LU82554A1 - FIRE-RESISTANT, GAS-PERMEABLE CONSTRUCTION - Google Patents
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Description
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Feuerfester/ gasdurchlässiger Baukörper.Refractory / gas permeable structure.
Die Erfindung betrifft feuerfeste, gasdurchlässige Baukörper zum Einblasen eines Gases in ein Metallbehandlungs-5 gefäss durch dessen Auskleidung hindurch.The invention relates to refractory, gas-permeable structures for blowing a gas into a metal treatment vessel through its lining.
Die zum Roheisenfrischen dienenden Sauerstoffaufblas-Verfahren, welche unter den Namen "LD"-, "LDAC, "OLP"-, "BOF"-Verfahren bekannt sind, wurden neuerdings in metallurgischer Hinsicht 10 dahingehend verbessert)" dass durch den Konverterboden Sekundärgase, wie Stickstoff oder Argon, gesteuert eingeblasen werden. Auch bei anderen Metallbehandlungsgefässen, wie etwa Pfannen zur Nachbehandlung von Stahl oder Lichtbogenöfen, kommt das Einblasen von Gas in das Metallbad durch den Ge-15 fässboden oder die Auskleidung der Gefässwände hindurch in Betracht.The oxygen-blowing process used for pig iron freshening, which are known under the names "LD", "LDAC," OLP "," BOF "processes, have recently been improved metallurgically 10 so that secondary gases such as Nitrogen or argon, can be blown in controlled. In other metal treatment vessels, such as pans for post-treatment of steel or electric arc furnaces, the blowing of gas into the metal bath through the vessel bottom or the lining of the vessel walls can also be considered.
An die in die Auskleidung des Bodens oder der Seitenwände des Gefässes einzusetzenden gasdurchlässigen feuerfesten 20 Steine, durch welche die Gaseinleitung erfolgt, wird die Forderung gestellt, dass ihre Haltbarkeit derjenigen der übrigen feuerfesten Auskleidung entspricht, da ein Auswechseln verschlissener Gasdurchblassteine im heissen Zustand etwa bei einem Konverterboden schwer möglich ist. Ferner soll die 25 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 30 Steine über‘ihre Gebrauchsdauer, d.h. über eine ganze Ofenreise, im wesentlichen gleich bleiben.The gas-permeable refractory 20 stones to be inserted into the lining of the base or the side walls of the vessel, through which the gas is introduced, is required to have a durability which corresponds to that of the other refractory lining, since a replacement of worn gas bubbles in the hot state, for example in one Converter floor is difficult. Furthermore, the introduction of gas should be possible both continuously and in particular discontinuously; i.e. the vessel should also be operable without introducing gas and after switching on the gas supply again> the stones should be permeable to gas in an unchanged manner. In addition, the gas permeability of the 30 stones should be over their service life, i.e. over an entire kiln trip, remain essentially the same.
Die bisher bekannten gasdurchlässigen Steine aus porösem feuerfestem Material entsprechen diesen Forderungen nicht. Ihre 35 Haltbarkeit in Frischgefässen ist wesentlich geringer als die des umliegenden Auskleidungsmaterials. So halten in einem Sauerstoffkonverter im Boden eingebaute poröse Steine weniger als 100 Chargen stand, wogegen die übrige Auskleidung Haltbarkeiten von 500 Chargen und mehr erbringt. Ferner ist mit - 2 - porösen Steinen eine diskontinuierliche Gaszufuhr nicht möglich. Werden nämlich diese Steine ohne Gasdurchleitung betrieben, so dringt Metall in die Poren der Steine ein und erstarrt dort. Nach Wiedereinschalten der Gaszufuhr ist der 5 Stein nicht mehr ausreichend gasdurchlässig.The previously known gas-permeable stones made of porous refractory material do not meet these requirements. Their shelf life in fresh containers is much lower than that of the surrounding lining material. Porous stones installed in an oxygen converter in the floor can withstand less than 100 batches, while the rest of the lining provides a shelf life of 500 batches and more. Furthermore, discontinuous gas supply is not possible with - 2 - porous stones. If these stones are operated without the passage of gas, metal penetrates into the pores of the stones and solidifies there. When the gas supply is switched on again, the 5 stone is no longer sufficiently gas permeable.
In der Patentanmeldung LU 81.208 hat die Anmelderin eine zum Einsetzen in den Boden eines Metallbehandlungsgefässes bestimmte Vorrichtung zum Einblasen eines Behandlungsgases in , 10 ein Metallbad aufgezeigt, welche im wesentlichen 'in einem feuerfesten, gasdurchlässigen Baukörper besteht, wobei in das feuerfeste Material in axialer Richtung eine Mehrzahl von ebenen, gewellten, rohrförmigen oder drahtförmigen metallischen Trenngliedern von geringer Wandstärke einge-15 bettet ist.In patent application LU 81.208, the applicant has shown a device for blowing a treatment gas into, 10 a metal bath which is intended for insertion into the bottom of a metal treatment vessel and which essentially consists of a refractory, gas-permeable structure, one in the refractory material in the axial direction A plurality of planar, corrugated, tubular or wire-shaped metallic separators of small wall thickness is embedded.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufbau solcher Baukörper derart zu verbessern, dass eine vereinfachte Herstellung möglich ist, dass die erforderliche Gasmenge durch den Bau-20 körper geblasen werden kann und dass der Baukörper eine hohe Haltbarkeit aufweist.It is an object of the invention to improve the structure of such structures in such a way that simplified production is possible, that the required amount of gas can be blown through the structure and that the structure has a high durability.
Diese Aufgabe wird bei einem feuerfesten, gasdurchlässigen Baukörper nach der Erfindung dadurch gelöst, dass in den 25 aus feuerfestem, ungebranntem, z.B. mit einem Kohlenstoff träger gebundenem oder chemisch gebundenem Material bestehenden Baukörper mindestens ein Paar von aneinanderliegenden Metalleinlagen eingebettet ist, zwischen denen ein Gasdurchtritt möglich ist, und dass an einer Stirnfläche des Bau-30 körpers mindestens ein Anschluss und ein Verteilungsraum für die Gaszufuhr angeordnet sind.This object is achieved in the case of a refractory, gas-permeable structure according to the invention in that in the 25 of refractory, unfired, e.g. with a carbon carrier-bound or chemically bound material, at least one pair of adjacent metal inserts, between which a gas passage is possible, and that at least one connection and a distribution space for the gas supply are arranged on an end face of the building body.
Die erfindungsgemässen Baukörper besitzen eine ausreichende Gasdurchlässigkeit, wobei durch die Anzahl der in einem 35 Baukörper angeordneten Einlagenpaare das Ausmass der Gasdurchlässigkeit variiert werden kann. Da das für die Baukörper verwendete feuerfeste Material dem der übrigen - 3 -The structures according to the invention have sufficient gas permeability, the extent of the gas permeability being able to be varied by the number of pairs of inserts arranged in a structure. Since the refractory material used for the building structure is similar to that of the other - 3 -
Auskleidung entsprechen kann, haben die Baukörper die gleiche Haltbarkeit wie die sie umgebende Auskleidung. Eine vorzeitige Erneuerung der Gasdurchlasssteine ist nicht erforderlich.Lining can match, the structures have the same durability as the surrounding lining. An early renewal of the gas passage stones is not necessary.
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Wie sich gezeigt hat, können die Baukörper auch ohne Gaszufuhr betrieben werden. Dabei dringt zwar etwas Metall in den engen Spalt zwischen den Einlagen eines Paares ein, bei Wiedereinschalten der Gaszuleitung wird aber dieses eingedrunge-10 ne Metall wieder aus dem Baukörper gespült und die ursprüngliche Gasdurchlässigkeit stellt sich wieder ein. Diese bleibt über die ganze Lebensdauer des Baukörpers im wesentlichen gleich.As has been shown, the structures can also be operated without gas supply. Although some metal penetrates into the narrow gap between the inserts of a couple, when the gas supply line is switched on again, this penetrated metal is flushed out of the structure and the original gas permeability is restored. This remains essentially the same over the entire service life of the structure.
15 Besonders zweckmässig ist es, wenn die Metalleinlagen, die aus Blechplatten bestehen können, mit dem feuerfesten Material des Baukörpers mitverpresst sind. In diesem Fall ist der Baukörper in einfacher Weise dadurch herstellbar, dass in die Pressform zunächst ein Teil des feuerfesten Materials einge-20 führt wird, sodann das Einlagenpaar, das über die gesamte15 It is particularly expedient if the metal inserts, which can consist of sheet metal plates, are also pressed together with the refractory material of the structure. In this case, the structure can be produced in a simple manner by first introducing part of the refractory material into the press mold, then the pair of inserts, which extends over the entire
Steinlänge aber nur über einen Teil der Steinbreite reicht, eingelegt und schliesslich weiteres feuerfestes Material eingefüllt wird. Soll der Baukörper mehr als ein Einlagenpaar aufweisen, wiederholt sich dieser Vorgang entsprechend. So-25 dann wird senkrecht zu den Einlagen der Pressdruck aufgebracht und der Baukörper dadurch geformt. Nach der Entnahme aus der Presse werden die Einlagen an den Stirnseiten der Baukörper freigelegt, um den Gasdurchgang zu ermöglichen.The length of the stone, however, only extends over part of the width of the stone, is inserted and finally further refractory material is poured in. If the structure is to have more than one pair of inserts, this process is repeated accordingly. So-25 then the pressing pressure is applied perpendicular to the inlays and the structure is shaped. After removal from the press, the inserts on the end faces of the building are exposed to allow gas to pass through.
30 Anstelle eines Plattenpaares kann auch ein gefalztes Blech oder ein zusammengedrücktes Rohr eingesetzt werden. Als Material eignet sich insbesondere Stahlblech, das eine Stärke zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweisen kann und das gegebenenfalls mit einem Oberflächenschutz versehen ist.30 Instead of a pair of plates, a folded sheet or a compressed pipe can also be used. Steel is particularly suitable as the material, which can have a thickness between 0.5 mm and 3 mm and which is optionally provided with a surface protection.
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Um eine ausreichende Gasdurchlässigkeit zu gewährleisten, können die Metalleinlagenpaare je nach ihrer Verformbarkeit unter Zwischenschaltung von Distanzhaltern, wie in den - 4 -In order to ensure sufficient gas permeability, the metal insert pairs can, depending on their deformability, with the interposition of spacers, as shown in FIGS.
Einlagen ausgeformten Sicken oder Noppen, Drähten, Blechstreifen, verbrennbaren oder verdampfbaren Einlagen od.dgl., in dem feuerfesten Material eingebettet sein.Inserts shaped beads or nubs, wires, sheet metal strips, combustible or vaporizable inserts or the like, can be embedded in the refractory material.
5 Falls Baukörper mit grossem Querschnitt gefordert sind, empfiehlt es sich, dass der Baukörper aus mehreren Segmenten oder Teilkörpern besteht, von denen jeder mindestens ein Metalleinlagenpaar aufweist, und dass die Segmente durch ein gemeinsames MetallgehäUse zusammenfasst sind.5 If structures with a large cross-section are required, it is recommended that the structure consists of several segments or partial bodies, each of which has at least one pair of metal inserts, and that the segments are combined by a common metal housing.
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Um eine fehlerhafte Gasdurchleitung entlang des Metallgehäuses zu vermeiden, empfiehlt es sich, dass die Segmente dicht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Mörtelschicht, an dem Metallgehäuse anliegen.In order to avoid faulty gas conduction along the metal housing, it is recommended that the segments lie tightly against the metal housing, possibly with the interposition of a layer of mortar.
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Zwischen den Segmenten können Metallplatten oder Metallplattenpaare angeordnet sein, längs denen ebenfalls ein Gasdurchgang erfolgt. Im Falle von Metallplattenpaaren können diese zwischen den Segmenten eingemörtelt sein. Die Segmente können 20 an mindestens einer Seitenfläche mit bei der Herstellung mit-verpressten Metallauflagen versehen sein, längs denen sich bei den zusammengebauten Körpern Durchströmungszonen befinden.Metal plates or pairs of metal plates can be arranged between the segments, along which a gas passage likewise takes place. In the case of pairs of metal plates, these can be mortared between the segments. The segments can be provided on at least one side surface with metal supports which are pressed in during manufacture, along which flow zones are located in the assembled bodies.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher er-25 läutert. Dabei zeigt Fig.1 einen erfindungsgemässen Baukörper; Fig.2 ein Segment, wie es in den Baukörper gemäss Fig.1 eingesetzt ist, und Fig.3 ein Ausführungsbeispiel einer Einlage in vergrössertem Massstab.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings. 1 shows a structure according to the invention; 2 shows a segment as it is inserted into the structure according to FIG. 1, and FIG. 3 shows an embodiment of an insert on an enlarged scale.
30 Der Baukörper 1 weist ein Metallgehäuse 2 auf, das vier Segmente 3 umgibt. Diese vier Segmente 3 liegen mit ihren U-för-migen mitverpressten Metallauflagen 4 aneinander, wogegen die unbewehrten Längsseiten der Segmente 3 an der Innenseite des Gehäuses 2 anliegen, das z.B. aus miteinander ver-35 schweissten Platten hergestellt ist.30 The structure 1 has a metal housing 2 which surrounds four segments 3. These four segments 3 lie with their U-shaped co-pressed metal supports 4 against each other, whereas the unreinforced long sides of the segments 3 lie against the inside of the housing 2, which e.g. is made from welded plates.
Die Segmente sind mittels zweier Leisten 5, die an der Innenseite des Metallgehäuses 2 angeordnet und vorzugsweise - 5 - an diesem durch Punktschweissen befestigt sind, von der Stirnseite des Metallgehäuses 2 beabstandet. An dieser Stirnseite des Metallgehäuses 2, welche die Kaltseite des Baukörpers bildet, ist eine Platte 6 dicht angeschweisst, 5 welche mit einem Rohranschluss 7 versehen ist, über den das Gas in den zwischen der Platte 6 und den Stirnseiten der Segmente 3 freibleibenden Raum einbringbar ist.The segments are spaced from the end face of the metal housing 2 by means of two strips 5, which are arranged on the inside of the metal housing 2 and are preferably attached to the latter by spot welding. On this end face of the metal housing 2, which forms the cold side of the structure, a plate 6 is welded tight, 5 which is provided with a pipe connection 7, via which the gas can be introduced into the space remaining between the plate 6 and the end faces of the segments 3 .
Im Bereich der gegenüberliegenden, feuerseitigen Stirnseite 8 10 des Baukörpers kann ein Bügel (nicht gezeigt) angebracht sein, der über diese Stirnseite 8 vorsteht und die Befestigung des Baukörpers 1 an einem Kranhaken ermöglicht.In the area of the opposite, fire-side end face 8 10 of the structure, a bracket (not shown) can be attached, which projects over this face 8 and enables the structure 1 to be fastened to a crane hook.
Jedes der Segmente 3 ist mit einer U-förmigen Metallauflage 4 15 und Paaren von Blecheinlagen 9 versehen, die sich über die gesamte Länge der Segmente 3 erstrecken. Je nach der gewünschten Gasdurchlässigkeit können die Einlagen 9 als glatte Blechplatten oder aber als mit Distanzhaltern, wie Sicken bzw. Rillen 10, versehene Blechplatten ausgebildet sein. Zur 20 Verbesserung der Verbindung zwischen der Steinmasse und .Each of the segments 3 is provided with a U-shaped metal support 4 15 and pairs of sheet metal inserts 9, which extend over the entire length of the segments 3. Depending on the desired gas permeability, the inserts 9 can be designed as smooth sheet metal plates or as sheet metal plates provided with spacers, such as beads or grooves 10. To improve the connection between the stone mass and.
den Einlagen 9 können die letzteren mit Krallen 11 versehen sein.the inserts 9, the latter can be provided with claws 11.
Der Baukörper kann z.B. aus einer teergebundenen Magnesia-25 masse mit der folgenden Zusammensetzung und folgenden Kornaufbau hergesteilt werden: ♦The structure can e.g. from a tar-bound Magnesia-25 mass with the following composition and the following grain structure: ♦
Sintermagnesia SintermagnesiaSintered magnesia
Korngrössen 30 MgO 96,2 Gew.-% 5-8 mm 20 Gew.-%Grain sizes 30 MgO 96.2% by weight 5-8 mm 20% by weight
Fe20g 0,2 Gew.-% 3-5 mm 15 Gew.-% Α1202 0,1 Gew.-% 1-3 mm 20 Gew.-%Fe20g 0.2% by weight 3-5 mm 15% by weight Α1202 0.1% by weight 1-3 mm 20% by weight
CaO 2,5 Gew.-% 0-1 mm 20 Gew.-%CaO 2.5% by weight 0-1 mm 20% by weight
Si02 1/0 Gew.-% 0 - 0,1 mm 25 Gew.-% 35Si02 1/0% by weight 0-0.1 mm 25% by weight 35
Der Sintermagnesia werden 4 Gew.-% Steinkohlenteerpech als Bindemittel zugesetzt. Als Bindemittel kommen auch andere Teere, Peche, Kunstharze od.dgl. in Betracht.4% by weight of coal tar pitch are added to the sintered magnesia as a binder. Other tars, pitches, synthetic resins or the like also come as binders. into consideration.
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Eine weitere zur Herstellung eines erfindungsgeraässen Baukörpers geeignete feuerfeste Masse weist folgende Zusammensetzung und folgenden Kornaufbau auf : 5 Vorreagiertes ChromerzAnother refractory composition suitable for producing a structure according to the invention has the following composition and the following grain structure: 5 Pre-reacted chrome ore
Magnesia-Chromerz-SinterkornMagnesia chrome ore sintered grain
MgO 63/8 Gew.-% 17,1 Gew.-% 19,2 Gew.-% 53,2 Gew.-%MgO 63/8% by weight 17.1% by weight 19.2% by weight 53.2% by weight
Al203 4,2 Gew.-% 10,4 Gew.-% 10 Fe203 9,8 Gew.-%Al203 4.2% by weight 10.4% by weight 10 Fe203 9.8% by weight
FeO - 15/9 Gew.-%FeO - 15/9 wt%
CaO 1/8 Gew.-% 0,1 Gew.-%CaO 1/8% by weight 0.1% by weight
Si02 1/2 Gew.-% 3,3 Gew.-% 15 KorngrössenSi02 1/2% by weight 3.3% by weight 15 grain sizes
Sinterkorn 3-5 mm 20 Gew.-%Sintered grain 3-5 mm 20% by weight
Sinterkorn 1-3 mm 25 Gew.-%Sintered grain 1-3 mm 25% by weight
Sinterkorn 0-1 mm 25 Gew.-% 20 Sinterkorn 0 - 0,1 mm 20 Gew.-%Sintered grain 0-1 mm 25% by weight 20 sintered grain 0 - 0.1 mm 20% by weight
Chromerz 0 - 0,7 mm 10 Gew.-%Chrome ore 0 - 0.7 mm 10% by weight
Die Komponenten werden zwecks chemischer Bindung mit 3,7 Gew.-% Kieseritlösung mit einer Dichte von 1,22 g/cm vermischt.The components are mixed with 3.7% by weight of kieserite solution with a density of 1.22 g / cm for chemical bonding.
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Die Erfindung ist aber nicht auf die genannten feuerfesten Materialien beschränkt. Es können auch andere feuerfeste Stoffe, z.B. Mischungen von Magnesia und Chromerz, Hochtonerdemater iai, Anwendung finden.However, the invention is not limited to the refractory materials mentioned. Other refractory materials, e.g. Mixtures of magnesia and chrome ore, tweeter material iai, are used.
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