SE460601B - Vattenhaltig, kalciumaluminat- eller fosfatbunden, eldfast massa - Google Patents

Description

m. .Wçv-apeø-n-vefaa .anfflwqfi-fvvganvpm , JE ,_'-,__w_gx__\ lå: __.. . . .

. .M . lika. . "4so*eo1 10 15 20 25 30 35 40 höggradigt absorberande för attïbsorption och koncent;;ringgavïi_ vattnet i.smaterialet, som bildar kanalen. Det finnes splittrings- härdiga, eldfasta material som införlivar ett absorberande, kanal- bildande element, d v s íetehalm.“Icke-absorberande,.kanalbildandetk: material, såsom sugrör av plast, har emellertid även använts. När, dessa material är blandade med den eldfasta massan åstadkom de auto-1" matiskt stora, inre kanaler genom vilka vattnet kan avgå. I handel- " se av vetehalm kan vattnet inkoma i dess kanaler genom att det an- tingen trånger genom själva vetehalmmaterialet eller kan inkomma i en av de två kanalöppningarna. I händelse av sugrör av plast, måste vattnet inkomma genom ena änden av röret och utkomna genom den andra öppna änden. Under torkningssteget passerar vatten genom kanalen i första hand genom diffusiónsverkan på grund av tryckskillnaden i kanalerna eftersom kanalerna är alltför stora för att åstadkomma kapillärverkan i kanalen. Vid viss temperatur över 100°C kommer det kanalbildande materialet att brännas ohh kvarlämna en större, av eldfast material begränsad kanal (kanalen som åsterstar sedan strået har bränts ut). Därefter komer den inneslutna ångan att avgå från WCR genom de av eldfast material begränsade kanalerna.

Under dessa betingelser framställd HCR uppvisar en betydande för- lust i hállfasthet och en minskad härdighet mot angrepp av smält metall eller slagg i jämförelse med konventionell KCR.

Användningen av kanaler för avlägsnande av fukt från en eld- fast massa diskuteras i US-PS 3 982 953, som beskriver tillsats av stråformade, kanalbildande element till en eldfast massa i syfte att automatiskt åstadkomma kanaler för att tillåta fukt att avgå.

Avlägsnandet av instängt vatten sker genom dessa element genom diffusionsverkan. US-PS 2 224 459 beskriver tillsats av 1-50 vikt- procent sönderhackat eller sönderdelat papper i syfte att åstadkomma ett eldfast material med låg vikt. Torkning påskyndas genom den kapillärverkan som âstadkommes genom fibrerna i pappret. US-PS 3 591 395 beskriver tillsats av polypropenfibrer till en i vatten härdbar massa i syfte att göra materialet härdigt mot sprickbild- ning och öka böjningshållfastheten vid gjutning. Massan år icke ut- satt för bränning och icke heller fibrerna utbrännes. Den i vatten härdbara massan litar på närvaron av fibrer för áštadkommande av ökad håll fas thet .

Problemet med explosiv splittring har följaktligen lösts en- ligt föreliggande uppfinning på ett enkelt och effektivt sätt genom användning av fasta organiska fibrer för ástadkommande av ett medel .. ,. mwmeg... v... 10 IS 20 25 30 35' 40 mig., 14sdfeo1*;fï ; “ V 1 ' ' de »e ~ «fi ~»@ fara e*v*~*>1 *^f”ï* för fuktborttagande ifen eldfast?massa. Fibrerna,§a%an:polypropen~@» fibrer, dispergeras lätt och slumpvis när de blandasfmediden eld-hf fasta massan. Fibrerna åstadkommer-små, med varandra förbundna? 0 passagevägar mellan den förefintliga grundmassan av fuktporer.

Polypropenfilirer ' vis i längder om cirka 0,64 cm, ehuru fibrer med ett förhållande längd till diameter av cirka 850:1 har använts med framgång. Fibrer av denna längd har visat sig speciellt lämpliga, emedan de icke åstadkommer störning i anbringningsförfarandet och an de i kom- bination med porer i HCR åstadkommer ett nätverk av med varandra förbundna kanaler. Följaktligen komer fukt, som är instängd djupt i massan av WCR, att passera genom kapillärverkan längs en ringfor- mig kanal, tills den förbindes med en annan ringformig kanal eller por; den fortsätter på detta sätt tills den finner sin väg till den eldfasta massans yta.

Tillsats av fasta polypropenfibrer till den eldfasta massan åstadkommer fuktavlågsnande genom ett annat medel än det som an- givits i känd teknik. Elektronmikroskopering har visat att små ring- formiga passagevägar eller kanaler bildas omkring varje polypropen- fiber. Dessa ringformiga kanaler har bestämts till att vara av en tjocklek av cirka 1 um. Det år dessa kanaler som åstadkomer med- let för det kritiska fuktavlägsnandet. I kanaler med sådan ringa storlek drages vattnet längs fibern i första hand genom kapillär- verkan, d v s verkan genom vilken ytan av en vätska, där den år i kontakt med en fast kropp, höjes eller nedpressas på grund av den relativa attraktionen hos vätskemolekylerna för varandra och för den fasta substansens molekyler. Vattenavlågsnandet från WCR som innehåller dessa fibrer, påverkas följaktligen i första hand av två krafter, d v s tryckskillnaden och kapillärverkan.

Före och under uppvärmningens (snabbränningens) begynnelse- fas utdrages vatten från KCR genom kapillär- och diffusionsverkan genom ett nätverk av förbundna porer i WCR och ringformiga ut- rymmen, som har bildats runt polypropenfibrerna. Vid en kritisk temperatur och tryck kommer vattnet att förànggg till vatten- ånga. Vid denna punkt kommer ånga att avgå genom samma nätverk av förbundna fuktporer och ringformiga kanaler. Vid cirka 1S0°C börjar polypropenfibern att mjukna. När temperaturen höjes, kom- mer fibern att smälta vid cirka 16S°C och slutligen att sönder- delas vid 288°C och kvarlämna kanaler, genom vilka eventuell kvarvarande fukt i WCR kan avgå. med diametern cirka 15 um skäres företrädes-j , ~~:»»eeeeae~;;;:t1““”""M ;íi~§, 4eo'6o1 _ f Den erhållna eldfasta massaniuppvisar icke näg ïkompromissi i fysikaliska eller mekaniska egenskaper och är därför förbätt-_ rad. Dessa resultat är förbättringar gentemot teknikens nuvarande ståndpunkt, eftersom tillsatsen av kanalbildande element till S gjutbara massor eller ästadkommandet av kanaler däri med nödvän- dighet har betytt en väsentlig minskning i slutlig hällfasthet och densitet och andra fysikaliska egenskaper. ' Anbringandet av den eldfasta massan mäste ibland ske under betingelser som icke anses ideala. Det är känt att tendensen hos 10 en eldfast massa att explosivt splittras ökas med en minskning i omgivningstemperaturen. Användningen av föreliggande uppfinning har visat att gynnsama resultat uppnäs till och med om anbringan- det sker vid S°C.

Föreliggande uppfinning avser ett effektivt medel för undan- 15 röjande av explosiv splittring av en eldfast massa utan kompro- miss i den erhàllna massans egenskaper. Uppfinningen avser även ett lätt och effektivt sätt att minska eller undanröja explosiv splittring hos vilken som helst ICR-massa.

Försök genomfördes med kalciumaluminat med hög renhet, efter- 20 som det för fackmannen är välkänt att kalciumaluminatcement med hög renhet uppvisar det värsta fallet med explosiv splittring.

EXEMPEL I En eldfast massa bestående av "KAOTAB 9S"° (varumärke för en kalciumaluminatblandning från The Babcock & Wilcox Company), 25 polypropenfibrer med diametern 1S um och längden 6 m och vatten blandades. Block (23 mm x 23 mm x 23 mn) framställdes under an- vändning av denna blandning. Nängden polypropenfibrer varierades vid varje gjutning (1,S73 viktprocent, 0,633 viktprocent och 0,215 viktprocent). Vid varje försök göts ett block av "KAOTAB"° 30 utan fibrer säsom kontroll. Icke något extra vatten erfordrades, när 0,215 viktprocent fiber tillsattes. Blandningar innehållande bäde 0,633 och 1,573 viktprocent fiber: erfordrade extra vatten för reglering av flytbarheten.

Alla provstycken härdades över natten. Tabell visar det an- 3S vända bränningsschemat.

TABELL 1. UPPVÅRMNINGSSCHEMA FOR UGN °c/n temp., °c 222 Rumstemp. till 480 1555 480 - 870 40 Vid 870°C stängdes ugnen av. Efter kylning avlägsnades blocken 10 IS 20 ZS 30 35 40 ' ' E-'fffi ~«==!í>1_-I?Ü'*~“' 'ffsfiz-f-*Wy-ß' från ugnen. Vid varje efterföljande provning onvåxlades”blockens grå läge för bekräftande av att resultaten berodde på fibertillsatseu 0 och icke på läget i ugnen. , ge' lf V Vid alla provningarna hade blocken av "KAOTAB". utan poly- w propenfiber splittrats explosivt, nedan blocken av?"KAOTA3”.? _ dig innehållande polypropenfibrer icke splittrades explosivt. krav- 7 ningarna avslutades vid 870°C, eftersom svår skada ástadkons vid denna temperatur i "KAOTAB"-betongen utan polypropenfibrer. laxar-im. z ' i « Två skivor (45 cn x 45 cm x 12,5 cm) av en standardiserad 95-procentig, gjutbar aluminiumoxid, en innehållande höga halter kalciumaluminatbindemedel och den andra innehållande höga halter kalciumaluminatbindemedel plus 0,2 viktprocent polypropenfibrer, anbringades i ugnsdörren efter gjutning och härdades därefter över natten under ett plasttacke. Ugnsdörrsskivorna brändes omedel- bart med en hastighet av SSSOC/h till en temperatur av 1Z32°C.

Den standardiserade, gjutbara plattan utan fiber exploderade häf- tigt vid 982°C, varvid den som innehöll polypropenfibrer lotstod snabbränningen utan någon skada. -j BXEMPEL 3 Prover (23 cm.i.11,S cm x 6,4 cl) av en 951 aluniniunoxid innehållande kalciumaluninatgjutnassa göts i nivåer om 0,05, 0,10 och 0,20 viktprocent polypropenfibrer och tillsammans ned prover gjutna utan polypropenfibreríásom kontroll. Varje prov göts med kallt vatten vid ungefär samma temperatur och härdades vid en temperatur av 4°C för simulering av verkliga fältbetingelser för kallt väder. Efter härdning under mer än 24 h infördes de kalla proverna omedelbart i en ugn, som i förväg värmts till 137000.

Efter exponering för ugnstemperaturen exploderade alla kontroll- proven, medan detta icke skedde med något av proverna innehållande polypropenfibrer.

EXEMPEL 4 En standardiserad, 95-procentig aluminiumoxidsprutblandning och samma blandning med 0,2 viktprocent polypropenfibrer sprutades vid samma, i förväg fuktade pmgivningstemperatur och slâckningstid.

Densiteten hos sprutblandningen, son innehöll polypropenfibrer, var 2659 kg/ms jämfört med 2579 kg/ms för den standardiserade sprut- blandningen. Brottmodulen ökades från 7,1 MPa till 9,5 MPa. Det visade sig att mängden material, som slog tillbaka, påverkades genom tillsatsen av polypropenfibrer; standardblandningen uppvisade 331 återslag, medan blandningen med polypropenfibrer uppvisade¿J återslag. » fi - W I V >'"!* ;~ïf*i EXEMPEL S p Två typer av plastiska eldfasta material, som försåldes under s nnnnen "KAOLITH ssPn*° och "xnotirn aoAs"°, bean fnnnsnaiian av The Babeock 8 Wilcox Company, blandades med och utan polypropen- fibrer. "KAOLITH'8SPB" år en 8Sl aluminiuoxid innehållande, fosfatbunden, plastisk eldfast massa och "KAOLITH 80AS"° är en 80% aluminiumoxid innehållande, lufthårdande, plastisk, eldfast 10 massa. Block (23 cm x 23 cm x 23 cm) och stenar (6,4 cm x 11,5 cm x 23 cm) framställdes under användning av de plastiska eldfasta massorna såväl ensamma som med 0,2 viktprocent polypropenfibrer genom stampning av de plastiska massorna i formar med en luft- hammare. 15 Vid första försöket anbringades ett block av vardera "XAOLITH 85PB"° och'KAOLITH 85PB"° eldfast massa med polypropenfiber i läge såsom en ugnsdörr. Ugnen uppvårmdes med en hastighet av SS5°C/h till 1370°C. Ugnen hölls vid temperaturen 1370°C under 4 h och kyldes därefter med en hastighet av 167°C/h. Vid det andra försöket 20 anbringades ett block av vardera "KAOLITH 80AS“och "KAOLITH 80AS"° eldfast massa med polypropenfiber i ugnsdörren. Ugnen uppvårmdes med en hastighet av 833°C/h till 1370°C. Ugnen hölls vid tempera- turen 1370°C under 4 h och kyldes därefter med en hastighet av 1ø1°c/n. 25 Vid ett tredje försök insattes alla fyra typerna av stenar i en ugn som hölls vid en temperatur av 1370°C. Stenarna förblev i ugnen under 1 h och avlågsnades därefter.

Vid båda typerna av provning uppvisade provstyckena av "KAOLITH 85 PB"° eldfast massa kraftig blåsbildning, ett resultat 30 som är gemensamt för plastiska eldfasta massor, varvid ytan lätt brister. Provstyckena av eldfast massa "KAOLITH 8SPB"°, inne- hållande polypropenfiber uppvisade blåsbildning i mindre grad.

De eldfasta provstyckena av "KAOLITH 80AS"° uppvisade kraftig sprickbildning, medan provstyckena av eldfast massa "KAOLITH 80AS"° 35 innehållande polypropenfiber uppvisade mindre sprickbildningf EXEMPEL 6 Två försök utfördes i en legeringsugn för bestämning av an- vändbarheten av denna snabbrånningsteknologi i beklädnader i induktionsugnar. Försöken genomfördes i ugnar med kapaciteter 40 318 kg och 1135 kg under användning av stampblandning, ' r- _¶Ü4 10 15 20 25 30 35 .sen,,-~sauuøæfiæe¶,';“¿ps>~ss s som forsaljesr under names-farande' rzuff' fran Allieaíuinernlsëi? och polypropenfibrer. Resultaten visade att icke endast fórvärl- ningstiden för de råa ugnsinklädnaderna drastiskt nínskades,futan även att inklädnadslivslängden även ökade betfdligt. fi f _ Varje försök innebar tillsats av 0,15 viktprocent polypropen- fibrer (IS um x 12,7 mn) till stanpblandningen. Denna blandning innehöll 3,0! fukt och stampades på plats under användning av standardiserad stamppraxis.

Efter anbringandet av inklädnaden innebär standardförfaran- detför begynnelseuppvärnning förvärnning av den räáninklädnanden med en gasbrännare, följt av induktiv uppvärmning av en mottagare med grafitkärna anbringad i ugnen med hjälp av ugnsslingan. Stan- dardförfarandet förändrades för försöksinklädnaderna. Erforderlig tid för anbringande och förvärmning av standardinklädnaderna och inklådnaderna innehållande polypropenfibrer visas i tabell 2.

Vid standardinklädnad beskickas ugnen efter förvärnningen med metallskro. och uppvärmes till en specifik avtappningstenperatur.

Nötningen av inklädnanden bestämmes av mängden netall som erfordras för fyllning av ugnen. Vid inklädnanden med polypropenfibrer be- skickades ugnen och uppvärmdes till 1738°C och kyldes därefter till 1o49°c (far sz: tillfredsställa den specifika svrappnings- temperaturen) och avtappades. Inklädnanden avsynades visuellt såväl omedelbart efter tappningen som återigen vid kylning till runs- temperatur. Icke några onormala tecken på nötning upptäcktes i in- klädnadcn med tillsats med polypropenfibrer.

TABELL 2. TID SOM ERFORDRAS FOR ANBRINGANDE OCH FORVÃRMNING AV INKLÃDNADER I INDUKTIONSUGNAR.

Ugn med kapacitet Ugn med kapacitet 318 kg 1134 kg Standard- Snabbrännings- Standard- Snabbrännings- Drift inklädnad inklädnad inklädnad inklädnad ^“b'ɧ§““d° 1,so 1,15 3,50 4,00, Gasförvärmning 12,00 0,00 24,00 0,00 (h) 51i“%â?'“ä'““í“26,00 1,00 12,00 0,25 Minskning i för- 94,40 99,30 värmning (1)“ V Varje ugn förblev i drift under inklädnadens livslängd.

Tabell 3 visar medellivslängden för en standardinklädnad gentemot livslängden hos en inklädnad under användning av föreliggande uppfinning. ' si? F Jßfä. »Å (u, 460 601 “n 1e afa r Me r ;«nrtW%l TABELL 3. ANVÃNDNINGSLÅNGD H05 STANDARDISERADÉ'INKEÃDNÅDER - " 'ocu ~suannmnrucsxnxhxbmnsn. n ; t? Ugn ned kapacitet el Ugn led kapacitet¿¥( :Jag * ^ dini" l (i Standard- Snabbrånningsf Standard- Snabbrännings- ä _1155 innaanaa “in1<1aanaa' ' ”inuaanal ^ innaanaa W' (medeltal) (medeltal) f Livslångd , 22 30 27 V 42 (antal upp- värmningar) Förbättringar _ _36,4 SS,6 i livslängd (1) -wfífl- 1.: ..;...«.sm-, _« 'f*F""-“ “1~._'*"““^' l

Claims (3)

maa ï=-;-.-.1»_n,;"-š:.- r,3:ff;;,§§z'f«~.=f'fb ' ' ß PATENTKRAV

1. Vattenhaltig, kalciumaluminat- eller fosfatbunden, eldfhst massa av den typ som användes för gjutbara, plastiska stampmassor och bruk, k ä n n e t e c k n a d därav, att massan innefattar kaleiumaluminat- eller fosfatbindemedel, eventuellt andra oorganiska material, vatten och 1 massan slumpvis fördelade, fasta organiska fibrer med sådan diameter att det runt fibrerna bildas ringformiga kanaler med en storlek som möjliggör strömning av vatten längs kanalerna med hjälp av kapillärverkan i samband med snabb uppvärmning.

2. Vattenhaltig, eldfast massa enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c k n a d därav, att de ringformiga kanalerna är circa 1 pm.

3. Vattenhaltig, eldfast massa enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c k n a d därav, att minst två av de ringformiga kanalerna är i strömningsförbindelse med samma por. N. Vattenhaltig, eldfast massa enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c-k n a d därav, att de organiska fibrerna är polypropenfibrer.