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Title:
FIRE-RESISTANT SUBSTANCE AND METHOD FOR PRODUCING A FIRE-RESISTANT LINING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/034693
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fire-resistant substance and to a method for producing a fire-resistant lining. The fire-resistant substance contains an MgO sinter and up to 5 wt. % of a reducing agent selected from the group consisting of substances that contain carbon. The lining has several layers with decreasing quantities of reducing agents.

Inventors:
BUXBAUM FRANZ (AT)
ECKSTEIN WILFRIED (AT)
Application Number:
PCT/EP2001/012016
Publication Date:
May 02, 2002
Filing Date:
October 17, 2001
Export Citation:
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Assignee:
VEITSCH RADEX GMBH (AT)
BUXBAUM FRANZ (AT)
ECKSTEIN WILFRIED (AT)
International Classes:
B22D41/02; C04B35/01; C04B35/043; C04B35/66; C04B35/00; C21C5/44; F27D1/00; F27B3/14; F27D1/16; (IPC1-7): C04B35/66; C04B35/043; B22D41/02; F27D1/00
Foreign References:
GB956270A1964-04-22
US4049461A1977-09-20
GB995565A1965-06-16
US3222196A1965-12-07
US4799652A1989-01-24
US4829538A1989-05-09
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 199746, Derwent World Patents Index; Class L02, AN 1997-490270, XP002191753
Attorney, Agent or Firm:
Becker, Thomas U. (22 Turmstrasse Ratingen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bindemittelfreie feuerfeste Masse, die MgOSinter und bis zu 5 Gew.% mindestens eines Reduktionsmittels aus der Gruppe : Metalle, kohlenstoffhaltige Substanzen aufweist.
2. Masse nach Anspruch 1, bei der das Reduktionsmittel elementarer Kohlenstoff ist.
3. Masse nach Anspruch 1, bei der das Reduktionsmittel aus der Gruppe : Harze, Pech, Teer, organische Zusatzstoffe stammt.
4. Masse nach Anspruch 1, die ausschließlich aus MgOSinter und Reduktionsmittel besteht.
5. Masse nach Anspruch 1, deren MgOSinter einen Fe2O3 Gehalt > 1, 5 Gew.% aufweist.
6. Masse nach Anspruch 1, deren MgOSinter einen Fe2O3 Gehalt > 3 Gew.% aufweist.
7. Masse nach Anspruch 1, deren MgOSinter einen Feat Gehalt > 5 Gew.% aufweist.
8. Verfahren zur Erstellung einer feuerfesten Auskleidung eines metallurgischen Schmelzgefäßes in mehreren übereinanderliegenden Schichten, wobei nacheinander Massen gemäß Anspruch 1, jedoch mit jeweils abnehmenden Reduktionsmittelgehalten, aufgebracht werden.
Description:
Feuerfeste Masse und Verfahren zur Erstellung einer feuerfesten Auskleidung B e s c h r e i b u n g Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Masse sowie ein Verfahren zur Erstellung einer feuerfesten Auskleidung.

Herde von Elektroöfen werden vielfach mit trockenen Herdmassen zugestellt. Neben Massen auf Basis Sinterdolomit finden überwiegend Massen auf Basis MgO-Sinter Verwendung.

Im Stand der Technik wird der Korngrößenverteilung eine wesentliche Bedeutung bei der Verarbeitung der Masse und ihrer Verdichtbarkeit beigemessen.

Beim (oxidierenden) Anfahren eines Ofens, der mit einer neuen Masse zugestellt wurde, kommt es schnell zu einer keramischen Bindung der Masse. Die Auskleidung ist damit weitestgehend resistent sobald beispielsweise Schrott chargiert wird.

Die EP 0 214 882 BS beschreibt eine feuerfeste Ofenauskleidung, die aus mehreren Schichten aufgebaut ist, wobei die der Metallschmelze zugewandte Schicht im Betrieb vollständig sintern soll, während die dahinter liegenden Schichten, insbesondere die der Ofenwand zugewandte Schicht, allenfalls teilweise sintern soll, um nach Verschleiß der Auskleidung these leichter ausbrechen zu können.

Die feuerfeste Masse besteht aus feuerfesten anorganischen Teilchen, die in einem Bindemittel eingebettet sind. Die unterschiedlichen Sintereigenschaften der einzelnen Schichten werden über die Korngröße des feuerfesten anorganischen Materials eingestellt.

Mit der Erfindung soll eine feuerfeste keramische Masse, insbesondere Herdmasse zur Verfügung gestellt werden, deren Sinterverhalten definiert einstellbar ist, um zum Beispiel eine Herdauskleidung erstellen zu können, die unterschiedliches Sinterverhalten über ihre Dicke Aufweist.

Überraschend wurde festgestellt, da# die Masse dazu grundsätzlich nur zwei Komponenten (Bestandteile) umfassen muß, nämlich MgO-Sinter und ein Reduktionsmittel.

Die Verwendung eines Bindemittels ist erfindungsgemäß überflüssig. Der Auswahl bestimmter Korngrößen oder einer bestimmten Korngrößenverteilung fällt nur untergeordnete Bedeutung zu.

Danach betrifft die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform eine bindemittelfreie feuerfeste Masse, die MgO-Sinter und bis zu 5 Gew.-o mindestens eines Reduktionsmittels aus der Gruppe : Metalle, kohlenstoff- haltige Substanzen aufweist.

Es genügt, wie ausgeführt, die Masse ausschließlich aus MgO- Sinter und Reduktionsmittel, beispielsweise elementarem Kohlenstoff zu bilden. Neben MgO-Sinter kann das feuerfeste Matrixmaterial bei Bedarf auch andere feuerfeste Oxide wie Al O, TiS Fe O*, CaO oder dergleichen enthalten ; ebenso kann gebrannter Dolomit eingesetzt werden.

Über den Massenanteil des Reduktionsmittels innerhalb der (Herd) Masse läßt sich das Sinterverhalten der (Herd) Masse gezielt einstellen. Durch den Kohlenstoffzusatz (zum Beispiel als Graphit, Ruß, Petrolkoks) kommt es zu einer Reduktion des Di-calciumferrits im MgO-Sinter und es entstehen CaO und FeO.

FeO diffundiert in den Periklas (MgO-Sinter) und bildet Magnesiowüstit.

Durch eine Erhöhung des Kohlenstoffzusatzes läßt sich das Sinterverhalten stetig verringern.

Ein Zusatz reiner Metalle wie Si oder AI fördert die genannten Reduktionsvorgange ebenfalls, indem Sauerstoff verbraucht und die Versinterung der Masse verzögert wird. Andere Reduktionsmittel, insbesondere andere C-Träger wie Harze (z. B.

Phenolharz), Pech oder Zucker sind zumindest anteilig möglich.

Grundsätzlich sind solche Zusatzmittel einsetzbar, die als Reduktionsmittel wirken, sofern sie beziehungsweise daraus entstehende Reaktionsprodukte nicht zu Effekten führen, die dem Ziel der Erfindung entgegenstehen. Solche nachteiligen Effekte wären die Forderung der Versinterung der Masse oder die Verringerung ihrer Feuerfestigkeit (zum Beispiel durch <BR> <BR> <BR> Schmelzphasenbildung). Natriumsulfat als Reduktionsmittel wurde zur Beispiel zu nicht erwünschtem Natriumoxid als Zersetzungs- produkt führen.

Die nachstehende Tabelle zeigt die Kalkdruckfestigkeiten nach einem reduzierenden Brand bei 1.600 OC in N/mm"für Herdmassen der vorgenannten Art aus MgO-Sinter (Korngroße : bis 8 mm) und unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten, und zwar in Form von Graphit, nach einem oxidierenden Vorbrand bei 1.300 °G. Kohlenstoffgehalt Kalkdruckfestigkeit 0 % 46,6 1 % 44,1 2 % 42,4 3 % 35, 8 4 % 27,9 5 % 20,9 Im Gegensatz zur Lehre der EP 0 214 882 B1 wird auf die Zugabe eines Bindemittels gezielt verzichtet. Die beschriebenen Effekte treten unabhängig von der gewählten Korngröße des MgO- Sinters auf. Diese kann auch < 5mm sein. Mit anderen Worten : Ausgehend von ein und derselben Grundmasse (MgO-Sinter) lassen sich Herdmassen mit unterschiedlichem Sinterverhalten ausschließlich durch Auswahl und Einstellung der Menge des zugegebenen Reduktionsmittels herstellen.

Auf diese Weise kann eine feuerfeste Auskleidung in mehreren Schichten zugestellt werden, wobei nacheinander Massen der vorgenannten Art eingesetzt werden, jedoch mit jeweils sinkenden Reduktionsmittel-Anteilen. Während die erste Schicht beispielsweise aus einer Masse mit 5 Gew.-o Kohlenstoff besteht, reduziert sich der Kohlenstoffgehalt der anschließend auf diese erste Schicht beziehungsweise nachfolgende Schichten aufgetragenen weiteren Schichten auf beispielsweise 0, 5 % in der zuletzt aufgebrachten, in der Anwendung der Metallschmelze benachbarten Schicht.

Während der Kohlenstoff dieser zuletzt aufgetragenen Schicht mit geringstem Kohlenstoffgehalt bei Inbetriebnahme des Ofens (an der Feuerseite) wenige cm tief ausbrennt, so daß in dieser Schicht eine nahezu vollständige Versinterung wie bei herkömmlichen Herdmassen erreicht wird, wird der Sintergrad der dahinterliegenden Schichten (mit steigendem Kohlenstoffgehalt) zunehmend verringert, so daß beispielsweise die äußere, dem Metallmantel des Ofens benachbarte Schicht auch nach längerer Einsatzzeit mürbe bleibt und nur geringfügig versintert ist, was das Ausbrechen der Auskleidung im Reparatur-oder Ersatzfall erheblich begünstigt.

Es können unterschiedliche MgO-Sinter eingesetzt werden.

Aufgrund des beschriebenen Chemismus eignen sich insbesondere auch MgO-Sinter mit höheren Eisengehalten (chemische Analyse), die bisher nur bedingt einsetzbar waren.

Nach einer Ausführungsform werden deshalb MgO-Sinter mit einem FesOT-Gehalt > 1, 5 oder > 3 Gew.-%, nach einer weiteren Ausführungsform MgO-Sinter mit einem Fe^O^-Gehalt > 5 Gew.-% vorgeschlagen.

Ausgedrückt als Mineralparagenese entspricht dies einem C=F- Gehalt von ca. 4 Gew.-% beziehungsweise 6 Gew.-%.

Der Kohlenstoff kann als Graphit, Ruß oder dergleichen zugesetzt werden. In jedem Fall ist eine homogene Vermischung mit dem Sinterkorn anzustreben. Die Korngröße des Kohlenstoffs kann < 200 jam betragen, nach einer Ausführungsform < 100 pm.