DE2913326A1 - Ferrochromschlacke fuer feuerfestigkeit und mechanische festigkeit erfordernde einsatzzwecke - Google Patents

Ferrochromschlacke fuer feuerfestigkeit und mechanische festigkeit erfordernde einsatzzwecke

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Description

DipL-Irtg. Hans W. Groaning
ppstfach C:O3i3, S^berts
8000 ϊ/ilnchan 86
Telefon 4710 79/70
OUTOKUMPU OY
Outokumpu, Finnland
Ferro chromschlacke für Feuerfestigkeit und mechanische Festigkeit erfordernde Einsatzzwecke
Diese Erfindung betrifft Ferroehromschlaeke für Feuerfestigkeit, mechanische Druckfestigkeit und Abrieb festigkeit erfordernde Einsatzzwecke, wie zum Beispiel als Strahlmittel oder .als Gerüststoff in Gussbeton, Asphalt oder Ziegeln.
Von der US-Patentschrift 3 798 043 her ist die Herstellung feuerfesten Betons aus der bei der Ferrochromerzeugung anfallenden Schlacke bekannt. Die verwendete Ferroehromschlacke enthielt 25 bis 40 % MgO, 20 bis 50 % SiO2, 10 bis 40 % Al2O3 sowie unter ca. 15 Gew.96 Cr, Cr2O3, CaO, FeO, C und S. Die klassierte Ferroehromschlacke wurde mit Calciumalumxnatzement als Bindemittel, mit V/asser und eventuell mit gemahlenem Borphosphat, das als Flussmittel fungierte, vermischt. Das Zement-Schlacken-Verhältnis betrug 1:4, und eine giessfähige Mischung erhielt man, indem man so
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viel Wasser zusetzte, dass daa W&sser-Zenent-Yerhältnis 0,6 betrug. Abschliessend wurden die gegossenen Stücke bei über 10000C geglüht.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine für verschiedene, der Beanspruchung durch Feuer oder mechanische Kräfte ausgesetzte Objekte brauchbare' Schlacke aus der FerroChromproduktion geschaffen werden, die sich als solche zum Beispiel als Strahlmittel oder als Gerüstmaterial in Beton, Ziegeln, Strassenbelägen u.dgl. verwenden lässt. Weiter wird axt der Erfindung bezweckt, eine Fefrochromschlacke zu schaffen, die derartigen Stoffen bessere Festigkeitseigenschaften verleiht als die oben erwähnte bereits bekannte Ferrochromschlacke.
6-emäss der Erfindung hat man nun überraschend die Beobachtung gemacht, dass sich die vorgenannten Ziele erreichen lassen durch Verwend'jtig von Ferrochromschlacke, die unter 25 Gew.$ Magnesiumoxid, d.h. also weniger Magnesiumoxid als die oben genannte, bereits bekannte, als Gerüstmaterial für feuerfesten Beton eingesetzte Ferrochromschlacke enthält.
Die erfindungsgemässe Ferrochromschlacke eignet sich als Gerüstmaterial in Ziegeln und keramischen Massen, die der Beanspruchung durch Feuer und starke mechanische Kräfte ausgesetzt sind, wie in Asphalt, Ziegeln und Gussbeton, oder als solche für Strahlzwecke.
Durch Vermischen von klassierter, weniger als 25 Gew.% Magnesiumoxid enthaltender Ferrochromschlacke mit Calciumaluminatzement erhält man eine bei Zimmertemperatur hydraulisch abbindende feste Masse, die,bei über 12000C unter Anwesenheit von Luft geglüht, eine feste keramische Bindung sowie Festigkeitseigenschaften liefert, die mindestens ebenso gut wie die von gewöhnlichen Betonen und bes-' ser als die von bereits bekannten Betonen sind, bei denen ein Teil des Zements durch Ferrochromschlacke mit über 25 Gew.% Magnesiumoxid ersetzt ist«
Wir untersuchten nun verschiedenartige Ferrochromschlacken auf ihre Eignungsfähigkeit für die vorgenannten Zwecke. Zunächst wurden mit einer Diamantsäge von verschiedenartigen Schlacken Probekörper zur Bestimmung der Druckfestigkeit geschnitten.
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Beispiel 1
Beispiel für die Kaltdruckfestigkeiten verschiedenartiger Schlakken.
jke Chemische CaO Tabelle 1 , Gew.% 1^ Kaltdruckfestigkeit
Schlac MgO 5,0 Analyse, Al2O3 kp/cm
24,0 4,7 SiO2 24,7 3030
1 26,5 1,4 28,5 23,2 1630
2 34,2 5,1 26,8 20,8 1300
3 19,1 5,2 30,0 28,3 2834
4 13,1 34,7 33,2 2816
5 39,2
-'-'Rest hauptsächlich Cr, Cr2O3, Fe, FeO
Aus den Schlacken 1 und 3 wurden mit Secar-Zement - 20 % der Mischung - gebundene Probeziegel hergestellt, die dann unter verschiedenem Winkel und verschieden lange Zeit sandgestrahlt wurden. Für die durch das Sandstrahlen entstandenen Vertiefungen wurden folgende spezifische Sandverbrauche festgestellt:
Schlacke 1: 198,1 kg Sand/cm' (Vertiefungsvolumen) Schlacke 3: 137»2 kg Sand/cm^ (Vertiefungsvoluraen)
Bei den Versuchen zeigte sich, dass eine Erhöhung des MgO-Gehaltes der Schlacke auf über 25 % deren Festigkeitseigenschaften beträchtlich verringert und sie ungeeignet für Einsatzzwecke macht, bei denen Verschleissfestigkeit gefordert wird. An der Schlacke 1 wurde die sog. Los-Angeles-Bestimmung für Strassenbau durchgeführt. Die Los-Angeles-Zahl betrug = 20; auf Grund dessen ist die besagte Schlackenart ein geeignetes Rohmaterial für verschleissfeste Objekte im Strassenbau.
Die Schlacke wurde auf eine Korngrösse unter 5 mm gebrochen, und die dafür geeigneten Fraktionen wurden mit Calciumaluminatzement (20 %t bezogen auf die Mischung) vermischt; aus der Mischung wurden in nassem Zustand Probeziegel für den Sandstrahlteste gepresst. Die ü?ests ergaben, dass die aus der Schlacke 1 gefertigten Probekörper eine ebenso gute Abriebfestigkeit aufwiesen wie die besten Aloxiziegel/Mischungen und gewisse SiC-Ziegelsorten.
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Gesucht wurde ein passendes Material für einen Zyklon und dessen Rohrleitungen, in denen die Vorerhitzung von abrasiv wirkendem Chromitkonzentrat auf etwa 8000G mit Hilfe aus dem Trommelofen kommender Rauchgase erfolgt. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Ziegelsorten einem Sandstrahlversuch unterworfen. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der Sandstrahltests zusammengestellt, bei denen in verschiedenem Winkel Sand verschieden lange Zeit auf die Ziegeloberfläche gestrahlt v/urde. Die Volumen der durch das Sandstrahlen bewirkten Vertiefungen wurden bestimmt.
Tabelle -2
• Ergebnisse der Sandstrahltests
Ziegelart ■ Volumen der Vertie
fung, cm3
1. Siliziumkarbid-Ziegel, Sorte 1 7,1
2. Korundziegel 8,4
3. Siliziumkarbid-Ziegel, Sorte 2 8,6
4. Mahlkugel, Porzellan 9,9
5. Siliziumkarbid-Ziegel, Sorte 3 11,3
6. aus FeCr-Schlacke hergestellter Probekörper ' 15,2
7. Siliziumkarbid-Ziegel, Sorte 4 17,1-
8. Aloxi-Ziegel, Al3O3 = 65 % 20,2
9. Aloxi-Ziegel, Al2O3 = 50 % 20,7
10. Schamotte-Ziegel, Sorte 1 24,2
11. Schamotte-Ziegel, Sorte 2 36,7
■^Mischung aus passend fraktionierter PeCr-Schlacke und 20 % Secar-Zement.
Für Druckfestigkeitsmessungen wurden aus fraktionierter Schlacke Probebriketts i 20 χ 20 mm hergestellt. Als Bindemittel diente Calciumaluminat-Zement «Secar 250" (Hersteller: lafarge Aluminous Cement Company limited) ,in einer Menge von 25 %, bezogen auf das Schlackengevicht, und Wasser in einer Menge von 10 %j bezogen auf das G-ewicht der Mischung, Die Briketts wurden getrocknet und zwei Stunden bei verschiedenen Temperaturen in Luftatmosphäre gebrannt; nach erfolgtem Kühlen widen ihre Kaltdruckfestigkeiten bestimmt.
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Beispiel 2
Man war bestrebt, den teuren Calciumaluminat-Zement teilweise durch geeignete billige Zuschläge, u.a. durch Industrieabfälle zu ersetzen. Aus Schlacke + Zuschlagen + Zement wurden Briketts hergestellt, auf die oben beschriebene V/eise behandelt und dann auf ihre Druckfestigkeit untersucht. Die Korngrösse der Zuschläge entsprach etwa der des Zements. Als Zuschläge dienten Steinkohlen-KLugasche} Entschwefelungsasche aus dem AOD-Prozess, Naturton und feingemahlene granulierte Ferrochrom-Schlacke.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse der Druckfestigkeitsmessungen für die einzelnen Mischungen zusammengestellt.
Tabelle 5
Druckfestigkeitsmessungen an den verschiedenen Mischungen; Brikett; grösse φ 20 χ 20 mm; zweistündiges Glühen in Luftatmosphäre bei der jeweiligen Temperatur.
.3)
Tempe
ratur		 ρ
kp/cm
110 218
600 212
1000 184
1200 220
1 HSecar25O":
Flugasche Enfcschwefeljngs- Naturton leCr· Schlak«
2 schlacke 2 ke ?
kp/cm kp/cm kp/cm kp/cra
2Ο2 178 222 . 192
156 161 198 196
174 145 187 210
218 210 222 220
1) 25 % Zement, bezogen auf Schlackengewicht
2) 15 % Zement, bezogen auf Schlackongewicht, + 15 % Steinkohlen-Flugasche
3) 15 % Zement, bezogen auf Schlackengewicht, + 10 % Entschwefelungsschlacke aus dem AOD-Prozess
4) 15 % Zement, bezogen auf Schlackengewicht, + 15 % Naturton
5) 15 % Zement, bezogen auf Schlackengewicht, + 10 % feingemahlene granulierte FeCrrSchlacke (3000 Blaines)
Die Versuche ergaben, dass der Zement zu etwa 40 % durch Zuschläge der oben genannten Arten ersetzt werden kann, ohne dass dadurch die Druckfestigkeit des Produkts beeinträchtigt wird.
AOD-Prozess = Argon-Oxygen-Deoxydation-Prozess
90984 3/0635
SiO2 0,4
Al2O3 71,0
MgO -
CaO 27,0
Fe2O3 0,4
EntSchwefe
lung s-
schlacke
Gew.%		 Naturton
Gewt%
26,0 59,0
2,5 16,0
5,7 4,3
60,0 2,4
0,6/FeO 7,3
Tabelle 4-Die chemischen Analysenwerte des Zements und der Zuschläge
Komponen- "Secar 250" Plugasche te Gew.5£ Gew.%
53,0
24,0
3,0
0,8
8,4
Aus Ferroehrom-Schlacke (-5 mm, fraktioniert) und Zement "Secar 250" wurde eine Giessmasse hergestellt und in der Praxis an verschiedenen Objekten erprobt. Bei den nachstehend aufgeführten Einsatζobjekten konnten die früher verwendeten handelsüblichen. Materialien vollständig ersetzt werden.
Beispiele von Objekten, an denen die erfindungsgernässe Ferroohrom« Schlacke erprobt wurde:
Giesspfannen:
Aus der Schlackenmasse wurde u.a. das T?utter für eine Perrochrom-Giesspfanne hergestellt, das eine Lebensdauer von 82 Chargen hatte. Die Temperatur der schmelzflüssigen Schlacke betrug 167O0O5 die des schmelzflüssigen Metalls 157O0C. Für diesen Zweck wird normalerweise Schamotte- oder Aloxi-Ziegelfutter verwendete
Zementofen-Planetenkühler:
Die Kühler erhielten ein Putter aus Schlackenmasse, welches den Beanspruchungen gut gewachsen war. Das Putter ist einer äusserst starken mechanischen Beanspruchung (Kühlen von Klinker) und einer Temperatur von maximal < 12OQ0C ausgesetzt. Pur den genannten Zweck werden vielfach High alumina-Massen und -Ziegel verwendet.
Reinigungszyklone und Rohrleitungen für kalte und heisse Peststoffe enthaltende Prozessgase:
Aus der Schlackenmasse wurde das Putter für einen Zyklon gegossen, in welchem aus dem Trommelofen kommende Rauchgase mit Verbrennungsluft vermischt werden. Die Rauchgase enthalten auch abrasiv wirkenden Koksstaub. Das Gas hat eine Temperatur von maximal
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55O°C; die Atmosphäre ist oxydativ. Das Putter hat bereits 8 Monate gehalten.
Weiter wurde aus der Schlacke das Putter für einen Reinigungszyklon für chromitstaubhaltiges Rauchgas gegossen, das eine Lebensdauer von etwa 4 Jahren hatte. Die Rauchgasteinperatur beträgt ca. 2000C.
Für die vorgenannten Zwecke werden normalerweise Siliziumkarbid- und Aloxi-.Ziegel und -Massen verwendet.
Giessrinnen für die Eisen- und Nichteisenmetallindustrie: Aus Schlackenmasse wurden u.a. Auskleidungen für Kupferschmelze- und Kupferstein-Giessrinnen gegossenj T 120O0C, die länger hielten als die entsprechenden auf Aloxi-Basis hergestellten Auskleidungen.
und Giesswannen, Weiter wurden Giessrinnen/ für Ferro chroma chmel ze, Τ = 157O0C, mit Schlaekenmasse ausgekleidet, die in diesem Falle Aloxi-Ziegel und -Massen ersetzte.
Weiter wurde die Schlackenmasse in verschiedenartigen Industriebetrieben als Material für-Fussböden verwendet, die Wärmebeanspruchung und ausserordentlich starkem mechanischen Verschleiss ausgesetzt sind. Auch in diesen Einsatzbereichen hat sich die Schlakkenmasse als ausserordentlich beständig erwiesen.
Weitere Einsatzbereiche waren:
- Strahlmittel
- Asphalt-Gerüstmaterial
- Auf Zementbasis für Spezialzwecke im Strassenbau, z.B. für Brükkenkonstruktionen und Bogen
In den verschiedenen Einsatzbereichen hat die Schlackenmasse ausserdem eine gute Wärmeschockfestigkeit bewiesen.
Die erfindungsgemässe Ferrochrom-Schlacke kann auch als solche in schmelzflüssigem Zustand zu Platten gegossen werden, die feuer- und hoohverschleissfest sind. Weiter kann die Schlacke in Teilchenform unter hohem Druck zu Stücken gepresst werden, die dann durch Glühen zu Ziegeln gesintert werden.
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Claims (5)

Patentansprüche
1.7 Ferro ehr omschlaeke für Einsatz zwecke, bei denen Feuer- mecha-■—•
nische Druck- und Abrieb festigkeit verlangt v/erden, wie zum Beispiel als Strahlmittel oder als Gerüststoff in. Gussbeton, Asphalt und Ziegeln, dadurch gekennzeichnet, dass sie weniger als 25 Gew.?o Magnesiumoxid enthält.
2. Ferrochromschlacke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 13 bis 24 Gew.% Magnesiumoxid enthält.
3. Ferrochromschlaoke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet," dass sie ein feinkörniges Granulat darstellt, dessen Eorngrösse unter 5 mm beträgt.
4. Ferrochromschlacke nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0 bis 12 Gew.?o Calciumoxid, ca. 20 bis 40 Gew.% Siliziumoxid und ca. 20 bis 36 Gew.% Aluminiumoxid enthält.
5. Schlacke nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h gekennzeichnet, dass sie als schmelzflüssig gegossenes Form- oder Gussstück vorliegt. - .
DE2913326A 1978-04-18 1979-04-03 Verwendung von Ferrochromschlacke als Gerüststoff in Gußbeton, Asphalt und Ziegeln Expired DE2913326C2 (de)

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