DE3688830T2 - Brick for floor electrode, furnace lining or connection to a crucible. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ziegel für eine Bodenelektrode, eine Ofenauskleidung oder einen Herdanschluß gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a brick for a floor electrode, a furnace lining or a stove connection according to the preamble of claim 1.

Bei dieser Art von Ziegeln stellt die verlangte Kombination von guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeisolation ein Problem dar. Eine zu gute Wärmeisolation hat oft eine schlechte elektrische Leitfähigkeit zur Folge und umgekehrt. Die elektrische Leitfähigkeit am Boden eines Gleichstrom-Lichtbogenofens wird manchmal mittels Ziegel oder graphithaltigen Massen hergestellt. Der Zusatz von Graphit verschlechtert jedoch die Wärmeisolation, so daß eine Kühlung und/oder eine dickere Auskleidung erforderlich ist/sind, um eine thermische Überlastung der Ofenschale am Boden oder an der Wand oder der Schale eines Tiegels zu vermeiden.With this type of brick, the required combination of good electrical conductivity and good thermal insulation is a problem. Too good thermal insulation often results in poor electrical conductivity and vice versa. Electrical conductivity at the bottom of a DC arc furnace is sometimes achieved using bricks or masses containing graphite. However, the addition of graphite deteriorates the thermal insulation, so that cooling and/or a thicker lining is required to avoid thermal overloading of the furnace shell at the bottom or wall or the shell of a crucible.

Isolierziegel mit einem unterschiedlichen Grad offener Porosität (50-90%) sind auf dem Markt erhältlich. Im Falle eines Gleichstrom-Lichtbogenofens (Tiegels) haben diese Ziegel zwei entscheidende Nachteile. Sie sind nicht elektrisch leitend und ihre mechanische Festigkeit ist zu gering, um sie als- Ofenauskleidung zu verwenden. Ferner gibt es auf dem Markt Gasspülziegel mit einer gerichteten offenen Porosität, aber diese Ziegel sind elektrisch nicht leitend.Insulating bricks with a varying degree of open porosity (50-90%) are available on the market. In the case of a DC arc furnace (crucible), these bricks have two major disadvantages. They are not electrically conductive and their mechanical strength is too low to be used as furnace lining. Furthermore, gas purging bricks with a directional open porosity are available on the market, but these bricks are not electrically conductive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ziegel der eingangs genannten Art zu entwickeln, welcher eine gute elektrische Leitfähigkeit, eine gute Wärmeisolation und eine beachtliche mechanische Festigkeit in sich vereinigt.The invention is based on the object of developing a brick of the type mentioned at the beginning, which combines good electrical conductivity, good thermal insulation and considerable mechanical strength.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird einen Ziegel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, a brick according to the preamble of claim 1 is proposed, which according to the invention which has the features mentioned in the characterising part of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen benannt.Advantageous embodiments of the invention are specified in the further claims.

Gemäß der Erfindung wurde zu der offenen Porosität elektrisch leitendes kohlehaltiges Material, vollständig oder teilweise, hinzugefügt.According to the invention, electrically conductive carbonaceous material was added, completely or partially, to the open porosity.

Um einen kontinuierlichen Kohleleiter in gepreßten Magnesit- Graphit-Ziegeln zu erhalten, müssen gegenwärtig 13 Gewichtsprozent Kohle (ungefähr 20 Volumenprozent) vorhanden sein. Diese Ziegel sind als chemisch gebunden zu betrachten. In keramisch gebundenen Ziegeln mit einer Porosität von etwa 20% ist es gegenwärtig möglich, einen Gehalt an verkohltem Rückstand von maximal 5 Gewichtsprozent durch Imprägnieren zu erreichen. Durch geeignete Wahl der Porengröße der Körner und der Viskosität des kohlehaltigen Imprägniermittels sollte es möglich sein, Gehalte an durchkohltem Rückstand von 13 bis 23% bei einer Porosität von 50 bis 90% zu erreichen, was ausreicht, elektrische Leitung am Boden eines Gleichstrom-Lichtbogenofens oder eines Tiegels zu erzielen.To obtain a continuous carbon conductor in pressed magnesite-graphite bricks, 13% by weight of carbon (approximately 20% by volume) is currently required. These bricks are to be considered chemically bound. In ceramic-bound bricks with a porosity of about 20%, it is currently possible to achieve a carbonized residue content of a maximum of 5% by weight by impregnation. By appropriate choice of the pore size of the grains and the viscosity of the carbonaceous impregnant, it should be possible to achieve carbonized residue contents of 13 to 23% at a porosity of 50 to 90%, which is sufficient to achieve electrical conduction at the bottom of a direct current arc furnace or a crucible.

Die Druckfestigkeit von chemisch gebundenen Magnesit-Graphit-Ziegeln beträgt im kalten Zustand 20 bis 35 MPa und für Isolierziegel ungefähr 2 MPa. Durch Kombination beider Bindungstypen wird die mechanische Festigkeit nach dem Imprägnieren und der Wärmebehandlung (die einmal oder mehrfach durchgeführt wird) verbessert. Anstelle der Imprägnierung oder zusätzlich zur Imprägnierung kann auch eine Sprühbehandlung durchgeführt werden.The compressive strength of chemically bonded magnesite-graphite bricks is 20 to 35 MPa in the cold state and approximately 2 MPa for insulating bricks. By combining both types of bonding, the mechanical strength is improved after impregnation and heat treatment (which is carried out once or several times). Instead of impregnation, or in addition to impregnation, spray treatment can also be carried out.

Das Imprägniermittel kann z. B. aus Teer, Pech oder Kunststoff oder eine Suspension aus Graphit, Ruß oder dergleichen oder Kunststoff bestehen. Die Wärmebehandlung wird zweckmäßigerweise bei einer Temperatur durchgeführt, bei der das Bindemittel verkohlt wird, zum Beispiel bei 350 Grad C oder darüber.The impregnating agent can consist of tar, pitch or plastic, for example, or a suspension of graphite, soot or the like or plastic. The heat treatment is expediently carried out at a temperature at which the binder is carbonized, for example at 350 degrees C or above.

Bei Ziegeln, die eine gerichtete Porosität haben, wie zum Beispiel Gasspülziegeln, werden die Kanäle mit einem Material gefüllt, das in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, verkohlt wird. Abhängig vom Grad der Füllung und dem Grad der Graphitisierung kann eine Schnittfläche von Kanälen von 3 bis 30% für den Boden eines Gleichstrom-Lichtbogenofens ausreichen.For bricks that have directional porosity, such as gas flushing bricks, the channels are filled with a material that is carbonized in the same way as described above. Depending on the degree of filling and the degree of graphitization, a cross-sectional area of channels of 3 to 30% may be sufficient for the bottom of a DC arc furnace.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail using the embodiments shown in the figures.

Fig. 1 einen Gleichstrom-Lichtbogenofen, in welchem Ziegel gemäß der Erfindung verwendet werden,Fig. 1 shows a direct current arc furnace in which bricks according to the invention are used,

Fig. 2 einen Teil der Bodenelektrode (Auskleidung) des Gleichstrom-Lichtbogenofens,Fig. 2 a part of the bottom electrode (lining) of the DC arc furnace,

Fig. 3 einen Ziegel gemäß der Erfindung.Fig. 3 a brick according to the invention.

Der Gleichstrom-Lichtbogenofen in Fig. 1 ist mit einer Elektrode ausgerüstet, die einen hohlen Kanal für Reduktionszwecke hat. Der Lichtbogen 1 ist zwischen der Elektrode und-der Schmelze 2 gezündet. Die Bezugszeichen 3, 4, 5 und 6 bezeichnen verschiedene Ziegellagen, wobei mit 3 die Lage bezeichnet ist, die der Schmelze 2 am dichtesten liegt, und mit 6 die Lage, die dem Herdanschluß am dichtesten liegt.The direct current arc furnace in Fig. 1 is equipped with an electrode that has a hollow channel for reduction purposes. The arc 1 is ignited between the electrode and the melt 2. The reference numerals 3, 4, 5 and 6 designate different brick layers, with 3 designating the layer that is closest to the melt 2 and 6 the layer that is closest to the hearth connection.

Fig. 2 zeigt die Ziegellagen (3-5) und den Herdanschluß 7 in detaillierterer Darstellung. Entweder die Lage 5 oder die Lage 6, d. h., der Teil des Ziegelbodens oder der Wand, welcher der kalten Seite am nächsten liegt, kann aus Ziegeln gemäß der Erfindung bestehen.Fig. 2 shows the brick layers (3-5) and the stove connection 7 in more detail. Either layer 5 or layer 6, i.e. the part of the brick floor or wall closest to the cold side, can consist of bricks according to the invention.

Fig. 3 zeigt einen gepreßten Ziegel aus Aluminiumoxiden, Magnesit oder Zirkoniumoxid. Wie man erkennt, ist der Ziegel porös, und die offenen Poren 8 sind mit einem kohlenstoffhaltigen Material imprägniert, wie z. B. Pech, Teer, einer Suspension aus Graphit, Ruß oder dergleichen, Kunststoff usw., um einen Kohlenstoffgehalt im Ziegel zu erhalten, der einen Stromleiter darstellt, d. h., der Ziegel ist elektrisch leitend, während zur gleichen Zeit seine Porosität eine gute Wärmeisolation ergibt.Fig. 3 shows a pressed brick made of aluminum oxides, magnesite or zirconium oxide. As can be seen, the brick is porous and the open pores 8 are impregnated with a carbon-containing material, such as pitch, tar, a suspension of graphite, soot or the like, plastic, etc., in order to obtain a carbon content in the brick which conducts electricity, i.e. the brick is electrically conductive, while at the same time its porosity provides good heat insulation.

Durch die Verwendung von Ziegeln, welche chemisch oder keramisch gebunden sind und eine Porosität von etwa 20% haben, kann durch Imprägnieren ein Gehalt an durchkohltem Rückstand von höchstens 5 Gewichtsprozent erreicht werden. Mit einer Porosität von 50 bis 90% können Gehalte an durchkohltem Rückstand von 13 bis 23% erreichet werden. Ergänzend zum Imprägnieren kann auch ein Einsprühen der Ziegel angewendet werden. In bestimmten Fällen kann Sprühen allein ausreichen. Die Behandlung kann einmal oder mehrmals durchgeführt werden. Wie oben erwähnt, kann die Druckfestigkeit im kalten Zustand der chemisch gebundenen Magnesit-Graphitziegel 20-35 MPa betragen und für Isolierziegel etwa 2 MPa.By using bricks that are chemically or ceramically bonded and have a porosity of about 20%, a carbonized residue content of no more than 5% by weight can be achieved by impregnation. With a porosity of 50 to 90%, carbonized residue contents of 13 to 23% can be achieved. In addition to impregnation, spraying of the bricks can also be used. In certain cases, spraying alone can be sufficient. The treatment can be carried out once or several times. As mentioned above, the cold compressive strength of chemically bonded magnesite-graphite bricks can be 20-35 MPa and for insulating bricks about 2 MPa.

Die Ausführung der Ziegel gemäß der obigen Beschreibung kann in vielfacher Weise im Rahmen der folgenden Ansprüche variieren.The design of the bricks according to the above description can vary in many ways within the scope of the following claims.

Claims (5)

1. Ziegel zur Verwendung in einer Bodenelektrode, einer Ofenauskleidung oder einem Herdanschluß bei einem Gleichstrom-Lichtbogenofen, dadurch gekennzeichnetdaß der Ziegel aus einem porösen Material besteht, dessen elektrische Leitfähigkeit für die vorgenannten Zwecke zu klein ist, daß das genannte poröse Material imprägniert worden ist durch Eintauchen in oder durch Besprühen mit einer organischen Flüssigkeit und daß danach der Ziegel derart verkohlt worden ist, daß kohlehaltige, den elektrischen Strom leitende Pfade entstanden sind, welche den Ziegel ausreichend elektrisch leitfähig machen.1. Brick for use in a bottom electrode, a furnace lining or a hearth connection in a direct current arc furnace, characterized in that the brick consists of a porous material whose electrical conductivity is too low for the aforementioned purposes, that said porous material has been impregnated by immersion in or by spraying with an organic liquid and that the brick has then been carbonized in such a way that carbon-containing paths conducting the electric current have been created, which make the brick sufficiently electrically conductive. 2. Ziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetdaß die genannte organische Flüssigkeit zur Imprägnierung des genannten porösen Materials aus Pech, Teer, Harz oder einer Suspension aus Graphit, Ruß oder synthetischem Harz besteht.2. Brick according to claim 1, characterized in that said organic liquid for impregnating said porous material consists of pitch, tar, resin or a suspension of graphite, soot or synthetic resin. 3. Ziegel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnetdaß das Verkohlen des Ziegels bei einer Temperatur von 350ºC durchgeführt wurde.3. Brick according to one of claims 1 or 2, characterized in that the carbonization of the brick was carried out at a temperature of 350°C. 4. Ziegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnetdaß er eine Porosität von 50-90 Prozent hat und einen Gehalt an durchkohlten Rückständen nach der Behandlung von 13-23 Gewichtsprozent.4. Brick according to one of the preceding claims, characterized in that it has a porosity of 50-90 percent and a content of carbonized residues after treatment of 13-23 weight percent. 5. Ziegel nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnetdaß er eine gerichtete Porosität ("gas flushing"-Ziegel) hat, durch welche Kanäle im Ziegel entstanden sind, welche mit einem kohlehaltigem Material gefüllt sind, welches verkohlt wird, wobei diese Kanäle 3- 30 Prozent der Schnittfläche des Ziegels einnehmen.5. Brick according to one of claims 1-4, characterized in that it has a directed porosity ("gas flushing" brick), through which channels are formed in the brick, which are filled with a carbonaceous material which is charred, whereby these channels take up 3-30 percent of the cross-sectional area of the brick.