WO1992011220A1 - Poröses feuerfestes spülelement - Google Patents

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Martina Schulze
Petra Icha
Götz STEIGEMANN
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Magnesitwerk Aken Gmbh
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    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
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    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof

Definitions

  • the invention relates to a porous refractory flushing element which is used for blowing gases through the refractory lining in metallurgical melting vessels such as converters, ladles, and electric furnaces.
  • DE-OS 1 583 241 describes a porous refractory body made of magnesia sinter, the grain size of which is 0 to 4 mm (70.5 mm at least 85%), with a binder made of caustic magnesia and the addition of boric acid and / or iron oxide , described.
  • the refractory body does not have the desired mechanical strength.
  • CS-PS 224 505 describes a flushing element in which the magnesia Portland cement clinker is added. Due to the high CaO content, the refractory body has poor slag resistance and is only up to r «; a temperature of 1700 C can be used.
  • DE-OS 3 413 853 and DE-OS 2 511 979 describe solutions in which the porosity is achieved through the use of burnout substances. However, such stones have a low gas permeability and a too low mechanical strength and resistance to temperature changes, so that they are not used in practice.
  • the object of the invention is to provide a porous refractory flushing element made of synthetic sintered magnesia with 90 to 99 parts by mass in% and binder, the physical properties of which meet the conditions of use in metallurgical melting vessels and the manufacture of which does not require any great effort.
  • the object is achieved in that the binder consists of a combination of a) sulfite waste liquor and b) tabular clay or silica gel and / or zirconium, and the sintered magnesia has a grain size of
  • a flushing element in this composition and grain size has very good gas permeability.
  • Binder combination of the components a) sulfite waste liquor and b) tabular clay or silica gel and / or zircon achieve a significant improvement in the mechanical strength values and the thermal shock resistance of the rinsing elements.
  • the rinsing elements are manufactured by mixing, pressing, drying and firing at a temperature of 1700 ° C.
  • a phase change takes place in the stone structure at this firing temperature, which is accompanied by a reduction in volume.
  • the composition and grain size of the rinsing elements favor this process. With a simultaneous increase in mechanical strength and resistance to temperature changes, there is an improvement in porosity and gas permeability.
  • the proportion of component a) is 10 to 70 parts by mass in% and the proportion of component b) 30 to 90 parts by mass in% in the binder. It is particularly advantageous if the proportion of component a) is 20 to 60 parts by mass in%, preferably 20% by mass in%, and the proportion of component b) is 40 to 80% by mass in%, preferably 80% by mass in%, in the binder.
  • the grain structure of the sintered magnesia in the range from ⁇ to 0.5 mm is 20 to 35 parts by mass in%, preferably 20 parts by mass in%, and in the range of
  • binder With regard to the proportion of binder, it is advantageous if it is 2.5 to 7.5% by mass, preferably 2.5% by mass.
  • Synthetic sintered magnesia with 95.5% by mass in% and binder with 4.5% by mass in% are used to produce the porous refractory flushing elements.
  • the sintered magnesia has the following grain structure:
  • the binder consists of the following combination:
  • the synthetic sintered magnesia is mixed with the binder components, pressed, dried and fired at a temperature of 1700 ° C.
  • Sinterraagnesia has the following grain structure:
  • the binder consists of the following combination:
  • the synthetic sintered magnesia is mixed with the binder components, pressed, dried and fired at a temperature of 1700 ° C.
  • Si ⁇ ter agnesia has the following grain structure:
  • the binder consists of the following combination:
  • the synthetic sintered magnesia is mixed with the binder components, pressed, dried and fired at a temperature of 1700 ° C.
  • Synthetic sintered magnesia with 98.5% by mass in% and sulfite waste liquor with 1.5% by mass in% are used to produce the porous refractory flushing elements.
  • the sintered magnesia has the following grain structure:
  • the synthetic sintered magnesia is mixed with the binder, pressed, dried and fired at a temperature of 1700 ° C.
  • the porous refractory flushing elements according to the invention have excellent performance properties. They are characterized by high mechanical strength and resistance to temperature changes while increasing the gas permeability.
  • Flushing elements in a composition corresponding to the known prior art have a significantly lower property level, which in practice leads to considerably lower batch shelf lives.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein poröses feuerfestes Spülelement, das zum Einblasen von Gasen durch die feuerfeste Auskleidung in metallurgischen Schmelzgefäßen eingesetzt wird. Es wird ein Spülelement aus synthetischer Sintermagnesia und Bindemittel vorgeschlagen, daß als Bindemittel eine Kombination von a) Sulfitablauge und b) Tabulartonerde oder Kieselgel und/oder Zirkon aufweist. Die eingesetzte Sintermagnesia besitzt einen Körnungsaufbau von > 0 bis 0,5 mm mit 15 bis 40 Massenanteilen in % und 0,5 mm bis 1,0 mm mit 60 bis 85 Massenanteilen in %. Dadurch wird ein Spülelement mit einer hohen Gasdurchlässigkeit, guten Temperaturwechselbeständigkeit und einer relativ hohen mechanischen Festigkeit erhalten.

Description

Poröses feuerfestes SDülelement
Die Erfindung betrifft ein poröses feuerfestes Spül¬ element, das zum Einblasen von Gasen durch die feuer¬ feste Auskleidung in metallurgischen Schmelzgefäßen wie Konverter, Gießpfannen, Elektroofen eingesetzt wird.
Für den schmelzmetallurgischen Einsatzbereich gibt es eine Vielzahl von Entwicklungen gasdurchlässiger feuer¬ fester Spülsteine . Aufgrund ihrer guten Einsatzparameter wie gleichmäßig feiner Gasstrom und einfachen Herstellungs¬ technologien haben sich in der Praxis poröse Spülsteine durchgesetzt. Es zeigt sich allerdings, daß diese durch ihre hohe Porosität und niedrige mechanische Festigkeit einem starkem Verschleiß ausgesetzt sind.
Bei ausreichender Festigkeit wiederum kann die erwünschte gute Gasdurchlässigkeit nicht erreicht werden. In der DE-OS 1 583 241 ist ein poröser feuerfester Körper aus Magnesiasinter, dessen Körnung 0 bis 4 mm (Anteil 70,5 mm mindestens 85 %) beträgt, mit einem Bindemittel aus kausti¬ scher Magnesia und Zusatz von Borsäure und/oder Eisenoxid, beschrieben.
Der feuerfeste Körper besitzt nicht die gewünschte mechani¬ sche Festigkeit.
In der CS-PS 224 505 ist ein Spülelement beschrieben, bei dem der Magnesia Portlandzementklinker zugesetzt wird. Durch den hohen CaO-Gehalt weist der feuerfeste Körper eine schlechte Schlackebeständigkeit auf und ist nur bis zu r «; einer Temperatur von 1700 C einsetzbar. In der DE-OS 3 413 853 und der DE-OS 2 511 979 sind Lösungen beschrieben, bei denen durch den Einsatz von Ausbrennstoffen die Porosität erzielt wird. Solche Steine weisen aber eine geringe Gasdurchlässigkeit und eine zu niedrige mechanische Festigkeit sowie Tempera¬ turwechselbeständigkeit auf, so daß sie in der Praxis keinen Einsatz finden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein poröses feuerfestes Spülelement aus synthetischer Sintermagnesia mit 90 bis 99 Massenanteilen in % und Bindemittel zu schaffen, dessen physikalische Eigenschaften den Einsatzbedingungen in metallurgischen Schmelzgefäßen gerecht werden und dessen Herstellung keinen größeren Aufwand erfordert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Bindemittel aus einer Kombination von a) Sulfitablauge und b) Tabulartonerde oder Kieselgel und/oder Zirkon besteht, und die Sintermagnesia einen Körnungsaufbau von
>0 bis 0,5 mm mit 15 bis 40 Massenanteilen in % und
0,5 mm bis 1,0 mm mit 60 bis 85 Massenan¬ teilen in % besitzt.
Ein Spülelement in dieser Zusammensetzung und Körnung weist eine sehr gute Gasdurchlässigkeit auf. Durch die
Bindemittelkombination aus den Komponenten a) Sulfit¬ ablauge und b) Tabulartonerde oder Kieselgel und/oder Zirkon werden eine wesentliche Verbesserung der mecha¬ nischen Festigkeitswerte und der Temperaturwechselbe¬ ständigkeit der Spülelemente erreicht. Die Spülelemente werden durch Mischen, Pressen, Trocknen und Brennen bei einer Temperatur von 1700 C hergestellt. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Bindemittels ver¬ läuft bei dieser Brenntemperatur im Steingefüge eine Phasenänderung, die von einer Volumenverringerung begleitet ist. Die Zusammensetzung und Körnung der Spülelemente be¬ günstigen diesen Prozeß. Es erfolgen bei gleichzeitiger Er¬ höhung der mechanischen Festigkeit und Temperaturwechselbe¬ ständigkeit eine Verbesserung der Porosität und Gasdurch¬ lässigkeit.
Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Anteil der Komponente a) 10 bis 70 Massenanteile in % und der Anteil der Komponente b) 30 bis 90 Massenanteile in % im Bindemittel. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der An¬ teil der Komponente a) 20 bis 60 Massenanteile in , vor¬ zugsweise 20 Massenanteile in % , und der Anteil der Kompo¬ nente b) 40 bis 80 Massenanteile in %, vorzugsweise 80 Massenanteile in %,im Bindemittel beträgt.
Als besonders günstig hat sich erwiesen, wenn der Körnungs¬ aufbau der Sintermagnesia im Bereich von θ bis 0,5 mm 20 bis 35 Massenanteile in %, vorzugsweise 20 Massenanteile in %, und im Bereich von
0,5 mm bis 1,0 mm 65 bis 80 Massenanteile in % , vorzugsweise 80 Massenanteile in %, beträgt .
Hinsichtlich des Bindemittelanteils ist es vorteilhaft, wenn dieser 2,5 bis 7,5 Massenanteile in % , vorzugsweise 2,5 Massenanteile in %, beträgt.
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen in der Erhöhung der Lebensdauer der Spülelemente und in einer Verbesserung der Stahlqualität beim Einsatz dieser Spülelemente. Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Beispielen erläutert werden.
Beispiel 1
Zur Herstellung der porösen feuerfesten Spülelemente werden synthetische Sintermagnesia mit 95,5 Massenanteilen in % und Bindemittel mit 4,5 Massenanteilen in % verwendet. Die Sintermagnesia besitzt folgenden Körnungsaufbau:
>0 bis 0,5 mm 30 Massenanteile in %
0,5 bis 1,0 mm 70 Massenanteile in %
Das Bindemittel besteht aus folgender Kombination:
Sulfitablauge 30 Massenanteile in % Tabulartonerde 70 Massenanteile in %
Die synthetische Sintermagnesia wird mit den Bindemittel¬ komponenten gemischt, gepreßt, getrocknet und bei einer Temperatur von 1700 C gebrannt.
Es entsteht ein poröses feuerfestes Spülelement mit sehr guten physikalischen Eigenschaften, die in der abschließen¬ den Tabelle angegeben sind.
Beispiel 2
Zur Herstellung der porösen feuerfesten Spülelemente werden synthetische Sintermagnesia mit 92,5 Massenanteilen in % und Bindemittel mit 7,5 Massenanteilen in % verwendet. Die Sinterraagnesia besitzt folgenden Körnungsaufbau:
>0 bis 0,5 mm 20 Massenanteile in %
0,5 bis 1,0 mm 80 Massenanteile in % Das Bindemittel besteht aus folgender Kombination:
Sulfitablauge 20 Massenanteile in %
Tabulartonerde 65 Massenanteile in %
Zirkon 15 Massenanteile in 7»
Die synthetische Sintermagnesia wird mit den Bindemittel¬ komponenten gemischt, gepreßt, getrocknet und bei einer Temperatur von 1700 C gebrannt.
Es entsteht ein poröses feuerfestes Spülelemeπt mit sehr guten physikalischen Eigenschaften, die in der abschließen¬ den Tabelle angegeben sind.
Beispiel 3
Zur Herstellung der porösen feuerfesten Spülelemente werden synthetische Sintermagnesia mit 97,5 Massenanteilen in % und Bindemittel mit 2,5 Massenanteilen in % verwendet. Die Siπter agnesia besitzt folgenden Körnungsaufbau:
^0 bis 0,5 mm 35 Massenanteile in %
0,5 bis 1,0 mm 65 Massenanteile in %
Das Bindemittel besteht aus folgender Kombination:
Sulfitablauge 60 Massenanteile in
Kieselgel 40 Massenanteile in %
Die synthetische Sintermagnesia wird mit den Bindemittel¬ komponenten gemischt, gepreßt, getrocknet und bei einer Temperatur von 1700 C gebrannt.
Es entsteht ein poröses feuerfestes Spülelement mit sehr guten physikalischen Eigenschaften, die in der abschließen¬ den Tabelle angegeben sind. Vergleichsbeispiel
Zur Herstellung der porösen feuerfesten Spülelemente werden synthetische Sintermagnesia mit 98,5 Massenanteilen in % und als Bindemittel Sulfitablauge mit 1,5 Massenanteilen in % verwendet. Die Sintermagnesia besitzt folgenden Körnungsaufbau:
>0 bis 0,5 mm 45 Massenaπteile in %
0,5 bis 1,0 mm 55 Massenanteile in %
Die synthetische Sintermagnesia wird mit dem Bindemittel gemischt, gepreßt, getrocknet und bei einer Temperatur von 1700° C gebrannt.
Es entsteht ein poröses feuerfestes Spülelement, dessen physikalische Eigenschaften in der abschließenden Tabelle angegeben sind.
Tabelle Physikalische Eigenschaften der hergestellten porösen feuerfesten Spülelemente
Physikalische Beispiele Vergleichs-
Eigenschaf en 1 2 3 beispiel
Kaltdruckfestigkeit 65 100 45 15
(MPa)
Gasdurchlässigkeit 280 310 350 100
(nPm)
Temperaturwechselbe- >4 ∑ " 5 _>3 ,<■_! ständigkeit (Anzahl der Abschreckungen H„0) Wie diese Ergebnisse zeigen, besitzen die erfindungs- gemäßeπ porösen feuerfesten Spüleleraente hervorragende anwendungstechnische Eigenschaften. Sie zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit und Temperatur¬ wechselbeständigkeit bei gleichzeitiger Steigerung der Gasdurchlässigkeit aus.
Spülelemente in einer dem bekannten Stand der Technik ent¬ sprechenden Zusammensetzung weisen ein wesentlich niedri¬ geres Eigenschaftsniveau auf, was in der Praxis zu erheb¬ lich geringeren Chargenhaltbarkeiten führt.

Claims

Patentansprüche
1. Poröses feuerfestes Spülelement aus synthetischer Sintermagnesia mit 90 bis 99 Massenanteilen in % und Bindemittel, gekennzeichnet dadurch, daß das Bindemittel aus einer Kombination von a) Sulfitablauge und b) Tabulartonerde oder Kieselgel und/oder Zirkon besteht, und die Sintermagnesia einen Körnungsaufbau von 0 bis 0,5 mm mit 15 bis 40 Massenanteilen in % und
0,5 mm bis 1,0 mm mit 60 bis 85 Massenan¬ teilen in % besitzt.
2. Poröses feuerfestes Spülelement nach Anspruch 1,gekenn¬ zeichnet dadurch, daß der Anteil der Komponente a)
10 bis 70 Massenanteile in % und der Anteil der Kom¬ ponente b) 30 bis 90 Massenanteile in % im Binde¬ mittel beträgt.
3. Poröses feuerfestes Spülelement nach Anspruch 2, gekenn¬ zeichnet dadurch, daß der Anteil der Komponente a)
20 bis 60 Massenanteile in %, vorzugsweise 20 Massen¬ anteile in %, und der Anteil der Komponente b) 40 bis 80 Massenanteile in "»vorzugsweise 80 Massenan¬ teile in Z , im Bindemittel beträgt.
4. Poröses feuerfestes Spülelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Körnungs¬ aufbau der Sintermagnesia im Bereich von 0 bis 0,5 mm 20 bis 35 Massenanteile in %, vorzugsweise 20 Massenanteile in %, und im Bereich von
0,5 mm bis 1,0 mm 65 bis 80 Massenanteile in %, vorzugsweise 80 Massenanteile in %, beträgt.
5. Poröses feuerfestes Spülelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Binde¬ mittelanteil 2,5 bis 7,5 Massenanteile in %, vorzugs¬ weise 2,5 Massenanteile in %, beträgt.
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