 smält stål från plattor enligt uppfinningen i ett inre förbrukbart foder i en gjutvanna varigenom smält stål leds. Det är väl känt att behandla smält stål för att reducera dess vätehalt till en acceptabel nivå innan stålet avges till en gjutvanna. Emellertid har det en- ligt föreliggande uppfinning insetts, att stål kan ta upp en avsevärd mängd väte från ett inre förbrukbart foder i gjutvanna; genom användning av plattorna enligt uppfinningen kan denna benägenhet reduceras.

Genom att man har i huvudsak inget organiskt material i ytskiktet minskas risken för att stålet tar upp väte från sådant material. I detta sammanhang an- vänds termen "organiskt material" för att beteckna vätehaltigt organiskt material och närvaro i ytskiktet av en andel kol av organiskt ursprung, t.ex. koks, är inte utesluten.

Minskningen av organiskt material i ytskiktet eliminerar praktiskt taget en källa till väte som skulle kunna tas upp av stålet. Ytskiktet formas emellertid av en uppslamning, och eftersom uppslamnings- formningsmetoden innebär avvattning av ingredienser, inklusive ett bindemedel, i en genomtränglig form och värmning av det erhållna fuktiga föremålet för att tor- ka det och härda bindemedlet, skulle detta kunna leda till närvaro i ytskiktet av lite vatten, en källa till väte som skulle kunna tas upp av stålet. Uppslamnings- formningsmetoden har emellertid många fördelar, och värmningen, som företrädesvis innebär användning av en temperatur av omkring 18000, tjänar vanligen i prakti- ken till att minska halten fritt vatten i föremålet till mycket låg nivå. Ytskiktet i en platta enligt uppfinningen innehåller företrädesvis i huvudsak inget fritt vatten.

I ytskiktet hos en platta enligt uppfinningen . går halten bundet vatten inte över 2 vikt-%, företrädes- vis är den inte större än 1 % och helst inte större än 0,50 %. Det har enligt uppfinningen insetts, att beroende 460 119 3 på ingredienserna uppslamningsformade plattor kan inne- hålla en signifikant andel bundet vatten till följd av bildning av hydratiserat material under bearbetningen av ingredienserna. Det har också insetts, att det hydratiserade materialet kan vara stabilt vid tempera- turer långt över de för torkning av uppslamningsformade plattor och härdning av bindemedlet normalt använda, tfex. 180°C, varför det hydratiserade materialet lätt kan leda till att väte tas upp av smält stål i kontakt med plattan.

Det är välkänt, att magnesiumoxid blir hydrati- serad i kontakt med vatten under bildning av magnesium- hydroxid och att denna inte blir dehydratiserad genom värmning förrän en så hög temperatur som omkring 415°C nås. Det har emellertid befunnits i enlighet med upp- finningen, att man genom ett omsorgsfullt val av magne- siumoxiden kan införliva en hög andel magnesiumoxid i det uppslamningsformade ytskiktet och ändå hålla halten bundet vatten i ytskiktet låg utan att behöva använda höga temperaturer fihfatt sönderdela hydratiserat mate- rial och avdriva vattnet. Den vid framställning av yt- skiktet använda magnesiumoxiden har ett hydratiserings- värde av 1,7 eller mindre, företrädesvis 1,0 eller mindre, helst 0,2 eller mindre.

“Hydratiseringsvärdet", som omtalas i denna beskrivning, bestäms genom att ett prov av materialet som skall testas får stå i kallt vatten 24 timmar, återstoden torkas vid en temperatur av 180oC under fyra timmar, den torkade återstoden vägs och den torkade återstoden värms vid 1000°C till konstant vikt. Hydra- tiseringsvärdet är den av värmningen vid 1000oC orsaka- de viktförlusten uttryckt i procent av vikten efter torkning vid 1so°c.

Det finns en stor mångfald standardmetoder för bestämning av hydratiseringsvärdet hos magnesiumoxid.

Som exempel innebär den brittiska standardmetoden i 460119 4 BS 1902, del 18, att ett prov bringas i kontakt med ånga vid 100°C under 5 timmar. Förfarande ifråga i föreliggande beskrivning användes med hänsyn till dess samband med de vid framställning och torkning av upp- slamningsformade artiklar använda betingelserna och att ytskiktet utsätts för höga temperaturer under an- vändning.

Ytskiktet hos en platta enligt uppfinningen innehåller företrädesvis 75 till 95 vikt-% eldfast fyll- medel, och magnesiumoxiden utgör företrädesvis allt eller det mesta av detta. Varje eldfast fyllmedel jämte magnesiumoxiden är företrädesvis ett eller flera av kromit, alumina, zirkoniumsilikat, olivin, silika, zirkonia och aluminosilikater med hög halt alumina. En del av fyllmedlet, t.ex. 10 vikt-%, kan vara kolhaltigt material, såsom krossat grafitelektrodskrot, varigenom erosionsbeständigheten förbättras, men värmelednings- förmågan svagt ökas.

Ytskiktet innehåller företrädesvis eldfasta fibrer, företrädesvis i en mängd av 1 till 10 vikt-%.

Den eldfasta fibern utgörs företrädesvis av aluminosili- katfibrer eller kalciumsilikatfibrer, t.ex. slaggull.

Inneslutning av 1 vikt-% eller mera eldfast fiber hjäl- per till att bibringa ytskiktet fördelaktiga styrke- och värmeisolationsegenskaper, och undvikandet av mer än 10 vikt-% eldfast fiber hjälper till att ernå god erosionsbeständighet.

Mängden oorganiskt bindemedel i ytskiktet är företrädesvis 2 till 10 vikt-%. Om mängden oorganiskt bindemedel är över 10 % kan ytskiktet bli onödigt sprött. Det oorganiska bindemedlet innehåller företrä- desvis ett alkalimetallsilikat, t.ex. natriumsilikat, och i detta fall är viktförhållandet Si02:Na20 företrä- desvis inom området 2,5 - 3,7:1 och har typiskt ett viktförhållande av 3,35:1, vilket material är lätt till- gängligt kommersiellt. Ehuru det föredras i föreliggande 460119 uppfinning, är en nackdel med ett alkalimetallsilikat- bindemedel i en enskiktad gjutvannefoderplatta dess tendens att migrera till ytan under torkningen. Om mängden alkalimetallsilikatbindemedel går över 10 vikt-% finns det risk för att koncentrationen av bindemedel, beroende på migrering, vid gränsytan till det permanenta eldfasta fodret blir tillräckligt hög för att främja alkaliattack på det permanenta eldfasta fodret med motsvarande förtida brott därav.

Föreliggande uppfinning undviker emellertid detta problem genom att använda jämförelsevis låga nivåer av alkalimetallsilikatbindemedel i ytskiktet och använda ett annorlunda stödskikt, som effektivt förhindrar alkaliangrepp på det permanenta eldfasta foder, som är beläget bakom det annorlunda stödskiktet hos plattor enligt föreliggande uppfinning. Följaktli- gen kommer bindemedelsmigrering av stödskiktet att nå endast stödskiktets framsida, men inte det permanenta eldfasta fodret.

Ytskiktet innehåller företrädesvis 3 till 7 vikt-% av ett alkalimetallsilikat, såsom beskrivs ovan.

Om mängden är mindre än 3 % kan ytskiktets styrka vara mindre än önskvärt, men om mängden är större än 7 %, kan ytskiktets eldfasthet bli olämpligt reducerad och det kan bli tendens att ta upp signifikanta mängder atmosfärisk fukt.

Emellertid kan stödskiktet enligt föreliggande uppfinning sammansättas för att erbjuda ett tillräck- ligt stöd för ytskiktet, när det i ytskiktet närvarande så sätt kommer inget eldfasthet att upp- träda. Vidare erbjuder det sålunda sammansatta stöd- bindemedlet är mindre än 3 %. På fall av sprödhet eller reducerad skiktet ytskiktet ett visst skydd mot mekaniska stötar under installation och transport.

Jämte alkalimetallsilikatet kan bindemedlet i ytskiktet innehålla en bindelera, företrädesvis i en 460119 6 mängd av högst 5 vikt-%. Bindeleran är av värde för att bibehålla ytskiktets styrka, när ytskiktet är vid hög temperatur, särskilt när ytskiktet är utsatt ovanför nivån av smält metall och slagg igjutvannan.

Ytskiktet är i huvudsak fritt från vätehaltigt organiskt material, och företrädesvis är inget sådant material för handen. Upp till sammanlagt 0,25 vikt-% av sådant material, t.ex. i form av organiskt bindeme- del och/eller fibrer, kan tolereras beroende på ytskik- tets permeabilitet. Risk för väteupptagning kan uppträda om ytskiktet är otillräckligt poröst för att medge bort- gång genom stödskiktet av eventuellt bildad vätgas.

Ytskiktets densitet är företrädesvis från 1,4 till 2,0 g/cm3. Vid lägre densiteter kan erosionsbestän- digheten bli mindre än önskad, och sålunda behövs kanske ett tjockare ytskikt. Vid högre densiteter kan ytskiktet få en oönskvärt hög initial kylningseffekt på smält metall.

Det förhållandet, att en platta enligt upp- finningen jämte ytskiktet har ett från ytskiktet skilt stödskikt gör det möjligt att ernå synnerligen fördelak- tiga kombinationer av egenskaper; exempelvis är stöd- skiktet mera permeabelt än ytskiktet, vilket under- lättar bortgång av vätebärande gaser; stödskiktet kan vara av lägre densitet än ytskiktet, vilket bidrar till en lättare platta, som kan hanteras lättare under till- verkning, transport, installation etc.; stödskiktet kan vara hydrofobt till sin natur, vilket minskar plattans benägenhet att ta upp fukt ur atmosfären; stödskiktet kan göras mera fjädrande än ytskiktet, så att det erbjuder förbättrad slaghållfasthet vid an- vändning som gjutvannefoder; stödskiktet kan vara star- kare än ytskiktet och sålunda verka som bärmedel för ett i sig svagare ytskikt.

Stödskiktet innefattar eldfast fyllmedel och ett bindemedel och kan bestå av dessa, t.ex. 90 vikt-% m1. 460119 7 fyllmedel och 5 vikt-% bindemedel och 5 vikt-% organiska och/eller oorganiska fibrer. Pyllmedlet kan vara något av de för ytskiktet nämnda, men det är vanligen inte lämpligt att innefatta kolhaltiga fyllmedel i stöd- skiktet, enär detta ökar värmeledningsförmågan. Andra fyllmedel som kan användas är silika, t.ex. silikamjöl, och eldfasta silikat, inklusive aluminiumsilikat. De eldfasta silikaterna kan vara enkla silikater, t.ex. olivin, eller komplexa silikater, såsom aluminosilika- ter, och dessa kan vara mineral eller återvunna mate- rial, t.ex. bränd eldfast lera. Lätta eldfasta fyll- medel, t.ex. expanderad perlit, och kalcinerade risag- kan användas i stödskiktet.

Bindemedlet i stödskiktet är företrädesvis or- gnar, ganiskt. Exempel på lämpliga organiska bindemedel är stärkelse och hartser, t.ex. fenol-formaldehyd- och urin- ämne-formaldehydhartser. Det har befunnits, att orga- niska bindemedel förser stödskiktet med mera fjädring än eljest skulle vara fallet. Detta gäller i synnerhet fenol-formaldehydhartsbindemedlen.

Stödskiktet kan innehålla fibrer, och dessa kan vara eldfasta och/eller organiska. Lämpliga eldfasta fibrer exemplifieras av aluminosilikatfibrer och kalciumsilikatfibrer, t.ex. slaggull. Papper är lämp- ligt som organiska fibrer.

Stödskiktet utgörs företrädesvis av ett skikt innehållande 60 till 95 vikt-% eldfast fyllmedel, 0 till 20 vikt-% eldfasta fibrer, 0 till 10 vikt-% or- ganiska fibrer och 2 till 15 vikt-% Stödskiktets permeabilitet kan vara omkring bindemedel.

AFS och är företrädesvis större än 20 AFS; ytskik- tets permeabilitet är företrädesvis mindre än 5 AFS.

Stödskiktets densitet är företrädesvis inom området 0,65 till 1,4 g/cm3. Vid lägre densiteter kan stödskiktet bli ning och de ursprungligen goda värmeisolationsegenska- väsentligt komprimerat under använd- 460119 8 perna följaktligen reduceras till otillfredsställande nivå. vid höga densiteter kan stödskiktets värmeisola~ tionsegenskaper bli otillräckliga såvitt inte stödskik- tet blir olämpligt tjockt.

Magnesiumoxiden i ytskiktet är högeldfast, men tenderar att bli associerad med relativt höga densi- teter och endast måttliga värmeisolationsegenskaper.

Genom användning avïett mera värmeisolerande stödskikt kan emellertid hela plattan bibringas god värmeisole- ring. Stödskiktets beskaffenhet kan lätt väljas så, att det erbjuder god värmeisolering, t.ex. genom att stöd- skiktet ges låg densitet, enär stödskiktet inte behöver ha ytskiktets erosionsbeständighet.

Om det är viktigare, att hela plattan får god erosionsbeständighet än att plattan erbjuder särskilt god värmeisolering, är stödskiktet företrädesvis av hög densitet och innehåller företrädesvis ett eldfast fyllmedel, särskilt magnesiumoxid, som främjar erosions- beständighet. Även om ytskiktet efter en tid är helt borteroderat, kan på så sätt stödskiktet erbjuda god erosionsbeständighet. Vid användning blir stödskiktet i en platta enligt uppfinningen snabbt tillräckligt heüzför att väte från eventuellt vätehaltigt material skall drivas av som vätehaltiga gaser, och dessa kan bortgå preferentiellt genom stödskiktet och till atmo- sfären i stället för genom ytskiktet och in i den smälta metallen. Även om ytskiktet tenderar att bli helt bort- eroderat, behöver således stödskiktet inte ha låg väte- halt.

Om ytskiktets funktion är huvudsakligen att erbjuda ett skikt med låt vätehalt för kontakt med me- tallen och stödskiktet är av väsentlig erosionsbestän- dighet, kan ytskiktet vara relativt tunt, t.ex. 5 mm, och stödskiktet relativt tjockt, t.ex. 25 mm. Om ytskik~ tet skall erbjuda all den för plattan önskade erosions- I; beständigheten och stödskiktet skall erbjuda god värme~ 460119 9 isolering, men har relativt låg erosionsbeständighet, kan ytskiktet och stödskiktet vara av i huvudsak samma tjocklek, t.ex. 15 mm mera.

Såsom redan anges, är ytskiktet format av en uppslamning, och detta kan erhås genom avvattning av en vattenuppslamning av ingredienserna i en lämpligt utformad permeabel form och påföljande värmning av ,produkten för att torka den och göra bindemedlet effek- tivt. Stödskiktet kan sedan formas ovanpå ytskiktet med en uppslamningsprocess eller med metoder kända för framställning av gjutsandsdetaljer, t.ex. kärnskjut- ning. Företrädesvis formas emellertid stödskiktet först och injiceras sedan en vattenuppslamning av ytskikts- ingredienserna över eller under det och avvattnas, varpå plattan värms för att torka den och göra binde- medlet i ytskiktet verksamt. Det i stödskiktet använda bindemedlet kan vara ett som kan härdas vid ordinär omgivningstemperatur, d.v.s. det kan vara ett harts, som härdas genom användning av en katalysator.

Ehuru plattorna enligt uppfinningen är inrätta- de att orsaka ringa eller ingen väteupptagning igenom gjutvannan gående stål, torde det inses, att en viss väteupptagning i stålet kan följa av andra orsaker, t.ex. vatten närvarande i eldfast cement som utsätts för stålet i gjutvannan. Följaktligen bör användningen av eldfasta cement undvikas eller hållas nere, eller också bör det säkerställas, att en eventuell sådan produkt torkas väl innan gjutvannan används. Upp- finningen innefattar icke blott plattorna själva, utan också förfaranden för framställning av dem, såsom beskrivs ovan, och gjutvannor med ett inre förbrukbart foder av sådana plattor.

Uppfinningen åskâdliggöres av följande exempel: 460119 Exemgel 1 Följande ingredienser i angivna halter (vikt- procent) bereddes till en första vattenuppslamning: Ingrediens É Silikamjöl 11 Silikasand 80 Kalciumsilikatfibrer 2,6 Pappersfibrer 2 Fenol-formaldehydharts 3,1 Urea-formaldehydharts 1,3 Uppslamningen avvattnades i en permeabel form lämpad att bilda en platta.

Följande ingredienser i angivna halter (vikt- procent) bereddes till en andra vattenuppslamning.

Ingrediens mlw Magnesiumoxid 8 (Hydratiseringstal 0,12) Aluminosilikatfibrer Natriumsilikat Pulver (SiO2:Na2O vikt- förh. 3,35:1) Grålera 3 Den andra uppslamningen infördes i formen ovanpå det genom avvattning av den första uppslamningen erhållna skiktet och avvattnades genom det skiktet. Materialet i formen togs sedan ut som en fuktig tvåskiktsplatta och värmaes vid 1ao°c för att torka den och hända bindemed- let i varje skikt.

De båda skikten i den på ovan beskrivet sätt er- hållna plattan häftade väl ihop, och det första avsatta skiktet, d.v.s stödskiktet, hade en tjocklek av 16 mm och en densitet av 1 g/cm3, och det andra avsatta skiktet d.v,s. ytskiktet, hade en tjocklek av 14 mm och en dena sitet av 1,6 g/cm3. Det första skiktet hade en permeabi- litet av 35 AFS, och det andra skiktet hade en permeabi- litet av 5 AFS.

J 460119 11 Exemgel 2 Exempel 1 ovan upprepades med undantag av att den andra vattenuppslamningen framställdes som följer: Ingrediens å Magnesiumoxid 91,9 (Hydratiseringstal 1,0) Aluminosilikatfibrer 3,0 Natriumsilikatpulver 5,0 (SiO2:Na2O viktförhållande 3,2:1) Polyesterfibrer 0,1 Det första avsatta skiktet, d.v.s. stödskiktet, hade en tjocklek av 15 nmxoch en densitet av 1 g/cm3, och det andra avsatta skiktet, d.v.s. ytskiktet, hade en tjocklek av 15 mm och en densitet av 1,7 g/cm3. Det första skiktet (stödskiktet) hade en permeabilitet av AFS och det andra skiktet (ytskiktet) hade en permeabilitet av 3 AFS.

Claims (13)

460119 10 15 20 25 30 35 12 PATENTKRAV

1. Eldfast värmeisolerande platta för användning i en gjutvannas inre förbrukbara foder, innefattande ett uppslamningsformat ytskikt (för att stå emot den smälta metallen i gjutvannan) och ett annorlunda beskaffat stödskikt innefattande eldfast fyllmedel och bindemedel, varvid ytskiktet och stödskiktet har sammanfogats under formningen av ytskiktet eller stöd- skiktet, k ä n n e t e c k n a d av att det uppslam- ningsformade ytskiktet innehåller magnesiumoxid, oorga- niskt bindemedel och i huvudsak inget organiskt mate- rial och har en sammanlagd vattenhalt av högst 2 vikt-% och att stödskiktet har ett permeabilitetsvärde av minst 10 AFS-enheter.

2. Platta enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att magnesiumoxiden i ytskiktet är en vid hög tem- peratur kalcinerad magnesit.

3. Platta enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att allt det i ytskiktet förekommande organiska materialet inte överskrider 0,25 vikt-%.

4. Platta enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den sammanlagda vatten- halten i ytskiktet inte överskrider 1 vikt-%.

5. Platta enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den sammanlagda vattenhalten inte överskrider 0,5 vikt-%.

6. Platta enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att ytskiktet innehåller 75 till 95 vikt-% eldfast fyllmedel, varav mer än 50 vikt~% magnesiumoxid.

7. Platta enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att det eldfasta fyllmedlet innehåller en blandning av dödbränd magnesit och åtminstone ett av kromit, alumina, zirkoniumsilikat, olivin, silika, zirkonia och aluminosilikater med hög halt alumina. y , '<9 10 15 20 25 30 460119 13

8. Platta enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att ytskiktet innehåller 1 till 10 vikt-% eldfasta fibrer.

9. Platta enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att det oorganiska binde- medlet föreligger i ytskiktet i en mängd av 2 till 10 vikt-%.

10. fPlatta enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att det oorganiska bindemedlet är ett alkalimetall- silikat med ett förhållande SiO2:Na2O inom området 2,5 till 3,7:1.

11. Platta enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att stödskiktet innehåller ett organiskt bindemedel.

12. k ä n n e t e c k n a d Platta enligt något av de föregående kraven, av att ytskiktet har i huvud- sak inget vätehaltigt material.

13. vätefattigt stål, vilket innefattar ingjutning av Förfarande för kontinuerlig gjutning av ett stålet i en för kontinuerlig gjutning utförd form genom en gjutvanna med ett inre förbrukbart foder innefattande ett uppslamningsformat ytskikt och ett annorlunda be- skaffat stödskikt innehållande eldfast fyllmedel och bindemedel, varvid ytskiktet och stödskiktet har sammanfogats under formningen av ytskiktet eller stöd- skiktet, k ä n n e t e c k n a t ningsformade ytskiktet innehåller magnesiumoxid, oorga- av att det uppslam- niskt bindemedel och i huvudsak inget organiskt mate- rial och har en sammanlagd vattenhalt av högst 2 vikt-% och att stödskiktet har ett permeabilitetsvärde av minst 10 AFS-enheter.