DE19718075A1

DE19718075A1 - Fertigteile aus feuerfester Auskleidung

Info

Publication number: DE19718075A1
Application number: DE19718075A
Authority: DE
Inventors: Paul-Antoine Wurtz; Dieter Dr Ing Fuenders
Original assignee: GfT Gesellschaft fur Feuerfest Technik mbH
Current assignee: GfT Gesellschaft fur Feuerfest Technik mbH
Priority date: 1997-04-29
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 1998-11-05

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fertigteile, die aus feuerfester Auskleidung gewonnen werden, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.

Vorrichtungen wie Schmelzöfen in der Eisen- und Stahlindustrie und in anderen Schmelzverfahren sind mit feuerfeste Auskleidung versehen. Diese Vorrichtungen werden allgemein als Aggregate bezeichnet. Das Material der feuerfesten Auskleidung wird durch sehr heißen Inhalt, wie flüssiges Metall und geschmolzene Schlacke sehr stark belastet. Das Material muß bedingt durch einen natürlichen Verschleiß aus dem Aggregat ausgebrochen werden. Neues Material muß dann als feuerfeste Auskleidung in das Aggregat eingeführt werden. Das Aggregat wird neu zugestellt.

Das ausgebrochene Material wird zum großen Teil auf Deponien entsorgt. Es ist auch bekannt, das Material zu zerkleinern und Recycling zuzuführen. Dabei wird das Material gemahlen, gesiebt und mit Bindungssubstanzen vermischt. Das recycelte Material kann zur Herstellung von feuerfesten Fertigteilen verwendet werden. Dazu wird eine bestimmte Form benötigt, in welcher die monolithischen feuerfesten Produkte aushärten. Nach dem Aushärten wird das Material thermisch behandelt, wodurch die geforderte Temperaturbeständigkeit erhalten wird. Die thermische Nachbehandlung muß sehr genau eingehalten werden. Sie erfordert eine komplizierte Einrichtung für die Aufheizung mit Meß- und Regeleinheiten. Während der Aufheizung kann es leicht zu lokalen Überhitzungen oder Unterkühlungen kommen, wodurch lokale Schwachstellen entstehen. Das zur Zeit durchgeführte Verfahren ist insgesamt technologisch sehr aufwendig und kostenintensiv sowie nicht sehr umweltschonend.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, Fertigteile aus feuerfester Auskleidung und ein ökonomisches und ökologisches Verfahren zur Herstellung der Fertigteile bereitzustellen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch Fertigteile aus feuerfesten Auskleidung mit einer Länge von 5 cm bis 200 cm, Breite von 5 cm bis 150 cm und Dicke von 3 cm bis 30 cm gelöst.

Der Ausbruch der verschlissenen feuerfesten Auskleidung einer metallurgischen Vorrichtung wird erfindungsgemäß so gesteuert, daß möglichst wenige und große Teile von dem Ausbruchgerät, wie Bagger mit Meißel oder Hydraulikhammer herausgelöst werden. Diese Teile weisen bevorzugt eine Länge von 5 cm bis 250 cm, Breite von 5 cm bis 200 cm und Dicke von 3 cm bis 50 cm auf. Das ausgebrochene Material wird darauf geprüft, ob es noch einsatzbereit ist oder, ob schon die Zerstörung der Bindungen eingesetzt hat. Das Material dessen Bindungen physikalisch oder chemisch nicht geschwächt sind, wird von dem verschlissenen Material abgetrennt und aussortiert. Die brauchbaren großen Teile werden nicht weiter zerkleinert und gemahlen, sondern erfindungsgemäß unversehrt auf eine gewünschte und fixierte Form zugeschnitten. Die Formgebung der Fertigteile erfolgt mittels einer mobilen Säge, bevorzugt am anfallenden Einsatzort. Die Fertigteile können dort auch verwendet werden, wodurch Kosten für den Transport der Fertigteile zum Verbraucher eingespart werden. Diese Fertigteile werden einer weiteren Verwendung direkt zugeführt.

Die Fertigteile gemäß der vorliegenden Erfindung weisen überraschende und unerwartete Vorteile auf. Das Ausbruchsmaterial wird nicht zu einem Aufbereitungszentrum gefahren. Die komplizierten und aufwendigen Aufbereitungsverfahren, wie Brechen, Mahlen, Sieben und Klassifizieren entfallen. Bindesubstanzen werden dem Ausbruchsmaterial nicht zugegeben. Die Fertigteile werden nicht geformt und müssen daher nicht langwierig und mit hohem Energieverbrauch getrocknet und erhitzt werden. Die Fertigteile gemäß der vorliegenden Erfindung weisen durch den Einsatz während einer hohen Temperaturbelastung eine homogene Festigkeit gegen hohe Temperatur auf und können somit als Material mit hoher Temperaturbeständigkeit eingesetzt werden. Die Menge des zu deponierenden Ausbruchsmaterials wird erheblich reduziert. Die Umwelt wird dadurch geschont und Kosten für die Deponierung werden eingespart. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insgesamt technologisch nicht aufwendig, sehr wirtschaftlich und sehr umweltschonend.

Bevorzugt sind Fertigteile mit einer Länge von 20 cm bis 150 cm, Breite von 20 cm bis 100 cm und Dicke von 10 cm bis 20 cm gelöst. Fertigteile mit diesen Ausmaßen können vorteilhaft verwendet werden.

Besonders bevorzugt sind Fertigteile mit einer Länge von 40 cm bis 100 cm, Breite von 30 cm bis 80 cm und Dicke von 15 cm bis 20 cm gelöst. Fertigteile mit diesen Ausmaßen können sehr vorteilhaft verwendet werden.

Die Fertigteile enthalten Al₂O₃, SiO₂, SiC und C. Diese Bestandteile verleihen den Fertigteilen eine besonders hohe Beständigkeit gegen hohe und über längere Zeit einwirkende Temperaturbelastung. Die bevorzugten Bereiche für die Anteile der Bestandteile sind
Al₂O₃ = 55 Gew.-% bis 90 Gew.-%,
SiO₂ = 3 Gew.-% bis 9 Gew.-%,
SiC = 3 Gew.-% bis 45 Gew.-% und
C = 2 Gew.-%bis 6 Gew.-%.

Die Fertigteile mit dieser Zusammensetzung weisen eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit auf.

Die ganz besonders bevorzugten Bereiche für die Anteile der Bestandteile sind
Al₂O₃ = 65 Gew.-% bis 80 Gew.-%,
SiO₂ = 4 Gew.-% bis 7 Gew.-%,
SiC = 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% und
C = 3 Gew.-% bis 5 Gew.-%.

Die Fertigteile mit dieser Zusammensetzung weisen eine außerordentlich hohe Temperaturbeständigkeit auf.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen vorgesehen, wobei

a) der Ausbuch der feuerfesten Auskleidung einer metallurgischen Vorrichtung so gesteuert wird, daß möglichst wenige Teile von dem Ausbruchgerät herausgelöst werden,
b) das Material dessen Bindungen physikalisch oder chemisch noch nicht geschwächt sind, von dem verschlissenen Material abgetrennt wird,
c) die großen Teile des weiterverwendeten Materials auf die vorgesehene Form zugeschnitten werden.

Erfindungsgemäß ist die Verwendung der Fertigplatten als wiedereinsetzbare Fertigteile für Dauer- und/oder Verschleißfutter, als feuerfeste Auskleidung in Stranggießanlagen, insbesondere als Verteiler, als Wandelement eines Stranggießverteilers, als Rinnensystem eines Hochofens oder Kupolofens und als Schnäbel von Rinnen und als Prallplatten, Schikanen sowie Barrieren vorgesehen.

Im Auftragsbereich des Gießstrahles eines Pfannenausgusses im Stranggießverteiler wird der voreilende Verschleiß der feuerfesten Auskleidung dadurch bekämpft, daß man an dieser Stelle sogenannte Prallplatten einsetzt. Die Prallplatten weisen eine besonders hohe Festigkeit auf. Sie werden aus monolithischem Beton gegossen und vor dem ersten Einsatz einer speziellen Temperaturbehandlung unterzogen. Diese Prallplatten sind sehr teuer und können ohne weiteres durch gebrauchte Fertigteile ersetzt werden, denn die für die hohe Temperaturbelastung benötigte Festigkeit gegen hohe Temperatur war bereits durch den vorherigen Einsatz gegeben.

Wandelemente eines Verteilers können durch eine spezielle Sägetechnik behandelt werden. Die Oberfläche kann mit einem Profil versehen werden, wodurch die Konvektion innerhalb des Verteilers beeinflußt und der metallurgische Reinheitsgrad verbessert wird.

Im Rinnensystem eines Hochofens oder Kupolofens können die erfindungsgemäßen Fertigteile anstelle von flüssigem Beton eingesetzt werden.

Schnäbel von Rinnen als Übergabestelle von einem Aggregat zum anderen verschleißen durch Erosion besonders stark. Die erfindungsgemäßen Fertigteile können dabei besonders vorteilhaft eingesetzt werden. Die Fertigteile können schnell ausgewechselt werden. Die Reparatur ist daher einfacher und schneller als eine übliche Reparatur durch Nachgießen.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiele Beispiel 1

Die feuerfeste Auskleidung eines Schmelzofens in der Eisen- und Stahlindustrie wurde ausgebrochen. Dazu wurde ein Hydraulikhammer verwendet. Es wurde eine Fläche von 1 m² mit einem Gewicht an Auskleidung von 600 kg ausgebrochen. Der Ausbruch wurde so gesteuert, daß 90 Gew.-% der ausgebrochenen Teile mit einem Gewicht von <30 kg von dem Ausbruchgerät herausgelöst wurden. Das Material wurde von dem Material mit kleineren Ausmaßen abgetrennt. Die abgetrennten großen Teile wurden mit einer Säge der auf die vorgesehene Form mit einer Länge von 120 cm, Breite von 50 cm und Dicke von 15 cm zugeschnitten. Dabei fiel insgesamt eine Restfraktion von 15 Gew.-% mit einer mittleren Korngröße von <5cm an, die dem Recycling zugeführt wurde. Den so gewonnenen Fertigteilen wurden keine Bindemittel zugeführt. 50 Gew-.%. des ausgebrochenen Materials der Auskleidung wurden direkt zur Herstellung eines Rinnensystems eines Hochofens und 35 Gew.-% wurden als Prallplatte in Strangießverteiler verwendet.

Die hergestellten Fertigteile haben eine Länge von 50 cm, Breite von 40 cm und Dicke von 20 cm. Das hergestellte Material weist eine Temperaturbeständigkeit von 1600°C auf.

Vergleichsbeispiel 1

Die feuerfeste Auskleidung eines Schmelzofens in der Eisen- und Stahlindustrie wurde ausgebrochen. Es wurde eine Fläche von 1 m² mit einem Gewicht an Auskleidung von 620 kg ausgebrochen. Das Material wurde auf eine mittlere Korngröße von 0.6 cm gebrochen und dann auf eine mittlere Korngröße von 0.3 cm gemahlen. Dem Material mit einer mittleren Korngröße von 0.3 cm wurde das Bindemittel Tonerdeschmelzzement der Firma Lafarge Refractaires Monolitiques zugegeben. Dann wurden Fertigteile mit einer Form mit einer Länge von 400 cm, Breite von 300 cm und Dicke von 25 cm geformt. Die geformten Fertigteile wurden nach einem Aufheizprogramm bis 800°C über 12 Stunden erhitzt. Eine Restfraktion von 25 Gew.-% wurde dem Recycling zugeführt. 75 Gew-.%. des ausgebrochenen Materials der Auskleidung wurden nach der Verarbeitung zur Herstellung eines Rinnensystems eines Hochofens verwendet.

Der Vergleich zwischen dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1 zeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Menge des zu deponierenden Ausbruchsmaterials erheblich reduziert wird. Die Umwelt wird dadurch geschont und die Kosten für die Deponierung werden eingespart.

Claims

1. Fertigteile aus feuerfesten Auskleidung mit einer Länge von 5 cm bis 200 cm, Breite von 5 cm bis 150 cm und Dicke von 3 cm bis 30 cm.

2. Fertigteile nach Anspruch 1, mit einer Länge von 20 cm bis 150 cm, Breite von 20 cm bis 100 cm und Dicke von 10 cm bis 20 cm gelöst.

3. Fertigteile nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Länge von 40 cm bis 100 cm, Breite von 30 cm bis 80 cm und Dicke von 15 cm bis 19 cm gelöst.

4. Fertigteile nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 3, enthaltend die Bestandteile Al₂O₃, SiO₂, SiC und C.

5. Fertigteile nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend 55 Gew.-% bis 90 Gew.-% Al₂O₃, 3 Gew.-% bis 9 Gew.-% SiO₂, 3 Gew.-% bis 45 Gew.-% SiC und 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% C.

6. Fertigteile nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend 65 Gew.-% bis 80 Gew.-% Al₂O₃, 4 Gew.-% bis 7 Gew.-% SiO₂, 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% SiC und 3 Gew.-% bis 5 Gew.-% C.

7. Verfahren zur Herstellung von Fertigteilen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Ausbuch der feuerfesten Auskleidung einer metallurgischen Vorrichtung so gesteuert wird, daß möglichst wenige Teile von dem Ausbruchgerät herausgelöst werden, das Material dessen Bindungen physikalisch oder chemisch noch nicht geschwächt sind, von dem verschlissenen Material abgetrennt wird, die großen Teile des weiterzuverwendenden Materials auf die vorgesehene Form zugeschnitten werden.

8. Verwendung von Fertigteilen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 in Straßenanlagen, insbesondere als Verteiler, als wiedereinsetzbare Fertigteile für Dauer- und/oder Verschleißfutter, als feuerfeste Auskleidung in Stranggießanlagen, insbesondere als Verteiler, als Wandelement eines Stranggießverteilers, als Rinnensystem eines Hochofens oder Kupolofens, als Schnäbel von Rinnen. Prallplatten, Schikanen und Barrieren.