DE3127183C2

DE3127183C2 - Metallschmelzen-Rinneneinheit, insbesondere für Hochöfen

Info

Publication number: DE3127183C2
Application number: DE3127183A
Authority: DE
Inventors: Micheal D. Ellwood City Pa. LaBate
Original assignee: Individual
Current assignee: Labate Micheal Donald Ellwood City Pa Us Beck
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1984-10-25
Also published as: GB2094952A; GB2094952B; DE3127183A1; US4350325A; CA1154250A

Abstract

Eine Metallschmelzenrinne besteht aus mehreren baukastenartig zusammensetzbaren Einheiten (10), deren jede einen länglichen trogartigen Körper mit einer Basis (13) und beabstandeten parallelen aufrechtstehenden Seitenteilen (11, 12) aufweist, wobei die Rinneneinheit (10) eine vielschichtige, durch physikalische Kraft zusammengebundene Masse ist und jede Schicht (17, 18, 19) eine unterschiedliche Dichte mit einer bekannten vorbestimmten Lebensdauer aufweist, wenn sie der Metallschmelze ausgesetzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metallschmelzen-Rinneneinheit der im Überbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art, wie sie aus der DE-OS 15 598 bekannt ist, in der vor allem ein Verfahren zum Reparieren einer solchen Rinneneinheit durch Einfüllen, Verdichten und Wärmeaushärten einer oder mehrerer verschiedener Auskleidungsschichten beschrieben ist.

Aus der US-PS 40 39 172 ist eine Metallschmelzenrinne aus einer Masse von feuerfestem Material bekannt, die unter dem Einfluß physikalischer Kraft mit Metallverstärkungsteilen darin gebunden ist, wobei das feuerfeste Material aus den für herkömmliche Ofensteine brauchbaren Materialien, wie z. B.Ton, gewählt ist. Die Metaüverstärkung enthält miteinander verschweißic flache Stangen und Winkelstücke zur Bildung eines Verstärkungsgerüsts, in welchem das Formmaterial angebracht und der physikalischen Kraft ausgesetzt wird. Man verwendet eine Form zur Aufnahme des Verstärkungsgerüsts und des Formmaterials während der Verdichtung des Materials zu einer fest gebundenen Masse einer durch und durch gleichmäßigen Dichte.

Bei der in der US-PS 31 74 739 offenbarten Metallschmelzenrinne enthält eine Mctallhülle eine feuerfeste Auskleidung, die aus einer dauerhaften monolithischen Schicht gebildet ist, wobei eine halbdauerhafte Schicht über der monolithischen Schicht mit Ausnahme deren Auslaß- oder Nasenendes liegt. Die hulbdaucrhaftc Schicht ist aus Magnesit oder Dolomit gebildet. Das Neue in dieser US-PS bezieht sich auf eine am Auslaßende der Rinne gebildete Nase aus einem feuerfesten Stoff, wie z. B. Orenton, zerkleinerten Ofensteinen und Schwarzpech mit Wasser zur Bildung eines Mörtels, die als Ende oder Nase über der monolithischen Schicht und der halbdaucrhaften Schicht der Rinne aufgebracht ist. Die Anordnung nach dieser US-PS enthält daher die Mctailhüile, die zwei Schichten aus geeignetem Ma^erial. die nicht kompaktiert sind, und zusätzlich die aus dem das Schwarzpech enthaltenden Auflagematerial gebildete Nase.

Die US-PS 36 00 480 bezieht sich auf ein Verfahren zur Reparatur von Rinnen und offenbart auch eine Rinnc, Lei der die mit dem Metall in Berührung kommende oberste Fläche, die dort als Innenauskleidung bezeichnet ist. aus einer Zusammensetzung aus Kohlenstoff und Ton gebildet ist. während die sog. äußere Auskleidung aus .Siliziumkarbidsteinen besteht, wobei die gesamte trogartige Form eine Basis aus noch einem anderen Material aufweist. Das Neue in dieser US-PS bezieht sich auf eine Aufiragmasse, die auf einen verschlissenen Teil der Innenauskleidung aus Kohlenstoff und Ton aufgebracht wird, wobei das anschließend verkokte Auftragsmaterial aus einer Mischung von Pechteilchen und Kohlenstoffteilchen, z. B. feinem Koks und Pech, besteht, die in der US-PS als die höchste Dichte erzeugend erwähnt sind. Der offenbarte Rinnenaufbau ist von gleichmäßiger Dichte, da er nicht durch besondere Kräfte kompakjo licrt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metallschmelzen-Rinneneinheit der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, deren noch brauchbare Lebensdauer im Lauf der Verwendungszyklen leicht beur-J5 teilbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sine ir; den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß besteht also die insbesondere in Verbindung mit einem Hochofen verwendbare Metallschmclzcn-Rinnencinheit aus Schichten aus feuerfestem Material, das aus den für herkömmliche Ofensteine ver- «5 wendbaren Materialien, wie z. B. Ton, gewählt ist. und aus einem geeigneten Bindemittel, wobei jede der übereinanderliegenden Schichten eine trogartige Querschnittsform und eine jeweils unterschiedliche Dichte aufweist, und zwar die erste oder unterste Schicht zur größten Dichte kompaktiert ist und die folgenden Schichten darauf zu fortschreitend geringeren Dichten kouipaktiertsind.

Die crfindungsgemaßc Metallschmelzen-Rinneneinheit weist die aufeinanderfolgenden Schichten aus kompaktierten Materialien unterschiedlicher Dichten ohne Kohlenstoff oder Pech in irgendeiner der Schichten auf, da solche Materialien die gewünschten Dichten der Schichten der Metallschmelzenrinne beeinträchtigen wurden.

bo Die bekannten Rinnen sind dagegen praktisch von gleichmäßiger Dichte und werden mit der Ausnahme der US-PS 40 39 172 unter Wärmecinfluß gebildet, wie es bisher in der Technik der Bildung von feuerfesten Teilen üblich war.

Die Erfindung ergibt eine Rinne zur Aufnahme und

Führung einer Metallschmelze von einem Hochofen od. dgl., die aus vorgefertigten lÜnhciten gebildet ist, die iibcrcinanderlicficndc Schichten aus feuerfestem Mate-

ial bekannter, aber unterschiedlicher Dichten auiweien. die zur Bildung einer gewünschten Form kompakiert sind. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Rinlcneinheiten bei der Gestaltung eines gewünschten Jtrömungsweges auf einer Gießbühne ermöglicht eine asche und verhältnismäßig leichte Bildung der vollstäniigen Metallschmelzenrinne, deren Vielfachschiehten- ;inheiten ohne weiteres ihren Verschleißgrad und die ■estliche bekannte Lebensdauer nach jedem Metallächmelzendurchlauf aufgrund der unterschiedlichen sichtbaren Eigenschaften der Schichten aus feuerfestem Material mit unterschiedlichen Dichten zeigen.

Man sieht so, daß die Verwendung der hier offenbarten vorgefertigten Vielfschdichte-Metallsehmclzen-Rinneneinheiten und die Sichtbestimmung ihres Vcrschleißzustandes, die durch ihren besonderen Aufbau ermöglicht ist das Auswechseln einzelner Einheiten eines vollständigen Rinnenmusters auf einer Gießbühne je nach Bedarf zwischen den Gießzyklen zur Sicherung der Aufrechterhaltung einer gewünschten Metallhalte- und -fühningsrinne für einen ganzen Kietallschmelzenguß zuläßt.

Beim bevorzugten Ausiührungsbeispicl der Erfindung wird das Material der Metallschmelzenrinne zur gewünschten Form durch Stampfen oder Zusammenpressen zu einem aus nach und nach gestampften oder gepreßten Schichten aufgebauten Körper gebracht. Durch Beibehalten einer gewünschten Form der Rinne kann eine harte feuerfeste Decklage zur Abdeckung der Rinne und der darin befindlichen Metallschmelze und dadurch zum Einschluß des Rauchs und der Flammen verwendet werden, die normalerweise mit der bewegten Metallschmelze verbunden sind, so daß sie an beabstandeten Punkten in praktischer Weise unter Vermeidung einer Luftverschmutzung erfaßt werden können. J5

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine Perspeklivdarstcllung mehrerer an ihren Enden zusammengesetzter, baukastenförmig zueinander passender Rinneneinheiten, wobei Teile einer der Einheiten weggebrochen und im Querschnitt dargestellt

Fig. 2 eine Seitenansicht einer der Rinneneinheiten

nach Fig. 1;und ^4Γ>

Fig. 3 eine Gesamtdarstellung eiier Metallschmelzenrinne im Querschnitt, die in einer Gießbühne eingebettet ist, wobei die mehreren Schichten unterschiedlicher Dichten in der Rinneneinheit zusammen mit einer feuerfesten Abdeckplatte zum Abschluß der durch die Metallschmelzen-Rinnencinheiten gebildeten Metallschmelzen', inne dargestellt sind.

Man erkennt insbesondere in F i g. 1, daß ein Teil der Metallschmel/.enrinne aus einer Mehrzahl von baukastenartig zusammensetzbaren Rinneneinheiten gebildet Y, ist, deren jede allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist und unter Abstand im wesentlichen vertikale Seitenwände 11 und 12 sowie einen Boden 13 aufweist.

Wie die F i g. 1 und 3 zeigen, ist jede der Rinnenein- · bo heiten 10 so geformt, daß sie einen Trog 14 bildet, durch den Metallschmelze, wie z. B. Eisen von einem Hochofen oder Stahl von einem Siemens-Martinofen od. dgl., fließen kann. Die Rinnencinheitcn können von verschiedenen praktischem Größen sein, die sich zur Bewälti- *^r> gung des Metallstroms vom Abstichloch des Ofens eignen, und jede der baim astenurlig zusammensetzbaren Rinnencinheilen 10 ist vorzugsweise mit abgestuften Vorsprüngen 15 in Axialrichtung ausgebildet, die genau zu nach innen abgestuften Schultern 16 am entgegengesetzten Ende der benachbarten Rinneneinheit 10 passen. Die nach außen abgestuften Vorsprünge 15 und die nach innen abgestuften Schultern 16 sind am besten in F i g. 2 veranschaulicht, und anhand der F i g. 1 erkennt man. daß die Endenaneinanderreihung der baukastenförmigen Rinneneinheil 10 durch den gegenseitigen Flächeneingriff der abgestuften Vorsprünge 15 und der abgestuften Schultern 16 erhalten wird.

In F i g. 1 beobachtet man weiter, daß der am rechten Teil der F i g. 1 auftretende Querschnitt der Rinneneinheit 10 in übertriebenem Ausmaß die Ausbildung jeder der baukastenartig zusammensetzbaren Rinneneinheiten 10 aus einer Mehrzahl von Schichten 17,18 und 19 aus kompakticrtem feuerfesten Material zeigt, wobei die drei kompaktierten Schichten 17, 18 und 19 unterschiedliche Dichtegrade aufweisen, wii durch den Unterschied der Schraffur in der F i g. 1 angedeutet ist, und zwar ist dip. äußerste Schicht 17 zur größten Dichte kompaktieri. die Zwischenschicht 18 ^;'.. zu einer geringeren Dichte als der der äußersten Schieb' 17 kornpaktiert, und die innerste Schicht 19 ist zu einer geringeren Dichte als der Dichte der Zwischenschicht 18 kompakticrt.

Die K^mpaktierung der mehreren Schichten 17, 18 und 19 der Metallschmelzen-Rinneneinheit 10 durch physikalische Kraft, wie z. B. Stampfen oder Pressen, erzeugt eine fest gebundene Masse, die sich zur Bewahrung ihrer Form eignet und eine vorbestimmte Lebensdauererwartung aufweist, wenn sie dadurch fließende Metallschmelze hält und führt.

Man beobachtet in F i g. 1 außerdem, daß eine Mehrzahl von öffnungen 20 in den oberen parallelen Kanten der Rinneneinhciten 10 gebildet ist und daß Befestigungseinrichtungen mit keramischen Einsätzen 21. die eine allgemein U-förmige Gestalt aufweisen, in den Rinncneinheiien eingebettet sind, ösentragcnde Bolzen 22 sind in die oberen Enden der keramischen Einsätze 21 eingesetzt, die eine Bohrung mit Innengewinde aufweisen, so daß die einzelnen, baukastenförmig zusammensetzbaren Rinneneinheiten 10 ohne weiteres mit einer mechanischen Einrichtung gehalten und in Endenaneinanderreihung zum Zusammenbau einer gewünschten Bahn oder einer gewünschten Rinne für Metallschmelze angeordnet werden können.

In F i g. 3 weist die mit der Metallschmelze in Berührung kommende Oberfläche des Trogs 14 einen kolloidalen Graphitüberzug 23 auf, welcher kolloidale Graphit Submikronteilchengrößen-Graphit enthält, der in einer flüssigen Suspension auf die Innenoberfläche der inneren Schicht 19 der Rinneneinheit 10 aufgebracht ist. Die Darstellungen in den Figuren sind übertrieben und schraffiert, um die unterschiedlichen Kompaktierungsgradc der beschriebenen Schichten 17, 18 und anzudeuten, und man versteht, daß, obwohl Linien zwischen den mehreren Schichten 17,18 und 19 verschiedener Dichten gezeichnet sind, die tatsächliche Rinneneinhcit 10 aus den r'eichen feuerfesten Materialien, wie z. B. Ton, gestampft oder gepreßt und dann unter Wärmeeinwirkung zu einer gebundenen Masse mit den ge= wünschten mehreren Schichten unterschiedlicher Dichten gebunden ist.

Es wurde festgestellt, daß durch zunächst erfolgendes Kompaktiercn odci Stampfen oder anderes Zusammenbinden des Materials, aus dem die Rinneneinheiten 10 zu verschiedenen Dichtegraden gebildet werden, die Lebensdauer der Rinncneinheiten 10 und der gesamten,

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aus einer Mehrzahl solcher Einheilen gebildeten Rinnenbahn vorbestimmt werden kann, um sie an eine gewünschte Metalldurchströmdaucr anzupassen.

Eine geeignete feuerfeste Basismischung kann 81.5 Gew.% »Mulcoa brand«-Aluminiumoxid enthalten, das ^r, eine Mischung mit 60% Aluminiumoxid ist. Hier/u werden 13,5% Schamotte und 5% reines Aluminiumoxid (AIiOi) zugesetzt. Diese Mischung wird mit Phosphorsäure (H)PO4)-Lösung aus 50% Wasser und 50% Phosphorsäure mit den anderen Bestandteilen in einem in Verhältnis von 1,14:1 vereinigt. In diesem Beispiel werden 88 Gewichtsteile der Phosphorsäurelösung zu 100 Gewichtsteilen der oben erwähnten vermischten Materialien zugesetzt, um eine Trübe zu erzeugen, die sich zum Stampfen oder Pressen in Formen mit nachfolgen- r> dem Trocknen eignet. Eine andere Mischung wird in Rinnen zur Aufnahme von Schlacke am F.ndc eines Eisengusses verwendet. Auf Grund der erhöhten korrosiven Eigenschaften der Schlacke wird eine Mischung mit 46 Gew.% »Mulcoa brandw-Aluminiumoxid. 31.25% Siliziumkarbid. 10% pulverförmiger! reinen Graphit, 12,75% Schamotte zusammen mit Phosphorsäurclösung als Bindemittel im gleichen wie dem vorerwähnten Verhältnis verwendet. (Mischung: Phosphorsäurclösung = 100 :88). Bei der Herstellung der baukastcnförmig ein- r> setzbaren Rinneneinheit gemäß der Erfindung wird, um die gewünschte Gestalt zu sichern, eine Form verwendet, in der das vorgemischte Material angeordnet und in Schichten zur gewünschten Dichte jeder der Schichten vor dem Ausbacken Kimpaktiert wird. in

In Fig.3 sieht man. daß die Rinnencinhcit in einer Gießbühne Feingebettet ist und daß eine Abdeckplatte 24 dargestellt ist, von der mehrere zur Abdeckung der vollständigen Rinnen verwendet werden. Die Abdeckplatte 24 besteht aus einer Mischung von ähnlichen Feuerfestbasismaterialien wie denen der Rinnen, und zwar beispielsweise aus 77 Gew.% »rviulcua-brandti-reuerfestmischung mit 70% Aluminiumoxid, 9% gebrannter Ziegelschamotte mit 40% Aluminiumoxid, und 14% feuerfestem Zement. Dieser Mischung werden Phosphorsäure (HjPO«)-Lösung als Bindemittel und nichtrostende Stahlnadeln in einem Verhältnis von 64 g/l zugesetzt. Der Zusatz der nichtrostenden Stahlnadeln steigert die Festigkeit der Platte.

Die hier offenbarte, baukastenförmig einsctzbarc Rinneneinheit hat den zusätzlichen Vorteil der Schaffung eines wärmeleitenden Aufbaus, so daß die aus den Rinneneinheiten gebildeten Rinnen die Metallschmelze mit einem sehr geringen Tempcraturvcrlusi fördern, was zur raschen Strömung der Metallschmelze ohne w Verstopfung oder Ansätze beiträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Metailschmelzen-Rinneneinheit, insbesondere für Hochöfen, aus einem länglichen, trogartigen Körper aus einer feuerfesten Mischung mit einem Boden und beabstandeten, parallelen aufrechtstehenden Seitenteiler., wobei die Rinneneinheit aus einer durch physikalische Kraft gebundenen vielschichtigen feuerfesten Masse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten (17, 18, 19) von unterschiedlicher Dichte sind und beim Durchfluß von Metallschmelze eine bekannte vorbestimmte Lebensdauer haben.

2. Metallschmelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Mischung Ziegelschamotte und feuerfesten Zement enthält und die Masse im wesentlichen aus Aluminiumoxid. Schamotte und Phosphorsäure als Bindemittel bssteht.

3. MetaUschmeizen-Rinneneinhcii nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse Ton ist.

4. Metalischmelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Graphitüberzug (23) in die Metallaufi?*hmeberciche der Rinneneinheit (10) mit subkolloidaler Teilchengröße in einem flüssigen Träger eingebracht ist.

5. Metallschmelzen-Rinneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzten Lnden der Rinneneinheit (10). und zwar ein Ende nach innen (bei 16* und ein Ende nach außen (bei 15) abgestuft sind und damit in gegenseitigen Eingriff bringbare Formen für angrenzende Rinneneinheiten (10) unter axialer Ausrichtung und Anlage aufweisen.