NO116663B - - Google Patents

Description

Ildfast produkt, spesielt sinter, og fremgangsmåte ved fremstilling derav.

Det er kjent at man i jernets metallurgi

streber etter stadig mer økonomiske metoder for

smelting av stål og dermed en stadig høyere ut-nyttbarhet av metallutvinningsanleggene. Disse

metoder går i det vesentlige ut på en økning av

smelteytelsen i den klassiske Siemens-Mar tin-ovn ved innforing av gassformig oxygen for for-brenningen istedenfor luft, f. eks. ved frisk-ningen eller i fremskaffelsen av nye stålfrem-stillingsmetoder, som de med oxygentilførsel

arbeidende konverterprosesser («LD», «LD-AC»,

Kaldo-, Rotor-prosessen). I den utstrekning som

disse bestrebelser har lykkes, økes stadig også

kravene som stilles til en ildfast utféring av

ovnen, respektive konverteren, stadig mer. Målet

er derved å øke levetiden av denne utf6ring, dvs.

uttrykt på en annen måte, utfére de i forbindelse

med utféringsreparasjoner nødvendige driftsav-brekk med stadig større tidsmellomrom, og om

mulig også å forkorte varigheten av disse av-brekk.

Mens de ildfaste utféringer av Siemens-Martinovner og lignende metallurgiske beholdere fra gammelt av vidtgående er innarbeidet på stoffer oppbygget på magnesiumoxydgrunnlag, har disse ildfaste produkter først i den seneste tid erobret en fast plass i fremgangsmåter som arbeider med oxygenpåblåsning, og begynner i det minste delvis å fortrenge de ved denne pro-sess i vid utstrekning benyttede bekdolomitt-féring.

Blant de tallrike forslag som tjener bestre-belsen på å fremskaffe en ny ildfast f6ring på magnesiumoxydgrunnlag og med en lengre leve-tid også i prosesser av de andre ovenfor beskrevne typer, har i den senere tid betraktelige frem-skritt vært oppnådd ved forholdsregler som i det vesentlige går ut på en forhøyelse av renheten av magnesiumoxyder, ved samtidig økning av dens tetthet, dvs. minskelse av dens porøsitet.

Foreliggende oppfinnelse angår således et ildfast produkt på magnesiumoxydgrunnlag, som kan foreligge i hellbar form eller som formlegemer, dvs. som sinter, stampemasse eller som sten, som igjen kan være brent eller ubrent og kan være impregnert med carbon eller ikke. Spesielt angår oppfinnelsen en magnesiumoxydsinter med forbedrede egenskaper, hvilken sinter kan anvendes som utgangsmateriale ved fremstilling av ildfaste produkter istedenfor det opprinne-lige best kjente sinter, og da gir et sluttprodukt med betraktelig bedre egenskaper, dvs. bedre bestandighet mot slitasje og følgelig lengre le-vetid spesielt ved anvendelse av de i innlednin-gen nevnte moderne stålutvinningsprosesser. Med sikte på et ildfast produkt (sinter, stampemasse, formlegemer) på magnesiumoxydbasis, kjennetegnes oppfinnelsen ved at den som grunnlag tjenende sinter har en tilsynelatende porøsitet på maksimum 7 pst. og fortrinnsvis 4 pst., og en krystallinsk struktur av et midlere periklastverrsnitt på over 60 |^m, fortrinnsvis 75 (xm. En fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen ved fremstilling av en slik sinter kjennetegnes ved at krystallinsk råmagnesitt med et magne-siumoxydinnhold på ikke under 85, og fortrinnsvis over 90 pst., såvel som et Fe203-innhold på maksimalt 6, fortrinnsvis maksimalt 4,5 pst., alt beregnet på glødetapsfritt materiale, eller et forprodukt, som fåes av en slik råmagnesitt ved en forbrenning, brennes i sjaktovn ved temperaturer på minst 1900°C, og fortrinnsvis over 2100°C, hvilket om nødvendig oppnåes ved en innføring av gassformig oxygen i sjaktovn istedenfor forbrenningsluft. Det har vist seg at denne sinter, som med hensyn til sin relative ringe porøsitet er sammenlignbar med god sinter, men som med hensyn til sitt krystalltverrsnitt avviker betraktelig fra de kjente høyverdige sin-terkvaliteter, kan bearbeides under anvendelse av kjente metoder til ildfaste formlegemer, som har en overordentlig gunstig volumbestandighet like opp til de høyeste arbeidstemperaturer, hvilket kan forklares ved at brennetemperaturen, som fører til en slik sinter, ligger betraktelig over arbeidstemperaturene for det derav fremstilte foringslegeme. Det har imidlertid vist seg at en slik sinter kan bearbeides til formlegemer som sammenlignet med de beste kjente lignende formlegemer, har en vesentlig høyere bestandighet mot angrepet av slagg og flyvestøv, hvilket vel kan forklares ved at de overflateområder som er utsatt for angrep av slagg og støv mins-kes med økningen i størrelsen av periklaskrystal-lene.

Det er kjent at man ved lengre innvirkning av høye temperaturer på et krystallinsk oxyd, som MgO, kan begunstige vekst av krystallen, men det har hittil ikke vært kjent at med økning av størrelsen av krystallen øker også be-standigheten av det industrielle produkt mot korroderende innvirkning på bemerkelsesverdig måte, slik som det er tilfelle med de utførte for-søk, og det har manglet en økonomisk metode ved hvilken det er mulig å oppvarme et indu-strielt utgangsmateriale med antagelige omkost-ninger tilstrekkelig lenge og fremfor alt tilstrekkelig høyt til å bevirke en slik krystall-vekst. Løsningen av dette delproblem ble fun-net i den erkjennelse at en sjaktovn av vanlig konstruksjon i hvilken et utvalgt råprodukt kan brennes fortrinnsvis under tilførsel av gassformig oxygen istedenfor forbrenningsluft, er et middel til å utføre denne brenning praktisk talt kontinuerlig og på økonomisk måte.

Som utgangsprodukt egner seg ved foreliggende oppfinnelse spesielt krystallinsk mag-nesitt av bestemt beskaffenhet, og i mindre målestokk også sjøvannsmagnesiumoxyd, ved hvilken det imidlertid er vanskelig å nå den an-førte periklasstørrelse på over 60 og fortrinnsvis over 70 \ xm, og dette er bare mulig ved spe-sielle forholdsregler, som tilsetninger som be-fordrer periklasveksten, f. eks. jernoxyd. Meget gode resultater gir foreliggende fremgangsmåte ved anvendelse på en ved flotasjon erholdt mag-nesitt med et MgO-innhold over 85 pst. og et Fe203-innhold under 6 pst., og videre på mag-nesittiske utgangsmaterialer som kan være fremstilt ved andre oppredningsmetoder eller også uten oppredning, såfremt de oppfyller de ovenfor angitte utgangsbetingelser.

Brenningen av råmagnesitt i sjaktovn til sinter har lenge vært kjent og utført i stor skala. Vanligvis blir sinter av vanlig beskaffenhet, brent i en sjaktovn ved 1600—1800°C. Forslag i litteraturen om å heve denne temperatur til 2000°C er forblitt teori, sålenge man ikke har hatt en praktisk brukbar fremgangsmåte for å holde disse temperaturer fortløpende. I motsetning til disse kjente brennemetoder som ved et utgangsmateriale som i kjemisk sammensetning tilsvarer det ifølge oppfinnelsen, fører til et gjennomsnittlig periklastverrsnitt på ca. 20— 40[xm, arbeides ifølge oppfinnelsen med temperaturer på 2000 til 2250 °C og også høyere ved normal ovnkapasitet, hvilket fører til en økning av det gjennomsnittlige periklaskrystalltverr-snitt til minst 60 yim, og fortrinnsvis over 75 |im.

Et produkt som med hensyn til sine tek-niske egenskaper er sammenlignbart med foreliggende sinter ville være et smeltemagnesium-oxyd av tilsvarende sammensetning fremstilt i en elektrisk lysbueovn. Smelteprosessen beguns-tiger nemlig som bekjent krystallveksten av pe-riklas i særlig grad, idet størkningen av magne-siumoxyd fra den smelteflytende tilstand fore-går under dannelsen av særlig store periklas-krystaller. Dette produkt kjennetegnes følgelig også av den største tetthet, praktisk av en korn-porøsitet 0 mot fremstilling av et slikt høyverdig magnesiumoxydprodukt kan der imidlertid rei-ses en tungtveiende innvending at smeltefrem-gangsmåten såvel på grunn av den energi som er nødvendig, foruten også av apparativ hensyn til endeproduktet ville bli så dyrt at dette praktisk utelukker det som utgangsmateriale ved de ildfaste produkter som her er av interesse.

Foreliggende fremgangsmåte kan utføres praktisk på den måte at den under fremstillin-gen av ildfaste f6ringer eller stoffer, alltid nød-vendige oppredning av råmaterialet som det gås ut fra, altså utskillelsen av bestemte uønskede tilblandinger, skjer før høytemperaturbrennin-gen. Et produkt som er brent ved oa. 2000°C, lar seg ikke underkaste en etterfølgende oppred-ningsbehandling, da de enkelte faser ved diffu-sjon er gått slik over i hverandre at de motset-ter seg en adskillelse under anvendelse av kjente stortekniske prosesser. Man finner derfor at for-arbeidelsen av et ved flotasjonen erholdt utgangsmateriale eller andre likeledes før sinter-brenningen anvendbare oppredningsmetoder, som f. eks. synke-flyteprosesser, er særlig fordelaktig også av den nettopp anførte grunn.

Eksempel 1.

Som utgangsprodukt tjener en krystallinsk råmagnesitt som ved flotasjon er renset for uønskede følgeelementer. Sammensetningen av den floterte råmagnesitt, beregnet på glødetaps-fritt materiale, er følgende:

Denne råmagnesitt finmales på kjent vis, blandes med bindemidler og presses til briketter med valsepresser eller andre presser. Disse rå-magnesittbriketter innføres i en sjaktovn og i henhold til oppfinnelsen brennes de under anvendelse av oxygen istedenfor forbrenningsluft ved en temperatur på ca. 2200°C. Den ved denne fremgangsmåte dannede sinter, som utmerker seg ved særlig høy romvekt på 3,40 g/cms, en tilsynelatende porøsitet på 3,8 pst. og en midlere periklaskrystallstørrelse på 88 \ im, henholdsvis en maksimal periklaskrystallstørrelse på 317 |*m, findeles og underkastes en kornklassifisering. Derpå fremstillesStener av disse sinterkorn, som oppviser følgende kornfordeling:

Som bindemiddel anvendes 2 pst. svovelsyre med en tetthet på 26°Be og 2 pst. vann, idet pressetrykket utgjør 1100 kp/cm<2>. Disse kjemisk bundne stener, som kan være utført med eller uten blikkmantel respektive innerblikk, oppviser følgende egenskaper:

De i eksempel 1 beskrevne stener har i celleutførelse (utvendig og innvendig armerte stener) særlig i sideveggen på elektrolysebueovner og i herdede romsvegger på SM-ovner bevist sin overlegenhet over konvensjonelle stener av omtrent samme sammensetning i flere forsøk, idet holdbarhetsforbedringen i middel utgjorde ca. 20—40 pst.

Eksempel 2.

Den i eksempel 1 anførte blanding ble anvendt, men de formede stener ble etter tørre-prosessen brent i en tunnelovn ved en temperatur på ca. 1650°C. Etter stenbrenningen blir stenene på i og for seg kjent vis tilsatt en fly-tende carbonbærer (f. eks. stenkulltjære). De brente stener oppviser før etterbehandlingen med carbonbærer følgende egenskaper:

Etter metning med carbonbæreren utgjør restporøsiteten nå bare ca. 0,9 volpst. De således fremstilte stener egner seg spesielt som kon-struksjonsmateriale for oxygenblåsekonvertere og har i disse aggregater gitt en tydelig mindre slitasjehurtighet enn konvensjonelle stener av omtrent samme sammensetning.

Eksempel 3.

Man går ut fra den i eksempel 1 fremstilte sintermagnesitt, men anvender til stenblandin-gen 10 pst. sintermagnesitt av kornstørrelse 0— 0,7 mm, krommalm av kornstørrelse 0,7—2,0 mm. De med utvendige og innvendige blikk forsynte kjemisk bundne stener har følgende egenskaper:

De i følge eksempel 3 fremstilte stener ble innbygget i hvelvet på en SM-ovn som ble dre-vet meget forsert under særlig høy oxygenan-vendelse, og har der i motsetning til konven sjonelle stener av lignende sammensetning gitt holdbarhetsforbedringer på 25—50 pst. Lignende gunstige resultater ble oppnådd i sideveggen på elektrolysebueovner.

Eksempel 4.

Som utgangsmateriale tjener ikke flotert råmagnesitt, særlig jernfattig, kryptokrystallinsk råmagnesitt. Denne råmagnesitt med en sammensetning, beregnet på glødetapfritt materiale: anbringes i grovstykkform i sjaktovnen og bren-ner ved temperaturer på 2100—2300°C under anvendelse av gassformig oxygen istedenfor forbrenningsluft. Egenskapene av den ifølge oppfinnelsen brente sinter, er følgende:

Fra den således fremstilte sintermagnesitt fremstilles brente og med carbon tilsatte stener på en måte analogt med den i eksempel 2. Stenene oppviser de nedenfor angitte egenskaper, idet prøvingen av stenene igjen ble utført på stenene før etterbehandling med carbonbæreren:

Restporøsiteten av de med carbonbærer et-terbehandlede stener utgjorde 1,1 volpst.

Anvendelsen av stenene fremstilt som be-skrevet, er, som flere forsøk har bevist, særlig fordelaktig i kaldovner og «LD»-digler.

I det følgende skal beskrives nok en metode for å bestemme det gjennomsnittlige periklas-krystalltverrsnitt, idet det bemerkes at begrepet «gjennomsnittlig tverrsnitt av periklaskrystal-lene» skal forståes som bestemt ved denne metode.

Bestemmelsen av midlere periklaskrystall-tverrsnitt som det vesentlige kjennetall for periklasstørrelsesfordelingen skjer for formålet foreliggende oppfinnelse ved flatmessige bedøm-melser av slip. For dette er metoden for utmåling av slip-mikrobilder med Teilchengrossenzåhlge-råt TGZ 3 (fra Carl Zeiss, Oberkochen, Wiirttem-berg, jfr. publikasjonen «Teilchengrossen-Ana-lysator» av Endter, Nr. 34-901-d fra dette fir-ma), ifølge metoden med sirkler med likt flate-innhold, egnet. Herunder måles de i slipet er-kjennbare enkeltkrystaller med midlere tverrsnitt på minst 1000, fortrinnsvis alt etter mate-rialet 2000—4000, og av disse resultater kan så alle vesentlige kjennetegn (samlet midlere krystalltverrsnitt, fordelingsbredde, etc.) utledes. Det er selvsagt også mulig å fremstille periklas-krystallfordelingen grafisk.

Det må merkes at de således funne tverr-snittsverdier ikke tilsvarer den sanne krystall-størrelse, slik som man ville få den ved måling av en haug av løst foreliggende partikler, men at man hver gang måler tilfeldig førte, plane snitt gjennom krystaller som ligger i fast sam-menføyning. Derved avviker de funne resultater i to henseender fra de samme forhold: a) Krystallene skjæres ikke, eller iallfall ytterst sjelden i det ekvivalentée kulesentrum, hvor-ved man i middel får ca. 20 pst. for lave verdier hvis man betrakter prøven i første til-nærmelse som kulemodell. b) Sannsynligheten for at en krystall treffes ved et tilfeldig ført, plant snitt som slipet

utgjør, er desto større jo større den tilsvarende krystall er (trefflateproblemet fra sannsynlighetslæren), hvorfor der også fin-nes desto høyere verdier jo større sprednin-gen av krystallfordelingen er. Uten innflytelse ville dette forhold bare være ved en ensartet kornstørrelse.

En omregning til de sanne forhold som bare tilnærmelsesvis er mulig for en kornstørrelse-fordeling etter metoden med klasseinndelingen med like avstander, er for den foretrukne sam-menlignende betraktning av resultatene, i det hele tatt ikke nødvendig.

Sinteren ifølge oppfinnelsen danner grunn-laget for nye ildfaste produkter. Med «grunnlag» menes at ved siden av sinteren kan også andre med denne forenlige stoffer være tilstede i produktet selv om de ikke utgjør det over-veiende. Her skal spesielt nevnes krommalm inn-til 30 vektpst. eller den tilsvarende mengde kromoxyd. Da den foreliggende sinter utgjør et høyverdig produkt har tilsetninger bare noen hensikt når de ikke fører til en kvalitetsnedset-telse.

Claims (3)

1. Ildfast produkt som sintermasse, stampemasse eller formlegemer, på magnesiumoxydbasis, karakterisert ved at den som grunnlag dannende sinter med et MgO-innhold på minst 85 pst. og et Fe2 03 -innhold på høyst 6 pst., fortrinnsvis høyst 4,5 pst., ved en porøsi-tet på høyst 7 pst. og fortrinnsvis høyst 4 pst., har en krystallinsk struktur med et midlere peri-klaskrystalltverrsnitt på minst 60 ycm, og fortrinnsvis minst 75 ycm.

2. Produkt ifølge krav 1, spesielt formlegemer, karakterisert ved et i og for seg kjent innhold av krommalm eller kromoxyd i en mengde på høyst 30 vektpst. krommalm, respektive den ekvivalente mengde kromoxyd.

3. Fremgangsmåte ved fremstilling av en sinter ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at krystallinsk råmagnesitt med et MgO-innhold på minst 85 pst., fortrinnsvis 90 pst., et Fe2 03 -innhold på høyst 6 pst., fortrinnsvis høyst 4,5 pst., alt beregnet på glødetapsfritt materiale, eller et forprodukt erholdt fra en slik råmagnesitt ved forbrenning, brennes i sjaktovn ved temperaturer på minst 1900°C, og fortrinnsvis over 2100°C, hvilket oppnåes ved til-fø rsel av oxygen.