DE1111658B - Feuerfester basischer Stein fuer den Aufbau der Auskleidung von Stahlschmelzoefen, insbesondere Siemens-Martin-OEfen, und mit solchen Steinen hergestellter Auskleidungsteil - Google Patents

Description

• Feuerfester basischer Stein für den Aufbau der Auskleidung von Stahlschmelzöfen, insbesondere Siemens-Martin-Öfen, und mit solchen Steinen hergestellter Auskleidungsteil Die Erfindung betrifft feuerfeste basische Steine für den Aufbau der Auskleidung von Stahlschmelzöfen, insbesondre von Gewölben oder von Hängedecken über den Herden von Siemens-Martin-Öfen, und zielt darauf ab, die Lebensdauer solcher Steine zu erhöhen.
• Unabhängig von derZerstörung durch Druck unterliegen die basischen Steine der Gewölbe und Decken, insbesondere in Siemens-Martin-Öfen, einem Verschleiß durch Abschälen oder Abplatzen (»Spalling«) und, in erheblich geringerem Maße, auch durch Abschmelzen.
• In der Meinung, daß das Abplatzen der Ofenbausteine auf den großen zwischen Feuerseite undNachtseite bestehenden Temperaturunterschied und die damit verbundenen großen Wärmespannungen zurückgeführt werden muß, ist vorgeschlagen worden, diesen Temperaturunterschied dadurch zu verkleinern, daß man in den Stein einen in Richtung des Temperaturgefälles verlaufenden Kern aus gut wärmeleitendem feuerfestem Material einsetzt; als solches wurde Siliciumcarbid mit Tonbindung genannt. Dieser Vorschlag blieb ohne praktische Bedeutung, wohl deshalb, weil seine theoretischen Voraussetzungen für die hier allein interessierenden basischenfeuerfestenStoffe nicht zutreffen und ferner, weil er in Stahlschmelzöfen mit Erfolg nicht verwirklicht werden kann. Der einzige gängige feuerfeste Stoff, der sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet, nämlich Siliciumcarbid, ist gegen Eisenoxydschlacken nicht genügend beständig, indem es bereits bei 1000 bis 1200° C zerstört wird; Siliciumcarbidsteine sind demnach für den Bau von Stahlschmelzöfen nicht als feuerfeste Stoffe anzusehen.
• Die vorliegende Erfindung befaßt sich ebenfalls mit der Aufgabe, insbesondere dem Abschälen entgegenzuwirken, und schlägt zu diesem Zweck einen Verbundstein besonderer Art vor. Der erfindungsgemäße feuerfeste basische Stein für den Aufbau der Auskleidung von Stahlschmelzöfen kennzeichnet sich dadurch, daß er, wie an sich bekannt, aus einzelnen, in beschränkter Anzahl vorhandenen Abschnitten vergleichbarer Größe besteht, die den Stein zumindest näherungsweise durchsetzen und in wechselnder Folge angeordnet sind, wobei die Stoffe, aus denen jeweils zwei benachbarte Abschnitte bestehen, hinsichtlich ihrer für den Verschleiß im Ofen maßgeblichen Verhaltensweisen unterschiedlich sind, derart, daß die Gesamthaltbarkeit der beiden benachbarten Abschnitte zusammengenommen größer ist als jeder dieser Abschnitte allein.
• Für metallurgische Öfen sind bereits Mauerungen vorgeschlagen worden, die aus abwechselnd angeordneten basischen und neutralen Steinen, z. B, von Magnesit- und Chromitsteinen, bestehen. In Beschränkung auf Ofengewölbe ist auch vorgeschlagen worden, Chrommagnesitsteine mit Magnesitchromsteinen abwechseln zu lassen; ferner ist empfohlen worden, solche Auskleidungen aus relativ dünnen Steinen herzustellen, etwa bei Drehöfen aus Platten mit einer Dicke von 2 bis 3 cm. Das Vermauern solcher dünner Körper bedingt jedoch sehr viel Handarbeit und führt zu einer großen Zahl von Mörtelfugen bzw. Zwischenlageblechen; gegen das abwechselnde Verlegen von zwei verschiedenen Steinsorten besteht der Einwand, daß an der Arbeitsstelle dauernd zwei Steinsorten vorhanden sein müssen, was, nicht zuletzt des häufig herrschenden Raummangels wegen, zu Umständlichkeiten führt, zumal sich die beiden Steinsorten rein äußerlich wenig unterscheiden und daher die Einhaltung der richtigen Verlegungsfolge viel Aufmerksamkeit verlangt. Außerdem sind die Betriebsergebnisse von Decken und Mauerwerksteilen, die aus abwechselnd angeordneten, sonst aber normal verlegten Steinen verschiedener Zusammensetzung bestehen, keineswegs so günstig gewesen, daß dadurch die Nachteile der Herstellung derartiger Mauerungen einen Ausgleich gefunden hätten.
• Es sind ferner feuerfeste Körper bekanntgeworden, die eine Art rahmenförmigen Hauptkörper aus feuerfestem Material und in diesem sitzend senkrecht zur Feuerseite verlaufende Einsatzkörper aus einem anderen feuerfesten Material aufweisen. Ein solcher Mehrstoffkörper kann die Größe eines üblichen feuerfesten Steines besitzen. Der Verbrauch an Mörtel bzw. Zwischenlageblechen wäre dann nicht größer als bei Verwendung einer einzigen Art von Einstoffsteinen; diese Einsatzkörper besitzenden Steine wurden jedoch nur für die Anwendung in Zementdrehöfen empfohlen, in denen die Ansatzbildung wichtig ist, welche die vorstehenden Einsätze hätten begünstigen sollen. Der erfindungsgemäße Stein besteht hingegen ausschheßlich aus sich im Feuer verschieden verhaltendem basischem und gegenüber den Beanspruchungen der Stahlerschmelzung feuerfestem Material.
• Die schematischenZeichnungen dienen derweiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes und einiger Ausführungsbeispiele desselben. Die Fig. I und 2 zeigen zwei erfindungsgemäße Steine und Fig.3 einen unter Verwendung erfindungsgemäßer Steine aufgebauten Deckenteil.
• Die Chrommagnesitsteine werden in ihren unteren Steinpartien mit eindringendem Eisenoxyd od. dgl. infiltriert. Dadurch dehnen sich diese Steinpartien aus, es bilden sich oberhalb der infiltrierten Schicht Risse, diese infiltrierten Steinpartien schälen sich ab und fallen herunter. Diese hinlänglich bekannte Erscheinung geht dann fortlaufend weiter, bis die Steine verbraucht sind.
• Hätte man für diese Decke in einem Siemens-Martin-Ofen od. dgl. anstatt Chrommagnesitsteinen chromfreie Magnesitsteine gewählt, so wären Abplatzungen anderer Art aufgetreten; die Magnesitsteine wären nach kürzerer Zeit infolge ihrer schlechten Temperaturwechselbeständigkeit in dickeren Schalen abgeplatzt. Dieser Vorgang hätte sich wiederholt und die Lebensdauer dieser Auskleidung wäre noch geringer als die einer Auskleidung aus Chrommagnesitsteinen. Hier setzt die Erfindung ein. Wenn, wie vorliegendenfalls, ein basischer Stein aus einzelnen Abschnitten bestehen darf, die sich, allgemein ausgedrückt, im Feuer verschieden verhalten, diese Abschnitte in beschränkter Anzahl abwechselnd vorliegen, untereinander vergleichbare Größe besitzen und in Richtung des Temperaturgefälles verlaufen, dann läßt sich mit wirtschaftlichen Mitteln ein Stein schaffen, der gegen Abplatzen wesentlich beständiger ist als ein Einstoffstein oder bekanntgewordene Verbundsteine, wie auch zahlreiche praktische Erprobungen gezeigt haben, und der zudem mauerungstechnisch den Vorteil der einfachen Verlegung für sich hat.
• Das Wesentliche der erfindungsgemäßen Steine liegt darin, daß sie gleichzeitig den vorhin beschriebenen Nachteil des Abschälens (z. B. infolge lnfiltration von Chrommagnesitsteinen) und :den Nachteil des Abplatzens (z. B. infolge fehlender Temperaturwechselbeständigkeit von Magnesitsteinen) haben, diese beiden Verhaltensweisen jedoch bei weitem nicht in dem Maße wie bisher zur Auswirkung gelangen, indem das Abplatzen in allen Steinabschnitten wesentlich verzögert wird.
• Der in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Stein besteht aus einem inneren Kern aus reinem Magnesit 1 und einer äußeren Hülle aus Chrommagnesit 2, wogegen der Stein nach Fig.2 aus e?nem inneren Abschnitt 3 aus Magnesit und aus äußeren Abschnitten 4 aus Chrommagnesit oder .auch aus mehr als zwei Abschnitten besteht. Die Abschnitte sind demnach in ihrem Verhalten im Ofen aufeinander abgestimmt, im wesentlichen so, daß die sich bildenden Abplatzungen sich gegenseitig stützen.
• Die Wirkungsweise von aus den beschriebenen erfindungsgemäßen basischen Steinen gebildeten Auskleidungen kann dabei wie folgt gedeutet werden und sei an dem Beispiel einer basischen Hängedecke eines Siemens-Martin-Ofens od. dgl. an Hand der Fig. 3 näher erläutert: Die abschnittsweise aus verschiedenartigem basischem Material bestehenden Steine 5 mit den dazwischenliegenden Fugen 6 besitzen einen inneren Ab- schnitt 7 z. B. aus Magnesit oder Spezialmagnesit, dem eine geringere Temperaturwechselbeständigkeit, aber eine große Widerstandsfähigkeit gegen Infiltration eigentümlich ist, und äußere Abschnitte 8 aus Chrommagnesit, d. h. einem Material guter Temperaturwechselbeständigkeit, aber verschlechterter Widerstandsfähigkeit gegen Infiltration (»Bursting«) und somit größerer Neigung zum Abschälen. Im laufenden Ofenbetrieb eines Siemens-Martin-Ofens od. dgl. mögen dann die Abschnitte 7 die Neigung haben, ungefähr in der Höhe der Linie 9 abzuplatzen, wogegen die Abschnitte 8 im ungefähr gleichen Zeitpunkt in der Höhe der Linie 10 Trennflächen infolge Infiltration ausgebildet haben. Es ist dann so, daß sich die einzelnen Abplatzungen und Abschälungen innerhalb jedes Steines an den seitlich benachbarten Steinpartien halten, weil die Ebenen 9,10 in verschiedenen Höhen auftreten. Die dem Feuer zugewendeten Steinteile, die bereits vom Steinkörper getrennt sind, werden somit noch längere Zeit gehalten und schützen die darüber befindlichen Steinteile vor weiterer Schädigung, wodurch der Verschleiß der Auskleidung wesentlich verzögert wird. Es kann also gesagt werden, daß die Stoffe, aus denen jeweils zwei benachbarte Abschnitte bestehen, hinsichtlich ihrer für den Verschleiß im Ofen maßgeblichen Verhaltensweisen unterschiedlich sind, derart, daß die Gesamthaltbarkeit der beiden benachbarten Abschnitte zusammengenommen größer ist als jeder dieser Abschnitte allein.
• Die geringfügige Erschwernis, die sich für die Herstellung der erfindungsgemäßen Steine gegenüber homogenen Steinen ergibt, wird durch die bedeutende Verlängerung der Lebensdauer von mit erfindungsgemäßen Steinen aufgebauten Ofenteilen reichlich aufgewogen.
• Die Erfindung läßt sich in verschiedener Weise abwandeln. Beispielsweise können einzelne Steinabschnitte im Abstand von der heißen bzw. kalten Stirnfläche des Steines enden, andere ganz durchgehen. Die erfindungsgemäßen Steine können mit Außenblechen oder anderen metallischen Außenarmierungen und außerdem oder an ihrer Stelle mit Innenblechen oder metallischen Innenarmierungen versehen werden. Die einzelnen Abschnitte des Steines können auch aus abwechselnd angeordneten, gebrannten und chemisch gebundenen Körpern bestehen. Die einzelnen Steinabschnitte können ferner eine Form aufweisen, die, wie an sich bekannt, zu einer gegenseitigen Verzahnung oder Verspannung führt. Schließlich können an erfindungsgemäßen Steinen alle äußeren Formgebungen, wie Nasen, Vorsprünge, Ausnehmungen usw., oder auch alle sonstigen für die Auskleidungskonstruktion notwendigen metallischen Halterungen (Traghaken und -laschen, Bügel usw.) vorgesehen werden.
• Die Erfindung führt zu einer Auskleidung, die vermöge ihrer besonders bei sehr heißgehenden Öfen in Erscheinung tretenden besseren Haltbarkeit wesentlich größere Haltbarkeiten liefert, was die Wirtschaftlichkeit der basischen Auskleidung erhöht, indem die relativen Stillstandszeiten verkürzt werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Feuerfester basischer Stein für den Aufbau der Auskleidung von Stahlschmelzöfen, insbesondere der Decken von Siemens-Martin-Öfen od. dgL, dadurch gekennzeichnet, daß der Stein, wie an sich bekannt, aus einzelnen, in beschränkter Anzahl vorhandenen Abschnitten vergleichbarer Größe besteht, die den Stein zumindest näherungsweise durchsetzen und in wechselnder Folge angeordnet sind, wobei die Stoffe, aus denen jeweils zwei benachbarte Abschnitte bestehen, hinsichtlich ihrer für den Verschleiß im Ofen maßgeblichen Verhaltensweisen unterschiedlich sind, derart, daß die Gesamthaltbarkeit der beiden benachbarten Abschnitte zusammengenommen größer ist als jeder dieser Abschnitte allein.
2. 2. Feuerfester Stein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen der Steinabschnitte ganz bis zum heißen bzw. bis zum kalten Ende durchgehen.
3. 3. Feuerfester Stein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Steinabschnitte durch eine entsprechende Formgebung, wie an sich bekannt, gegenseitig verzahnt und verspannt sind.
4. 4. Feuerfester Stein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus abwechselnd angeordneten, gebrannten bzw. chemisch gebundenen Abschnitten besteht.
5. 5. Feuerfester Stein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er in bekannter Weise mit Metallauf- und/oder -einlagen versehen, gewünschtenfalls auch in bekannter Weise als Hängestein ausgeführt ist.
6. 6. Verwendung des feuerfesten basischen Steines nach den Ansprüchen 1 bis 5 zur Herstellung von Gewölben oder Hängedecken über den Herden von Siemens-Martin-Öfen od. dgl. sowie zur Ausmauerung der Verbindungsteile zwischen Oberofen und Unterofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steine mit ihren aus unterschiedlichen basischen Materialien bestehenden Abschnitten senkrecht oder annähernd senkrecht zum Feuerraum angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 891848, 954 509; österreichische Patentschrift Nr. 152 696.