Feuerfeste, gasdurchlässige Baukörper

Abstract

 Die feuerfesten Baukörper, die zum Einblasen von Gasen in Metallbehandlungsgefässe durch deren Auskleidung hindurch verwendet werden, bestehen aus wenigstens zwei aneinanderliegenden Segmenten, welche einen Kern aus feuerfestem Material aufweisen. Die Segmente sind zumindest auf allen ihren Längsseiten mit einem gasdichten Ueberzug versehen. Der Ueberzug kann aus Metallblech bestehen, welches eventuell mit Rillen, Riegeln oder Wellen versehen ist. Zwischen den Segmenten sind gegebenenfalls Distanzhalter, in der Form von Metallstreifen, Drähten oder Stahlwolle, eingebettet. Der gasdichte Ueberzug kann auch aus einer Farbe, insbesondere einer Metall- oder KeramikFarbe bestehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft feuerfeste, gasdurchlässige Baukörper Zum Einblasen von Gasen in Metallbehandlungsgefässe, durch deren Auskleidung hindurch.

[0002] Die zum Roheisenfrischen dienenden Sauerstoffaufblas-Verfahren, wurden neuerdings in metallurgischer Hinsicht dahingehend verbessert, dass durch den Konverterboden Sekundärgase, wie Stickstoff oder Argon, gesteuert eingeblasen werden. Auch bei Sauerstoff-Bodenblasverfahren sowie in Metallbehandlungsgefässen, wie etwa Ofenpfannen, Entschwefelungspfannen u. dgl., kommt das Einblasen von Gasen in das Metallbad durch den Gefässboden oder die Auskleidung der Gefässwände hindurch in Betracht.

[0003] An die in die Auskleidung des Gefässes einzusetzenden gasdurchlässigen Steine wird die Forderung gestellt, dass ihre Haltbarkeit derjenigen der übrigen feuerfesten Auskleidung entspricht, da ein Auswechseln verschlissener Gasdurchblassteine im heissen Zustand schwierig ist. Ferner soll die Gaseinleitung sowohl kontinuierlich als insbesondere auch diskontinuierlich möglich sein, d.h. das Gefäss soll auch ohne Gaseinleitung betreibbar sein und nach dem Wiedereinschalten der Gaszufuhr sollen die Steine in unveränderter Weise gasdurchlässig sein. Ausserdem soll die Gasdurchlässigkeit der Steine über ihre Gebrauchsdauer, d.h. über eine ganze Ofenreise, im wesentlichen gleich bleiben.

[0004] In der Patentanmeldung LU 81.208 hat die Anmelderin eine zum Einsetzen in den Boden eines Metallbehandlungsgefässes bestimmte Vorrichtung zum Einblasen eines Behandlungsgases in ein Metallbad aufgezeigt, welche eine gute Haltbarkeit besitzt und das Einblasen der gewünschten Gasmengen gestattet. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen in einem feuerfesten, gasdurchlässigen Baukörper, wobei in das feuerfeste Material in axialer Richtung eine Mehrzahl von ebenen, gewellten, rohrförmigen oder drahtförmigen metallischen Trenngliedern von geringer Wandstärke eingebettet ist. Nach einer Ausführungsform besteht dieser Baukörper aus Stahlblechen und S_eg-Nenten oder Streifen aus feuerfestem Material in abwechselnder Anordnung.

[0005] Da zur Herstellung solcher Baukörper ein vorgefertigter Block aus feuerfestem Material in die erforderlichen Streifen oder Segmente zerschnitten werden muss, ist das ein sehr aufwendiges Verfahren. Durch Verpressen von feuerfestem Material hergestellte Segmente sind, bedingt durch ihre geringe Dicke und grosse Länge, nicht hinreichend handhabungsfähig und verziehen sich, falls sie einem Steinbrand unterworfen werden.

[0006] In den Patentanmeldungen LU 82.552, LU 82.553 und LU 82.554 hat die Anmelderin die feuerfesten Baukörper dahingehend verbessert, dass die Segnente in Pressformen hergestellt werden, wobei Metall-Lagen mit den feuerfesten Material mitverpresst werden. Die aneinandergrenzenden Längsflächen der Segmente können dabei mit glatter oder mit profilierter, z.B. gewellter oder gerillter Oberfläche ausgebildet sein.

[0007] Beim Zusammenbau der mit profilierten Metallauflagen versehenen Segmente entstehen im Baukörper Fugen, Kanäle, usw. durch welche der Gaszugang erfolgt, wobei die profilierten Längsflächen sowohl an einer glatten, als auch an einer profilierten Längsfläche des Nachbarsegments anliegen können. Die anliegende Längsfläche des Nachbarsegments kann ihrerseits mit einer mitverpressten Metallauflage versehen sein oder sie kann auflagenfrei sein. Auch können in einzelne Segmente mitverpresste Paare von aneinanderliegenden Metalleinlagen, z.B. Blechplatten, eingebettet werden. Dabei können zwischen den Metallplatten eines Einlagenpaares Distanzhalter angeordnet sein. Feuerfeste Baukörper der soeben beschriebenen Art arbeiten zufriedenstellend, wenn man als Spülgas Argon oder Stickstoff verwendet. Leider ist Argon ein sehr teures Gas. Reiner Stickstoff ist zwar billiger, löst sich aber bei hohen Temperaturen im flüssigen Stahl, was nachteilige Wirkungen auf die Stahlgüte mit sich bringt.

[0008] Die Anmelderin hat demzufolge Versuche unternommen andere Gase, wie beispielsweise Kohlendioxyd, durch die Blassteine in den Konverter einzublasen, wobei ein schneller Verschleiss der feuerfesten Steine festgestellt werden musste und wobei die feuerfeste Masse schon nach wenigen Chargen zerkrümelte. Ausserdem wurde festgestellt, dass die Zersetzung des feuerfesten Materials vornehmlich von der warmen Seite des Baukörpers her erfolgt. Die dort herrschende Temperatur bewirkt scheinbar Reaktionen wie CO₂+ C . 2 C0, wobei das C-Atom aus dem kohlenstoffhaltigen Bindemittel der feuerfesten Masse stammt. Daneben wird angenommen, dass auch Reaktionen wie C0₂ + MgO = MgC0₃ ablaufen. Auch dies könnte das ZerkrUmeln der Steinmasse erklären.

[0009] Das Ziel der Erfindung besteht darin feuerfeste, gasdurchlässige, aus Segmenten bestehende Baukörper vorzuschlagen, deren Segmente nicht wesentlich mit dem verwendeten Spülgas, das mitunter oxydierend wirken kann, reagieren.

[0010] Dieses Ziel wird durch die erfindungsgemässen Baukörper erreicht, dessen Segmente zumindest auf den Längsflächen mit einem gasdichten Ueberzug versehen sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0011] Der erfindungsgemässe Baukörper erlaubt folglich das Einblasen in den Konverter von jeglichem Gas, das bei seiner normalen Betriebstemperatur nicht mit dem gewählten Ueberzug irgendwelche Verbindungen eingeht. Die genaue Zusammensetzung und der Kornaufbau der federfesten Masse werden hierdurch von untergeordneter Bedeutung.

[0012] Die Masse verleiht in erster Linie dem Ueberzug Halt und vermeidet darUber hinaus eine Ubermässige Erhitzung desselben durch Ableiten der Wärme zur kalten Seite des Baukörpers hin. Eine der wichtigsten Eigenschaften des feuerfesten Materials ist ein niedriger oder dem Ueberzug angepasster Ausdehnungskoeffizient, um vorzeitige Rissbildungen in dem Baukörper zu vermeiden. Geeignete feuerfeste Stoffe sind beispielsweise teergebundene Sintermagnesia, Hochtonerdematerial oder Mischungen von Magnesia und Chromerz.

[0013] Die Erfindung wird anhand von einige Ausführungswege darstellende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

Die Fig. l eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Baukörpers und die Fig. 2 bis 6 perspektivische Schnitte durch einzelne erfindungsgemässe Segmente.

[0014] Der in der Fig_. 1 dargestellte Baukörper 1 weist ein aus miteinander verschweissten Platten aufgebautes Metallgehäuse 10 auf, das insgesamt zwölf Segmente 3 umgibt. Jedes Segment ist auf allen vier Längsseiten mit Metallauflagen 4, 4a versehen. Auf zwei Längsseiten sind die Bleche gewellt während auf den zwei übrigen Seiten die Bleche flach ausgeführt sind. Die Segmente sind so eingebaut, dass jeweils ein gewelltes Blech 4a mit einem flachen Blech 4 in Kontakt liegt. Um ein Aufblähen des Metallgehäuses zu vermeiden, sollten den Platten des Metallgehäuses 10, möglichst keine gewellten Bleche gegenüberliegen. Zwischen den beiden Reihen der Segmente 3 kann eventuell eine Blechplatte 5 eingelegt sein, längs welcher ebenso wie längs der Metallauflagen 4, 4a der Segmente 3 ein Gasdurchgang erfolgt. Die Segmente sind mittels zweier Leisten 6, die an der Innenseite des Metallgehäuses 10 angeordnet und vorzugsweise an diesem durch Punktschweissen befestig sind, von der Stirnseite des Metallgehäuses beabstandet. An dieser Stelle, die die Kaltseite darstellt, ist eine Stirnplatte 7 dicht angeschweisst, welche mit einem Rohranschluss 8 versehen ist. Der zwischen der Stirnplatte und den Stirnseiten der Segmente 3 freibleibende Raum ist der Verteilungsraum für das Gas. Die feuerfeste Masse 9 ist auf der kalten Stirnseite der Segmente 3 mit einem (nicht gezeigten) schUtzenden.Blech versehen. Auf der kalten Seite des Baukörpers 1 herrschen Temperaturen von 300-500°C bei denen beispielsweise Kohlendioxyd die feuerfeste Masse nur sehr langsam angreift, doch ist auch hier ein schützender Ueberzug von Vorteil. Die gegenüberliegende, nicht sichtbare Seite stellt die Feuerseite des Baukörpers dar und kann mit einem Abdeckblech verschlossen sein. Letzteres wird angewendet, wenn die den Baukörper umgebende Zustellung des Metallbehandlungsgefässes Teer oder ähnliche Kohlenstoffträger enthält. Es dient dann dazu, während des Aufheizens des Gefässes das Eindringen von Teer oder dgl. in die Gasdurchgangsfugen des Baukörpers oder das Verkleben derselben zu verhindern. Das Abdeckblech schmilzt bei Betriebsbeginn ab und gibt die Fugen frei.

[0015] Bei einer vorteilhaften Variante des Baukörpers ordnet man lediglich drei längliche quaderförmige Segmente 3 übereinander im Metallgehäuse 10 an. Die fünf Bleche, welche eines der Segmente umgeben, sind hier alle flach ausgebildet, während bei den zwei übrigen Segmenten lediglich eine grosse Längsseite mit einem gewellten Blech versehen ist und die drei anderen Längsseiten (sowie die Kaltseite) flache Bleche besitzen. Die drei Segmente sind derart im Metallgehäuse angeordnet, dass kein gewellter Blech mit diesem in Kontakt liegt.

[0016] Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Segment 23, dessen feuerfeste Masse 29 auf allen vier Seiten und der (nicht dargestellten) kalten Stirnseite, mit flachen Stahlblechen 24 umgeben ist. Die flachen Bleche sind mit metallischen Längsstreifen 22 versehen, wobei die Streifen auf zwei gegenüberliegenden Seiten versetzt angeordnet sind. Die Streifen 22 können durch Punktschweissen auf dem Blech befestigt werden. Durch die Dicke dieser Streifen kann das Ausmass der Gasdurchlässigkeit variiert werden. Allerdings dürfen die Streifen nicht zu dick gewählt werden, um die Baukörper auch ohne Gaszufuhr betreiben zu können. Dabei dringt zwar etwas Metall in den engen Spalt zwischen die Segmente ein; beim Wiedereinschalten der Gaszuleitung wird dieses eingedrungene Metall aber wieder aus dem Baukörper gespült und die ursprüngliche Gasdurchlässigkeit stellt sich wieder ein. Dieser überraschende Effekt setzt nur ein, wenn die Blechstreifen nicht zu dick sind.

[0017] Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Segment 33 ist die feuerfeste Masse 39 von Blechen 34 umgeben, die mit Längsriegeln 32 versehen sind. Die Längsriegel sind auf sich gegenUberliegenden Blechen versetzt angeordnet. Die Riegel können auf einfache Art in das Blech gewalzt werden.

[0018] In der Fig. 4 ist ein Segment 43 dargestellt, dessen feuerfeste Masse 49 auf allen Seiten mit Stahlblechen 44 umgeben ist. Der Gasdurchsatz erfolgt in dieser AusfUhrung vornehmlich durch in das Blech 44 gefräste Rillen 42.

[0019] Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Segment 53 ist die feuerfeste Masse 59 allseitig von flachen Blechen 54 umgeben. Der Abstand zwischen zwei Segmenten wird mittels eines mattenähnlichen Gebildes 52 aus Stahlwolle eingestellt.

[0020] Bei den bisher beschriebenen Segmenten wird als Ueberzug der feuerfesten Masse Stahlblech verwendet. Das Blech wird hierbei in die benötigte Form gewalzt, zurechtgeschnitten, gebogen und verschweisst.

[0021] Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigt die Fig. 6. Feuerfestes Material wird hierbei zuerst in eine Pressform eingeführt. Die Pressform versieht das feuerfeste Material mit Riegeln, Rillen oder Wellen. Nach einer kurzen thermischen Behandlung, die eventuell notwendig ist um das Material zu verfestigen, werden die länglichen quaderförmigen Elemente mit einem Anstrich versehen. Die verwendete Flüssigkeit kann beispielsweise eine Metallfarbe mit einem keramischen Bindematerial sein oder eine Keramikfarbe. Die beiden auf Fig. 6 dargestellten Segmente 63 besitzen einen Ueberzug 64 der durch Eintauchen des gewellten feuerfesten Materials 69 in ein Metallfarbbad hergestellt wurde. Nach dem Eintauchen werden die Segmente in Abhängigkeit von der gewählten Metallfarbe getempert. Es kann eventuell notwendig sein, den Eintauch-Temperprozess mehrere Male zu wiederholen, bis die gewünschte Dicke des Ueberzugs erreicht ist.

Ansprüche

1. Feuerfeste, gasdurchlässiger Baukörper, zum Einblasen von Gasen in Metallbehandlungsgefässe durch deren Auskleidung hindurch, wobei der Baukörper aus wenigstens zwei aneinanderliegenden Segmenten besteht, welche einen Kern aus feuerfestem Material aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente zumindest auf allen ihren Längsseiten mit einem gasdichten Ueberzug versehen sind.

2. Baukörper nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ueberzug aus Metallblech besteht.

3. Baukörper nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech mit Rillen, Riegeln oder Wellen versehen ist.

4. Baukörper nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Segmenten Distanzhalter, gegebenenfalls in der Form von Metallstreifen, Drähten oder Stahlwolle eingebettet sind.

5. Baukörper nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech Stahlblech ist, das mit einem Oberflächenschutz versehen sein kann.

6. Baukörper nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdichte Ueberzug aus einer Metallfarbe besteht.

7. Baukörper nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdichte Ueberzug aus einer Keramikfarbe besteht.

8. Baukörper nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente allseitig, mit Ausnahme der mit dem flüssigen Metall in Kontakt kommenden Feuerseite, mit einem gasdichten Ueberzug versehen sind.

9. Baukörper nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass er aus drei oder vier Segmenten besteht.

Zeichnung