Feuerfeste, gasdurchlässige Baukörper

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 me--tallurgischer 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 gadurchlässig 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 Segmenten 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 der EP-A- 43 338 hat die Anmelderin die feuerfesten Baukörper dahingehend verbessert, dass die Segmente in Pressformen hergestellt werden, wobei Metall-Lagen mit dem 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 CO_Z+C=2 CO, wobei das C-Atom aus dem kohlenstoffhaltigen Bindemittel der feuerfesten Masse stammt. Daneben wird angenommen, dass auch Reaktionen wie CO2 + MgO = MgCOa ablaufen. Auch dies könnte das Zerkrümeln der Steinmasse erklären.

[0009] Die Aufgabe 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] Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. 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 Überzug irgendwelche Verbindungen eingeht. Die genaue Zusammensetzung und der Kornaufbau der feuerfesten Masse werden hierdurch von untergeordneter Bedeutung.

[0012] Die Masse verleiht in erster Linie dem Überzug Halt und vermeidet darüber hinaus eine übermässige Erhitzung desselben durch Ableiten der Wärme zur kalten Seite des Baukörpers hin. Eine der wichtigsten Eigenschaften des feuerfesten Materials ist ein niedriger oder dem Überzug 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:

[0014] Die Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemässen Baukörpers und die Fig.2 2 bis 6 perspektivische Schnitte durch einzelne erfindungsgemässe Segmente.

[0015] 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 befestigt 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) schützenden 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 Überzug 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.

[0016] 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 gewellltes Blech mit diesem in Kontakt liegt.

[0017] 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 den Segmenten 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.

[0018] 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 gegenüberliegenden Blechen versetzt angeordnet. Die Riegel können auf einfache Art in das Blech gewalzt werden.

[0019] 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 Ausführung vornehmlich durch in das Blech 44 gefräste Rillen 42.

[0020] 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.

[0021] Bei den bisher beschriebenen Segmenten wird als Überzug der feuerfesten Masse Stahlblech verwendet. Das Blech wird hierbei in die benötigte Form gewalzt, zurechtgeschnitten, gebogen und verschweisst.

[0022] 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 Überzug 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 Überzugs erreicht ist.

Ansprüche

1. Feuerfester, gasdurchlässiger Baukörper (1) zum Einblasen eines Gases in ein Metallbehandlungsgefäss durch dessen Auskleidung hindurch, bestehend aus mindestens zwei, an Längsflächen aneinanderliegenden Segmenten (3, 23, 33, 43, 53, 63), welche einen Kern aus nicht porösem feuerfestem Material (9, 29, 39, 49, 59, 69) aufweisen, wobei die Segmente längsseitig durch ein gemeinsames Metallgehäuse (10) zusammengefasst sind, das an Längsflächen der Segmente anliegt und eine der Stirnseiten des Baukörpers (1) mit mindestens einem Anschluss (8) und einem Verteilungsraum für die Gaszufuhr versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente zumindest auf allen ihren Längsseiten mit einem gasdichten Überzug versehen sind.

2. Baukörper nach Anspruch 1, bei dem der Überzug aus Metallblech (4, 4a, 24, 34, 44, 54) besteht.

3. Baukörper nach Anspruch 2, bei dem das Metallblech Stahlblech ist, das eventuell mit einem Oberflächenschutz versehen ist.

4. Baukörper nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem zwischen den Segmenten Blechplatten oder Distanzhalter, bspw. Metallstreifen, Drähte oder Stahlwolle, angeordnet sind.

5. Baukörper nach Anspruch 1, bei dem der gasdichte Überzug aus einer Metallfarbe (64) besteht.

6. Baukörper nach Anspruch 1, bei dem der gasdichte Überzug aus einer Keramikfarbe besteht.

7. Baukörper nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem das feuerfeste Material (69) mit Riegeln, Rillen oder Wellen versehen ist.

8. Baukörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Segmente allseitig, mit Ausnahme der mit dem feuerflüssigen Metall in Kontakt kommenden Seite, mit einem gasdichten Überzug versehen sind.

Claims

1. Refractory gas-permeable structural unit (1) for blowing gas into a metallurgical vessel through its lining, comprising at least two elements (3, 23, 33, 43, 53, 63) having a core of refractory nonporous material (9, 29, 39, 49, 59, 69), said elements abutting against one another with their longitudinal faces, a common metal housing (10) surrounding the longitudinal faces of said elements with at one of the end faces of the unit (1), at least one gas connection (8) and a gas distribution chamber, characterised in that the elements are provided at least on all their longitudinal faces with a gas-tight cover.

2. Refractory unit as defined in claim 1, characterised in that the gas-tight cover consists of sheet metal (4, 4a, 24, 34, 44, 54).

3. Refractory unit as defined in claim 2, characterised in that the sheet metal is of steel, optionally provided with surface protecting means.

4. Refractory unit as defined in claims 2 or 3, characterised in that metal layers or spacers, for instance metal strips, wires or steel wool, are arranged between the elements.

5. Refractory unit as defined in claim 1, characterised in that the gas-tight cover consists of a coating of metal paint (64).

6. Refractory unit as defined in claim 1, characterised in that the gas-tight cover consists of a coating of ceramic paint.

7. Refractori unit as defined in claims 5 or 6, characterised in that the refractory material (69) is provided with bars, grooves, or corrugations.

8. Refractory unit as defined in one of claims 1-7, characterised in that the elements are provided on all their faces, with the exception of the face coming into contact with the liquid metal, with a gas-tight cover.

Revendications

1. Elément réfractaire (1) perméable aux gaz, pour injecter du gaz dans un récipient métallurgique à travers son revêtement, constitué par au moins deux segments (3, 23, 33, 43, 53, 63) dont les côtés longitudinaux sont juxtaposés, présentant un noyau en matériau réfractaire (9, 29, 39, 49, 59, 69) non-poreux, les côtés latéraux des segments étant entourés par un boîtier (10) métallique commun, qui adhère aux côtés latéraux des segments et où un des côtés frontaux de l'élément (1) comporte au moins une connexion (8) et une chambre de distribution pour l'amenée de gaz, caractérisé en ce que les segments sont munis au moins sur toutes leurs faces longitudinales d'un revêtement imperméable à des gaz.

2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement consiste en une tôle métallique (4, 4a, 24, 34, 44, 54).

3. Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tôle métallique est une tôle d'acier, éventuellement munie d'une couche protectrice superficielle.

4. Elément selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que des plaques métalliques ou des cales d'écartement, p. ex. des bandes métalliques, des fils ou de la laine d'acier, sont disposées entre les segments.

5. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement consiste en une peinture métallique (64).

6. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement consiste en une peinture céramique.

7. Elément selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le matériau réfractaire (69) est muni de barres, de sillons ou de rainures.

8. Elément selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les segments sont munis sur toutes leurs faces, à l'exception de celle entrant en contact avec le métal en fusion, d'un revêtement imperméable à des gaz.

Zeichnung