DD228240A1

DD228240A1 - Feuerfeste, gebrannte formkoerper aus vorreagiertem korn

Info

Publication number: DD228240A1
Application number: DD26111284A
Authority: DD
Inventors: Manfred Eckert; Ilona Burock; Kerstin Bergmann
Original assignee: Bandstahlkombinat Matern Veb
Priority date: 1984-03-22
Filing date: 1984-03-22
Publication date: 1985-10-09
Also published as: DD228240B1

Abstract

Die Erfindung betrifft feuerfeste, gebrannte Formkoerper aus vorreagiertem Korn fuer die Zustellung von Stahlbehandlungsanlagen, vorrangig Entgasungsgefaessen. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Gefuegeelastizitaet von Schmelzkornsteinen bei gleichbleibenden physikalischen und thermochemischen Eigenschaften. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess durch die Anwendung einer neuartigen Versatzstruktur geloest. Als Hauptrohstoffkomponente wird wie bei konventionellen Schmelzkornsteinen Periklas-Chromit-Schmelzmaterial verwendet, das aber ausschliesslich im grobkoernigen Bereich eingesetzt wird. Die Verbesserung der Gefuegeelastizitaet wird durch Unterbrechung des starren Einkomponentensystems erreicht, indem als Feinstkomponente ein ebenfalls vorreagiertes aber einem anderen Ursprungstyp angehoerendes Korn dient.

Description

a) Titel

Feuerfeste, gebrannte Formkörper aus vorreagiertem Korn

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft feuerfeste, gebrannte Steine aus vorreagiertem Periklas-Chromit-Material, die hohen Belastungen hinsichtlich thermischer Beanspruchung, Schlackenangriff und Temperaturwechsel gerecht werden und damit für die Zustellung von Stahlbehandlungsanlagen, vorrangig Entgasungsgefäßen, geeignet sind.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Infolge verschärfter Betriebsbedingungen bei der Stahlerzeugung sind in den letzten Oahren auch die Anforderungen an das feuerfeste Zustellungsmaterial erheblich gestiegen· Zur Herstellung solcher hochwertigen basischen Steine, deren wesentliches Qualitätsmerkmal gegenüber konventionellen Steinen die direkte Bindung zwischen Periklas- und Chromitteilchen darstellt, liegen zahlreiche technische Lösungen vor. Oe nach vorherrschendem Beanspruchungstyp

beruhen diese Lösungen auf dem Einsatz verschiedenartiger Cr₂O₃- und MgO-Träger. Das können Sintermagnesite und Chromerze bzw. Chromerzkonzentrate als Einzelkoraponenten oder ein durch gemeinsames Sintern (Mischsinter) oder Schmelzen (Schmelzkorn) beider Einzelkomponenten erhaltenes bereits vorreagiertes Material sein. Da die Herausbildung guter Direktbindungskontakte die Anwendung hoher Brenntemperaturen erfordert, werden besondere

Anforderungen an die Reinheit der Rohstoffe gestellt. Folglich gelangen in der Praxis vorwiegend synthetische Sintermagnesia sowie eisen- und silikatarme Chromerze zum Einsatz.

Während bei Erzeugnissen, die aus Mischungen der Einzelkomponenten, Sintermagnesia und Chromerz bestehen, die für die Direktbindung erforderlichen hohen Temperaturen mit dem Steinbrand zugeführt werden, werden bei Verwendung von vorreagiertem Material die zur Herausbildung von Direktbindungskontakten notwendigen Festkörperreaktionen zwischen Periklas und Chromit bereits in den Rohstoff verlagert· Der Einfluß der Silikate beim Steinbrand sowie unter Einsatzbedingungen wird somit verringert.

Diese Steine zeichnen sich gegenüber den aus Einzelkomponenten hergestellten durch sehr gute thermochemische Stabilität, hohe Volumenbeständigkeit und hohe Dichte aus. Sie sind aber empfindlich gegen Spannungsschwankungen (z.B. Temperaturwechsel) .

In der. DE-EB 2209 536 werden feuerfeste Gegenstände, bestehend aus einer Mischung aus weniger als 4 % SiO₂ enthaltendem Chromitkern chemischer Qualität, stark gebranntem

Magnesiakern und,im wesentlichen ausgeschmolzenen und wieder erstarrtem Chromit chemischer. Qualität und stark gebranntem Magnesit zusammengesetzten Schmelzkorn, beschrieben. Der Nachteil der aus Sintermagnesia und Chromerz zusammengesetzten Erzeugnisse besteht in der weniger guten Volumen- und Schlackenbeständigkeit. Die aus Rohstoffkombinationen von Schmelzkorn oder Mischsinter mit Sintermagnesia und/ oder einem Cr_?0_-Träger zusammengesetzten Steine zeigen aber gegenüber den aus 100 % eines vorreagierten Materials bestehenden Produkten in bestimmten Eigenschaften, wie der Volumenbeständigkeit und der thermochemischen Stabilität noch Nachteile.

Bekannte Erzeugnisse, die als Zustellungsmaterial für Stahlentgasungsgefäße verwendet werden, bestehen aus 100 % Periklas-Chromit-Schmelzkorn. Damit weisen sie aber Mangel in Bezug auf Gefügeelastizität und Temperaturwechselbeständigkeit auf. Das Einkomponentensystem ist nicht in der Lage,

auftretende Spannungsschwankungen in hinreichendem Maße' auszugleichen. Dadurch kommt es zu vorzeitigem Verschleiß infolge Abschalens des Zustellungsmaterials. In der DE-EB 2350 662 wird ein Material zur Herstellung von ff Steinen bestehend aus Magnesia, handelsüblich reinem Chromoxid, einem minimalen Anteil Kieselerde und einem geschmolzenen oder gesinterten Gemisch aus grobkörnigem Magnesia oder Chromerz, und dessen Herstellung beschrieben.

Analog wird in der AT-EB 353 154 ein Material für die Herstellung von ff Steinen beschrieben, das sich aus einem Einkomponentensystem (Schmelzkorn oder Mischsinter), in grober und mittlerer Fraktion sowie reinem Magnesia und reinem Chromoxid in feinster Fraktion zusammensetzt. Diese erwähnten Kombinationen von Schmelzkorn mit aktiv reagierender Sintermagnesia und/oder einem CrpO,-Trager bewirken zwar eine deutliche Erhöhung des Spannungsausgleichsvermögens, führen aber zur Verringerung der Volumenbeständigkeit und der thermochernischen Stabilität.

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, basische feuerfeste Formkörper mit allseitig optimal ausgebildeten physikalischen und thermomechanischen Eigenschaften, vorzugsweise für die Zustellung von Stahlentgasungsgefäßen, zu erhalten·

^e) Darlegung des Wesens aer Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Anwendung einer neuartigen Versatzstruktur die Gefügeelastizität und Temperaturwechselbeständigkeit konventioneller Schmelzkornsteine zu verbessern, ohne daß andere Eigenschaften negativ beeinflußt werden·

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die für den Ausgleich von Gefügespannungen notwendige Unterbrechung des Einkomponentensystems (Schmelzkorn) durch ein Material erfolgt, welches vorwiegend aus einem ebenfalls vorreagierten, aber einem anderen Ursprungstyp angehörenden

Korn (Mischsinter) besteht. Bedingt durch den Herstellungsprozeß reagiert Mischsinter beim Steinbrand sowie beim Einsatz der Steine aktiver als Schmelzkorn, aber wesentlich träger als die Einzelkomponenten Sintermagnesia und Chromerz. Eine optimale Aktivierung, als entscheidender Faktor für den späteren Spannungsausgleich, wird hauptsächlich durch zwei Maßnahmen erreicht. Zum einen wird der Mischsinter in Form von Feinstkorn in die Mischung eingebracht, um eine möglichst große Reaktionsfläche zu schaffen. Zum anderen wird zusätzlich ebenfalls fein aufgemahlene Sintermagnesia beigemengt. Das Verhältnis zwischen Mischsinter und Sintertnagnesia sollte etwa 2:1 betragen· Beide Komponenten können gemeinsam oder einzeln vermählen und dosiert werden. Die obere Korngrenze der aus beiden Materialien bestehenden Feinstkomponente liegt bei 0,1 mm. Etwa 80 Masse % sollten kleiner als 0,063 mm sein· Das Grobkorn besteht vollständig aus Schmelzkorn und nimmt etwa 60 - 80 Masse % des Versatzes ein. Seine Korngröße beträgt 0,1 bis etwa 3 mm. Davon wiederum sollten mindestens 40 Masse % größer als 1 mm sein. Als Hauptrohstoff sind alle Periklas-Chromit-Schmelzmaterialien geeignet, die mindestens 15 % Cr₂O₃ und weniger als 3 % SiOp enthalten. Gleiche Anforderungen werden an den Mischsinter gestellt. Der MgO-Gehalt der Sintermagnesia sollte mindestens 94 % betragen.

Feuerfeste basische Formkörper im Sinne der Erfindung besitzen dieselben Vorzöge wie vollständig aus Periklas-

Chromit-Schmelzkorn prodzierte Steine, sind aber darüberhinaus durch ein hohes Spannungsausgleichsvermögen charakterisiert, was sich besonders in einer sehr guten Temperaturwechselbeständigkeit äußert. Folglich wird mit der Herstellung erfindungsgemäßer Formkörper der Hauptmangel konventioneller Schmelzkornsteine abgebaut.

f) Ausführunqsbeispiel

Im folgenden Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert:

Für die Herstellung von Steinen gemäß Erfindung werden drei

verschiedene Rohstofftypen, Periklas-Ch ro mit-Schmelzkο rn, Periklas-Chromit-Mischsinter und MgO-Sinter, benötigt. Diese Rohstoffe gelangen in Anteilen von 70 Masse % Schmelzkorn, 20 Masse % Mischsinter und 10 Masse % MgO-Sinter zum Einsatz.

Die Preßmischungen werden aus ca. 70 Masse % Grobkorn grosser 0,1 mm und ca. 30 Masse % Feinkorn kleiner 0,1 mm unter Zugabe bekannter hydraulischer Bindemittel zusammengestellt. Das Grobkorn besteht zu 100 % aus Schmelzkorn, welches bis auf eine Maximalkorngröße von 3 mm zerkleinert wurde und mindestens 50 Masse % im Bereich 1 - 3 mm enthält und mindestens 80 Masse % größer 0,1 mm. Die als Feinstkomponente dienenden Rohstoffe Mischsinter und Sintermagnesia werden einzeln vermählen, bis ca. 80 Masse % des Materials kleiner 0,063 mm sind. Der Feinstanteil besteht aus allen drei Rohstoff typen, wobei das Verhältnis zwischen Mischsinter und MgO-Sinter 2:1 beträgt«

Die Preßmischungen werden zu Formkörpern verarbeitet und nach ausreichender Trocknung bei einer Brenntemperatur von 1750⁰C gebrannt.

Die nach'beschriebener Methode hergestellten Periklas-Chromit-Steine enthalten ca. 60 % MgO und ca. 18 % Cr₂O₃ und weisen folgende physikalische ur>d thermomechanisch^ Eigenschaften auf:

Rohdichte 3,15 - 3,25 %

offene Porosität 16 - 18 %

Druckfestigkeit bei Raumtemperatur 45 - 75 MPa Heißbiegebruchfestigkeit bei

1500⁰C 2,5 - 5,0 MPa

Temperaturwechselbeständigkeit bei 950°C 8-10 Wasserabschreckungen

Claims

Patentansprüche

1. Feuerfester, gebrannter Formkörper aus vorreagiertem Periklas-Chromit-Material unter Zusatz von MgO-Sinter dadurch gekennzeichnet, daß sich das vorreagierte Material aus einer Kombination von Schmelzkorn und Mischsinter zusammensetzt, wobei Schmelzkorn den Hauptanteil bildet und im Körnungsbereich bis 4 mm, vorzugsweise 0,1-3 mm, und der Feinstanteil, bestehend aus einer Mischung einzeln oder gemeinsam vermahlenem Mischsinter und MgO-Sinter im Verhältnis 2:1, kleiner 0,1 mm, vorzugsweise kleiner 0,063 mm, eingesetzt wird.
2. Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt. 1 dadurch gekennzeichnet, daß das vo'rreagierte Material mindestens 15 %, vorzugsweise 17 - 22 %, Cr₂O₃ und weniger als 3 %, vorzugsweise 1,5 - 2,5 %, SiO₂ enthält·
3. Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt. 1 dadurch gekennzeichnet, daß der reaktionsaktive MgO-Sinter mindestens 94 %, vorzugsweise mehr als 98 %, MgO enthält«

Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt. 1 dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Preßmischung aus mindestens 50 Masse %, vorzugsweise 60 - 80 Masse % Grobkorn und höchstens 50 Masse %, vorzugsweise 40 - 20 Masse %, Feinstkorn besteht»
5. Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt„ 1-4 dadurch

gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an Schmelzkorn in

Preßmischung mindestens 50 Masse %, vorzugsweise 60 - 80 Masse %, beträgto

Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt. 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 80 Masse %, vorzugsweise 90 Masse %, des eingesetzten Schmelzkorns im Körnungsbereich 0,1 - 3 mm liegen.
7. Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt. 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Grobkornkomponente
(0,1 - 3 mm) zu mindestens 40 Masse %, vorzugsweise 55 65 Masse %, im Bereich zwischen 1 - 3 mm liegt.
8. Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt. 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Feinstkomponente zu
mindestens 60 Masse %, vorzugsweise 70 - 90 Masse %, kleiner 0 ,063 mm ist»
9. Feuerfester, gebrannter Formkörper nach Pkt. 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper bei einer Brenntemperatur von mindestens 1600 C gebrannt werden.