DE3028761C2

DE3028761C2 - Feuerfeste, kohlenstoffhaltige ungebrannte Steine und Massen auf der Grundlage von Sintermagnesia

Info

Publication number: DE3028761C2
Application number: DE3028761A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Leoben Gulas
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1980-07-29
Publication date: 1982-09-16
Also published as: BR8005007A; ATA545379A; GB2058040B; JPS603028B2; ES8106874A1; FR2463106B1; GB2058040A; IT8068250A0; JPS5632368A; US4315992A; AT363843B; FR2463106A1; DE3028761A1; ES494100A0; IT1129232B; GR69843B

Description

Die Erfindung betrifft feuerfeste, kohlenstoffhaltige ungebrannte Steine und Massen auf der Grundlage von Sintermagnesia mit einem Anteil an kohlenstoffhaltiger Substanz in flüssiger und/oder fester Form in einer Menge, die nach Verkokung einen Restkohlenstoffgehalt von 2 bis 30 Gew.-% C. bestimmt nach ASTM-C 831-76, im Erzeugnis ergibt.

In vielen metallurgischen Öfen und Gefäßen, wie Sauerstoffkonvertern. Lichtbogenofen, Roheisenmiichern, Torpedopfannen, treten vorwiegend calciumferritische Schlacken auf. d. h. Schlacken mit einem CaO/SiC^-Gewichtsverhältnis über 1.87 und einem Gehalt an FeO, welches sich mit CaO zur Phase Dicalciumferrit verbindet. Gegenüber solchen Schlakken haben sich kohlenstoffhaltige ungebrannte Magnesiasteine und -massen der eingangs genannten Art als Auskleidungsmaterial bewährt. Bei diesen Magnesiaer-Zeugnissen können als Bindemittel sowohl Salzlösungen, z. B. Sulfate, Phosphate, als auch organische Substanzen, wie Teere. Peche, Harze, öle. angewendet werden. Der Kohlenstoff kann in fester Form, z. B. in Form von Graphit, Koks. Ruß zugesetzt sein. Falls das flüssige Bindemittel, ζ. Β. Pech, einen genügend hohen Anteil an verkokbarem Kohlenstoff enthält, kann der Zusatz von festem Kohlenstoff auch entfallen.

Aufgrund des im Vergleich zu keramisch gebundenen (gebrannten) Steinen weniger starren Gefüges der ungebrannten Steine und Massen und aufgrund der infütrationshemmenden Wirkung des Kohlenstoffs, welcher eine Verdichtung der Auskleidung durch eindringende Schlackenbeslandteile hintanhält, erfolgt der Verschleiß der kohlenstoffhaltigen ungebrannten Steine und Massen nicht diskontinuierlich durch Abplatzen sondern in der Hauptsache nur kontinuierlich, was eine wesentlich geringere Verschlelßgeschwin·' digkeit ergibt.

In den genannten Öfen und Gefäßen können jedoch während des Prozeßablaufs zeit- oder bereichsweise Schlacken auftreten, die ein CaO/SiOa-Gewichtsverhältnis weit unterhalb von 1,87 aufweisen, z.B. zu Beginn der Charge, wenn der zugegebene Kalk noch nicht aufgelöst ist, oder im Bereich von sich auflösenden FeSi-Stüeken, welche als Schlackenbildner zugesetzt werden. Diese zeit- oder bereichsweise auftretenden sauren Schlacken bewirken durch die Bildung von niedrigschmelzenden magnesiumhaltigen Calciumsilicaten in Reaktion mit dem Periklas einen starken Korrosionsangriff auf die Magnesiakörner und führen zu derem raschen Verschleiß. Obwohl diese sauren Schlacken während des Prozeßablaufes nur kurzfristig auftreten, können sie den Verschleiß der kohlenstoffhaltigen ungebrannten Steine und Massen stark beschleunigen.

Chemisch beständiger gegen den Angriff solcher SiO2-reicher Schlacken wären Dolom> oder Magnesiachrommaterial. Ersterer hat jedoch den Nachteil.

weniger beständig gegenüber FeO-reichen Schlacken zu sein, und letzteres wird bei Anwesentheit von Kohlenstoff in der Auskleidung teilweise zu metallischem Eisen und Chrom reduziert, was zu einem Abbau der Bindephase und damit zu finer starken Haltbarkeilsverschlechterung führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Auskleidungsmaterial zu schaffen, das die bewährte Beständigkeit gegenüber calciumferritischen Schlacken besitzt, das aber auch gegenüber sauren Schlacken, d. h. Schlacken mit einem CaO/SiOj-Gewichtsverhältnis weit unterhalb von 1,87. widerstandsfähig ist.

Die Λ jfgabe wird durch kohlenstoffhaltige ungebrannte Steine und Massen der eingangs genannten Art gelöst, die nach der Erfindung metallisches Chrom oder eine metallische Chromverbindung oder eine Chromlegierung in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-°/o, berechnet als Chrommetall, in vorwiegend feinkörniger Form mit einem Anteil von mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf die Metallmenge, in der Körnung von unter 1 mm und 60 bis 97 Gew.-% Sintermagnesia enthalten.

Trifft Schlacke auf eine aus erfindungsgemäßen Steinen oder Massen aufgebaute feuerfeste Auskleidung, so reagiert sie mit den Auskleidungsbestandteilen in einer dünnen Schicht der betroffenen Oberfläche in folgender Weise: Zunächst wirkt der Kohlenstoff dieser Auskleidungsschicht als Reduktionsmittel auf die Schlacke und reduziert deren FeO-Anteil zu metallischem Eisen, das in das Metallbad geht. Dabei verbleibt der CaO-Anteil der Schlacke als hochschmelzende Phase und der Kohlenstoff wiu oxidiert. Nach der Oxidation des Kohlenstoffs in der erwähnten dünnen Schicht wird dort das vorhandene Chrom zu Cr?O} oxidiert Dieses entstehende CrjOj ist hochschmelzend und führt zu einem Ansteifen der sauren Schlacke und damit zu einem verminderten Schlackenangriff Nachdem auf diese Weise Kohlenstoff und Chrom in der betrachteten dünnen Schicht abgebaut wurden, erfolgt der allmähliche Verschleiß der Magnesia dieser Schicht. Sodann wiederholen sich die genannten Vorgänge kontinuierlich in den darunterliegenden Auskleidungsschichten,

Dürchdje, Verwendung ydn Chrom odermetallischen Chromverbindungen, die nach dem Köhienstoffabbrand zu Oxiden reagieren, die selbst einen hohen Schmelzes punkt aufweisen, oder bei Reaktion mit der Schlacke zu deren Ansteifen führen, wird der verschieißhemmertde Effekt des erfindungsgemäßen Auskleidungsmaterials erzielt.

Anstelle von Chrommetall können nach der Erfindung metallische Chromverbindungen, ζ. B. Chromcarbid, angewendet werden. Aus Kostengründen ist es von Vorteil, wenn die metallische Chromverbindung in Form von Ferrochrom vorliegt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Ferrochrom in Form von Ferrochrom carure mit einem Kohlenstoffgehalt von über 6 Gew.-%, bezogen auf die Ferrochrommenge, vorliegt; denn dadurch wird der Anteil an verkokbarem Kohlenstoff im Erzeugnis erhöht. Unter Umständen kann in diesem Fall die Zugabe eines anderen Kohlenstoffträgers auch ganz unterbleiben. Ferrochrom carbure bietet außerdem den Vorteil, daß es ausreichend spröde für eine Zerkleinerung ist.

Ferrochromzusätze zu feuerfesten Baustoffen sind ι¹» bekannt, nicht jedoch die gleichzeitige Anwesenheit von Kohlenstoff zwecks Erzielung des beschriebenen verschleißhemmenden Effekts. Aus der AT-PS 2 60 094 sind gebrannte Magnesiasteine mit Ferrochromzusatz bekannt, die nachträglich mit einem Kohlenstoffträger imprägniert sind, fn diesem Fall wird das Ferrochrom während des Steinbrands oxidiert, so daß bei diesen Steinen der beschriebene verschleißhemmende Effekt nicht auftreten kann.

Die Sintermagnesia der erfindungsgemäßen Erzeugnisse kann aus eisenreichen oder eisenarmen Naturmagnesiten oder synthetisch, z. B. aus ileewasser, gewonnen sein.

Beispiel 1

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Eine Sintermagnesia folgender Zusammensetzung und Körnung

An den Steinen wurden folgende Prüfwerte bestimmt:

96,70 Gew.· %
2,10Gew.-%
0^5 Gew.-o/o
O,15Gew.-°/o
0,20 Gew.-%

3-6mm30Gew.-% i-3r--.nl 20 Gew.-% 0-1 mm20Gew.-% 0-0,1 mm30Gew.-%

wurde mit 5 Gew.-% Pech mit einem Erweichungspunkt nach Kraemer-Sarnow von 68⁰C bei einer Temperatur von 160⁰C gemischt und zu Steinen der Qualität A (Vergleich) gepreßt.

Steine der Qualität B (Erfindung) wurden in der gleichen Weise erzeugt, wobei jedoch zusätzlich 4 Gew.-°/o Ferrochrom carbure in der Körnung 0 bis 0,1 mm in die Mischung eingesetzt wurden. Das Ferrochrom carbure hatte folgende Zusammensetzung:

Cr
Fe
Si
C

66,20 Gew.-^o/o

2333 Gew.-%

0,25 Gew.-%

9,47 Gew.-o/o Qualität A

Restkohlenstoir, Gew.-% 2,36 2,62

Cr, Gew.-⁰,» - 2,42

Rohdichte, g/cm¹ 3,03 3,08

Offene Porosität, VoI. % 8,7 7 5

Kaltdruckfestigkeit, N/mm-¹ 65,3 74,0

Diese Steine wurden in einem Drehverschlackungsofen auf die Schlackenbeständigkeit gegenüber einer »LD«-Schlacke geprüft, wobei die erfindungsgemätSe S'.einqualität B eine um etwa 50% höhere Schlackenbestäiidigkeit aufwies als die Vergleichsqualität A.

Beispiel 2

Eine Masse C (Vergleich) wurde aus 97 Gew.-% Sintermagnesia folgender Zusammensetzung und Körnung

MgO	96,30 Gew.-%	3-5mm20Gew.-0/o
CaO	2,54 Gew.-%	1-3 mm40 Gew.-%
SiO>	0,91 Gew.-%	0-1 mml7Gew.-%
AI2O3	0,09 Gew.-%	0-0,1 mm 20 Gew.-°A>
Fe₂O,	0,17 Gew.-o/o

und 3 Gew.-o/o Graphit in der Körnung 0,1 bis 0,5 mim unter Zusatz von 4 Gew.-% Dünnteer durch Mischen bei 100⁰C hergestellt

Aus den gleichen Ausgangsstoffen und in der gleichen Weise, jedoch unter Zugabe von zusätzlich 5 Gew.-% Ferrochrom carbure der in Beispiel 1 genannten Zusammensetzung in der Körnung 0 bis 0,5 mm wurde eine Masse D (Erfindung) hergestellt.

Aus den beiden Massen wurde durch eine Verdichtung von 40 Schlagen mit einem Rammgerät, was einem Preßdruck von etwa 10 N/mm² entspricht, Prüfkörper hergestellt. Es wurden folgende Prüfweite ermittelt:

Ma^se C

I)

RestkohlenstofT. Gew.λ. 2J3 3.04

Cr. Gew-% - 3.15

Rohdichte, g/cm' 2.65 2.73

Kaltdruckfestigke-t. N/mm· 20.0 31.0

Eingestampft in die Seitenwand eines Versuchs- Lichtbogenofens erbrachte die erfindungsgemäße Masse D eine um etwa '/1 bessere Haltbarkeit als die Ver^leichsmasse C.

Claims

Patentansprüche:

1. Feuerfeste, kohlenstoffhaltige ungebrannte Steine und Massen auf der Grundlage von Sintermagnesia mit einem Anteil an kohlenstoffhaltiger Substanz in flüssiger und/oder fester Form in einer Menge, die nach Verkokung einen Restkohlenstoffgehalt von 2 bis 30 Gew.-°/o C, bestimmt nach ASTM-C 831-76, im Erzeugnis ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß sie Chrom, eine metallische Chromverbindung oder eine Chromlegierung in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, berechnet als Chrommetall, in vorwiegend feinkörniger Form mit einem Anteil von mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf die Metallmenge, in der Körnung von unter 1 mm und 60 bis 97 Gew.-°/o Sintermagnesia enthalten.

2. Feuerfeste Steine und Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Chromverbindung in Form von Ferrochrom vorliegt

3. Feuerfeste Steine und Massen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrochrom in Form von Ferrochrom carbure mit einem Kohlenstoffgehalt von über 6 Gew.-%, bezogen auf die Ferrochrommenge, vorliegt.