DE1265028B

DE1265028B - Process for the manufacture of carbon-containing chamotte products by firing

Info

Publication number: DE1265028B
Application number: DEC34224A
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Mueller
Original assignee: HAGENBURGER CHAMOTTE TON
Current assignee: HAGENBURGER CHAMOTTE TON
Priority date: 1964-10-27
Filing date: 1964-10-27
Publication date: 1968-03-28

Description

Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnissen durch Brennen Geformte graphit-oderkohlenstoffhaltige Schamotte. Erzeugnisse verschiedenster Verwendungszwecke müssen zur Vermeidung des Ausbrennens von Graphit bzw. Kohlenstoff unter reduzierenden Brennbedingungen gebrannt werden. Um eine einwandfrei gebrannte, kohlenstoffhaltige Ware zu erhalten, war es bisher notwendig und üblich, sie nach dem sogenannten Muffelverfahren zu brennen. Bei diesem Verfahren wird das kohlenstoffhaltige Schamotte-Material in gemauerte Muffeln eingesetzt. Um in diesen Muffeln eine reduzierende Atmosphäre zu erzeugen, wurde das eingesetzte Schamotte-Material vollständig mit feingemahlenem, möglichst hochkohlenstoffhaltigem Graphit oder Koksgrieß bedeckt. Damit dieses kohlenstoffhaltige Abdeckmaterial beim Aufheizen nicht weggespült wird und beim eigentlichen Brennprozeß nicht verbrennt, mußte die Muffel auch oben durch eine dichte Mauerdecke abgeschlossen werden. Außerdem war es für eine gleichmäßige Rufheizung der Muffel und gleichmäßiges Brennen notwendig,. daß durch die Muffel selbst Brennkanäle in Form von Rohren durchgeführt wurden. Dieser Brennmethode haften folgende Mängel an: Der Bau der Muffel erfordert zunächst zusätzliche Rohmaterialkosten und hohe Löhne. Außerdem wird dieses bekannte Brennverfahren durch Rohmaterialkosten verteuert, die für die Erzeugung der reduzierenden Atmosphäre notwendig sind (Graphit oder Koksgrieß). Dadurch, daß die kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnisse bisher in einer Muffel gebrannt werden mußten, entstehen schließlich erhebliche Brennraumverluste. Erfahrungsgemäß sind etwa 1,5 t Muffelmaterial notwendig, um 0,4 bis 0,8 t Graphitware zu brennen. Außerdem treten erhebliche Brennzeitverluste auf, da die eingemuffelte Schamotteware länger gebrannt werden rnuß, weil etwa 2 t Hilfsmaterialien (Muffelmaterial und kohlenstoffhaltiges Abdeckmaterial) mit aufgeheizt werden müssen. Zu diesen Brennzeitverlusten kommen aus den gleichen Gründen noch Brennstoffverluste.Process for the production of carbon-containing chamotte products fired graphite or carbon fired chamottes. Various products Uses must be to prevent graphite or carbon from burning out be fired under reducing firing conditions. To get a perfectly fired, To obtain carbon-containing goods, it was previously necessary and customary to post them to burn the so-called muffle process. In this process, the carbonaceous Fireclay material used in masonry muffles. In order to have a reducing in these muffles To create atmosphere, the fireclay material was used entirely with finely ground graphite or coke grits with the highest possible carbon content. So that this carbon-containing cover material is not washed away when it is heated up and does not burn during the actual firing process, the muffle also had to go through the top a dense wall ceiling must be completed. Besides, it was for an even Call heating of the muffle and even firing necessary. that through the grouch even combustion canals in the form of tubes were carried out. Adhere to this burning method the following defects: The construction of the muffle initially requires additional raw material costs and high wages. In addition, this known firing method is affected by raw material costs more expensive, which are necessary for the generation of the reducing atmosphere (graphite or coke grits). The fact that the carbon-containing chamotte products so far had to be fired in a muffle, there are ultimately considerable losses in the combustion chamber. Experience has shown that around 1.5 t of muffle material are required, around 0.4 to 0.8 t of graphite ware to burn. In addition, there are considerable losses in burning time, since the muffled Fireclay ware has to be burned longer because about 2 tons of auxiliary materials (muffle material and carbonaceous covering material) must also be heated. To this Loss of burning time comes with fuel loss for the same reasons.

Diese bisher notwendigen Aufwendungen machen die Herstellung von geformten, kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnissen sehr teuer.These hitherto necessary expenditures make the production of shaped, carbon-containing chamotte products are very expensive.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile der bisherigen Arbeitsweise zu vermeiden und ein neues Verfahren zur Herstellung von Stahlwerksverschleißmaterial, insbesondere von Stopfen und Ausgüssen, auf der Basis kohlenstoffhaltiger Schamotte-Erzeugnisse durch Brennen zu schaffen, welches bei gleicher Qualität des Erzeugnisses eine Anwendung des aufwendigen Muffelverfahrens vermeidet.The invention has set itself the goal of the disadvantages of the previous Working method to avoid and a new process for the production of steel mill wear material, in particular of stoppers and spouts, based on carbon-containing chamotte products to create by burning, which is an application with the same quality of the product the complex muffle process avoids.

Die Erfindung besteht im wesentlichen. darin, daß das Ausbrennen des Kohlenstoffes durch eine Glasurschicht verhindert wird; deren Sinterpunkt unter 1000, C liegt.The invention consists essentially. in that the burning out of the Carbon is prevented by a glaze layer; whose sintering point is below 1000, C.

Es ist zwar bereits bekannt, kohlenstoffhaltige Erzeugnisse vor dem Brand mit einem Schutzüberzug zu versehen, um den Brand des Kohlenstoffes zu verhindern. So hat man beispielsweise bei der Herstellung von Kohleelektroden für elektrische Öfen um den Elektrodenkern einen Schutzmantel aus Graphit herumgelegt und diesen zusammen mit dem Elektrodenmaterial aufgestampft.While it is already known to use carbonaceous products before To provide fire with a protective coating to prevent the carbon fire. For example, in the manufacture of carbon electrodes for electrical Furnaces put a protective graphite jacket around the electrode core and this tamped together with the electrode material.

Demgegenüber zeigt die Erfindung den Vorteil, daß nicht ein dicker Mantel, sondern eine sehr dünne Glasurschicht aufgetragen wird.In contrast, the invention has the advantage that not a thick Coat, but a very thin layer of glaze is applied.

Auch hat man bereits beim Trennen von Kunstkohlen vor dem Brennvorgang einen nicht brennbaren Schutzkörper entweder auf chemischem oder auf mechanischem Wege aufgebracht, der die Kunstkohlen vor dem Verbrennen schützt, mit diesen aber keine chemische Verbindung eingeht. Dieser bekannte Schutzkörper ist also nur anhaftend, während aber eine Glasurschicht immer eine chemische Reaktion mit der Unterlage, auf der sie aufgetragen ist, eingeht und damit eine höhere Verbindungsfestigkeit aufweist. Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht bekannt, der Flußmittel wie Wasserglas, Kochsalz in solcher Menge zugesetzt werden, daß die Schutzschicht bis zur Erreichung einer Temperatur von etwa 1000°C porös bleibt, damit die Teerdämpfe entweichen können. Das Zusammensintern der Schutzschicht erfolgt erst über 1000°C.Also, one has already when separating charcoal before the burning process a non-flammable protective body either on chemical or on mechanical Ways applied that protect the charcoal from burning, but with this does not form a chemical bond. This well-known protective body is therefore only adherent, but while a glaze layer is always a chemical reaction with the base, on which it is applied, and thus a higher connection strength having. Furthermore, a method for producing a protective layer is known, the flux such as water glass, table salt are added in such an amount that the Protective layer remains porous until a temperature of around 1000 ° C is reached, so that the tar fumes can escape. The protective layer is sintered together only above 1000 ° C.

Im Gegensatz zu den teergebundenen Kohlekörpern ist es aber bei den kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnissen wichtig, daß von Brennbeginn an dem Sauerstoff so wenig wie möglich Gelegenheit gegeben wird, in das Innere der Steine einzudringen. Kohlenstoffhaltige Schamotte-Erzeugnisse besitzen allgemein eine höhere Porosität als Kohlekörper. Der Gasaustausch mit der umgebenden -Atmosphäre ist daher leichter und die Gefahr des Kohlenstoffabbrandes größer. Auch sind die: kohlenstoffhaltigen Schxmotte-Erzeugnisse nicht mit Teer gebunden. Der bei einem Kohlekörper beim Brennvorgang entweichende Teerdampf erzeugt eine reduzierende Atmosphäre, die das Erzeugnis gegen den Sauerstoffeintritt schützt: Dies ist aber bei den kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnissen nicht der Fall.In contrast to the tar-bound carbon bodies, however, it is with the carbon-containing fireclay products are important that they are exposed to oxygen from the start of combustion as little opportunity as possible is given to penetrate the inside of the stones. Fireclay products containing carbon generally have a higher porosity as a carbon body. The gas exchange with the surrounding atmosphere is therefore easier and the risk of carbon burn-off is greater. Also are those: carbonaceous Shx moth products not bound with tar. The one with a carbon body during the burning process escaping tar vapor creates a reducing atmosphere that the product opposes Protects the entry of oxygen: This is however with the carbon-containing chamotte products not the case.

Ferner ist noch ein -Verfahren zum Brennen -von Kohlekörpern wie Elektroden oder Kohlenstoffsteinen bekannt. Hierzu ist ein Tunnelofen erforderlich. Die ungebrannten Kohlekörper werden mit einer Haube abgedeckt, sodann wird ein den Abbrand verhinderndes Schutzgas eingeleitet. Erst nachdem eine Temperatur von etwa 500 bis 800'C erreicht worden ist, wird eine den Abbrand verhindernde Schutzschicht auf den Kohlekörper aufgebracht, die in der Regel aus flüssigem Aluminium besteht. Anschließend werden die Kohlekörper fertig gebrannt, wobei die beim Brennen der Kohlekörper entweichenden Teerdämpfe verwertet werden. Es handelt sich also vorwiegend um Kohlekörper, für die das -überwiegende Vorhandensein von Kohlenstoff Voraussetzung ist, - aber nicht um kohlenstoffhaltige Schamotte-Erzeugnisse, deren Hauptbestandteil Schamotte ist. Die Erzeugnisse beider Verfahren haben daher auch ganz verschiedene Einsatzgebiete. Das Hauptanwendungsgebiet der Kohlenstoffsteine ist der Hochofen. Die erfindungsgemäß hergestellten kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnisse kommen dagegen in Stahlgießpfannen in Form von Pfannensteinen, Stopfen zum Einsatz, also wie man in der Stahlindustrie sagt als feuerfestes Verschleißmaterial.A method for burning carbon bodies such as electrodes or carbon stones is also known. A tunnel furnace is required for this. The unfired carbon bodies are covered with a hood, then a protective gas is introduced to prevent combustion. Only after a temperature of about 500 to 800 ° C has been reached is a protective layer applied to the carbon body to prevent burn-off, which as a rule consists of liquid aluminum. The coal bodies are then completely burned, the tar vapors escaping during the burning of the coal bodies being utilized. So it is mainly a matter of carbon bodies, for which the predominant presence of carbon is a prerequisite, - but not carbon-containing chamotte products, the main component of which is chamotte. The products of both processes therefore have very different areas of application. The main area of application for carbon bricks is in the blast furnace. The carbon-containing chamotte products produced according to the invention, on the other hand, are used in steel casting ladles in the form of ladle stones, stoppers, that is, as they are called in the steel industry, as refractory wear material.

Vorzugsweise wird ein Glasurschlicker aus 40 bis 70 °/o Kohlenstoffträger, 30 bis 60 °/o. Flußmittel und 0,05 bis 1,0 °/o Netzmittel aufgebracht. Die Dicke dieser Glasurschicht beträgt in der Regel nicht mehr als 0,5 mm.Preferably, a glaze slip of 40 to 70% carbon carriers, 30 to 60%. Flux and 0.05 to 1.0% wetting agent applied. The thickness of this glaze layer is usually no more than 0.5 mm.

Hierdurch wird eine neue Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens geschaffen. Man kann nämlich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kohlenstoffhaltige Schamotte-Stopfen und -Ausgüsse herstellen. Bekanntlich wird mit Hilfe eines Stopfens und eines Ausgusses derAusfluß des flüssigen Stahls aus der Siahlgießpfanne geregelt. Beim Füllen der Pfanne mit flüssigem Stahl verschließt der birnenförmige Stopfen den Durchlauf des Ausgusses. Beim Gießen wird dann durch Heben des Stopfens der Durchlauf des Ausgusses freigegeben, und der Stahl kann dann aus der Pfanne entsprechend den Anforderungen der Gießgrube fließen.This creates a new application of the method. This is because the method according to the invention can be used to make carbon-containing fireclay stoppers and make spouts. As is known, with the help of a stopper and a spout the flow of molten steel from the pouring ladle is regulated. When filling the The pear-shaped stopper closes the passage of the pan with liquid steel Spout. When pouring, lifting the stopper will allow the spout to pass through released, and the steel can then be removed from the ladle according to requirements the casting pit flow.

Bei den dabei herrschenden hohen Temperaturen darf jedoch ein Zusammensintern und Zusammenbacken von Stopfen und Ausguß nicht eintreten, da dies ein Öffnen der Pfanne unmöglich machen würde. Wird die Glasurschicht jedoch nicht stärker als 0,5 mm dick aufgetragen, so wird ein Zusammensintern vermieden.However, sintering is allowed at the high temperatures that prevail and caking of the stopper and spout do not occur, as this would cause the Pan would make impossible. However, the glaze layer will not be thicker than 0.5 Applied mm thick, this prevents them from sintering together.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dem Masseversatz .ein Netzmittel mit 0,05 bis 1,05 Gewichtsprozent zuzugeben.It has proven advantageous to add a wetting agent to the mass offset to be added at 0.05 to 1.05 percent by weight.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist dabei ein Brennen in oxydierender Brennatmosphäre möglich.In the method according to the invention, burning is in an oxidizing manner Firing atmosphere possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Brennen von kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnissen geht von der Anwendung einer Beobachtung aus, die beim unsachgemäßen Brand von reiner Schamotteware festgestellt werden kann. Werden reine Schamotte-Steine zu schnell gebrannt, dann bildet sich auf der Oberfläche eine dichtgesinterte Schicht aus, die dann den Kern des Steines hermetisch abschließt, so daß kein Sauerstoff mehr in das Innere des Steines eindringen kann. Die dort befindlichen bituminösen Anteile des Bindetones können dann nicht mehr brennen und bleiben in Form von freiem Kohlenstoff erhalten. Sie ergeben dann die gefürchteten schwarzen Kerne. Die vorliegende Erfindung macht sich diese Beobachtung zunutze, ohne dabei aber einen weiteren bei den schwarzen Kernen auftretenden Nachteil in Kauf zu nehmen. Das Gefüge innerhalb der schwarzen Kerne zeigt eine schwammige Struktur, die sich in hohen Porositätswerten ausdrückt. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gedankens hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Erscheinung der schwarzen Kerne nutzbringend für ein Verfahren zum Brennen von kohlenstoffhaltigen Schamotte-Erzeugnissen verwendet werden kann, die die gleich gute Struktur aufweisen wie die kohlenstoffhaltigen Steine, die nach kostenaufwendigen Muffelverfahren gebrannt worden sind.The inventive method for burning carbonaceous Fireclay products are based on the application of an observation that in the event of improper use Fire of pure fireclay can be detected. Will be pure fireclay bricks if it is burned too quickly, a densely sintered layer will form on the surface which then hermetically seals the core of the stone so that no oxygen can penetrate more into the interior of the stone. The bituminous ones located there Parts of the binding clay can then no longer burn and remain in the form of free Get carbon. They then result in the dreaded black kernels. The present Invention makes use of this observation, but without adding another to accept the disadvantage that occurs with the black cores. The structure within the black cores shows a spongy structure, which results in high porosity values expresses. When applying the idea according to the invention, it has surprisingly been found demonstrated that the appearance of black nuclei is beneficial to a procedure can be used for firing carbon-containing chamotte products, which have the same structure as the carbonaceous stones that follow expensive muffle processes have been fired.

Die erfindungsgemäße Durchführung des neuen Brennverfahrens für kohlenstoffhaltige Schamotte-Erzeugnisse geht in folgender Weise vor sich: Die nach bekannten Aufbereitungs-, Form- und Trockenverfahren hergestellten kohlenstoffhaltigen Schamotte-Formsteine werden vor dem Brennen mit einem Glasurschlicker überzogen, der beim Aufheizen sehr schnell eine dichte Glasurschicht ausbildet, die ein Ausbrennen des im Inneren des Steines befindlichen Kohlenstoffes durch den Sauerstoffgehalt der Brenngase verhindert. Die Struktur der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formsteine zeigt, wie aus nachstehender Tabelle ersichtlich, nur geringfügige Veränderungen gegenüber dem Gefüge der nach dem Muffelverfahren hergestellten Steine: Herstellungsverfahren Muffel- Glasur- verfahren verfahren Spezifisches Gewicht, Pond/ccm 2,47 2,45 Raumgewicht, Pond/ccm ...... 1,97 1,95 Gesamtporosität, Volumprozent 20,23 20,40 Die auftretenden Gefügeunterschiede können durch Zusatz von an sich bekannten oberflächenaktiven Netzmitteln, wie z. B. V205, Mo03, Wo02, oder diese Oxyde enthaltenden Schlacken zum Steinversatz ausgeglichen werden.The inventive implementation of the new firing process for carbon-containing chamotte products proceeds in the following way: The carbon-containing chamotte shaped bricks produced according to known preparation, molding and drying processes are coated with a glaze slip before firing, which quickly forms a dense glaze layer when heated that prevents the carbon inside the stone from burning out due to the oxygen content of the combustion gases. As can be seen from the table below, the structure of the molded bricks produced by the process according to the invention shows only minor changes compared to the structure of the bricks produced by the muffle process : production method Muffle glaze procedure procedure Specific gravity, pond / cc 2.47 2.45 Volume weight, pond / ccm ...... 1.97 1.95 Total porosity, volume percent 20.23 20.40 The structural differences that occur can be reduced by adding known surface-active wetting agents, such as. B. V205, Mo03, Wo02, or slags containing these oxides are compensated for stone offset.

Die beim Brand entstehende Glasurschicht muß so ausgebildet sein, daß sie die Oberfläche zwar dicht abschließt, aber insgesamt nur so stark wird, daß'ihre Dicke unter 0,5 mm liegt. Diese Forderung ist von großer Wichtigkeit, da stärkere Glasurschichten korrosionsfördernd wirken können. Folgender Glasurversatz hat sich für die Durchführung des Verfahrens als günstig erwiesen: Kohlenstoffträger ... 40 bis 70 Gewichtsprozent Flußmittel ......... 30 bis 60 Gewichtsprozent Netzmittel ......... 0,05 bis 1,0 Gewichtsprozent Dieser Glasurschlicker wird mit etwa der gleichen Menge Wasser versetzt. Die eigentliche Aufbereitung des Glasurschlickers und Auftragen auf den Formstein erfolgt nach bekannten Verfahren. Etwa 30 bis 60 Minuten nach dem Auftragen des Glasurschlickers können die Formsteine ohne weitere Vorsichtsmaßnahme einem oxydierenden Brand unterworfen werden, ohne daß ein Ausbrennen des Kohlenstoffes aus dem Inneren des Formsteines erfolgt.The glaze layer produced during firing must be designed in such a way that it seals the surface tightly, but is only so thick overall that its thickness is less than 0.5 mm. This requirement is of great importance because thicker glaze layers can have a corrosive effect. The following glaze offset has proven to be beneficial for carrying out the process: Carbon carrier ... 40 to 70 percent by weight of flux ......... 30 to 60 percent by weight of wetting agent ......... 0.05 to 1 , 0 percent by weight This glaze slip is mixed with approximately the same amount of water. The actual preparation of the glaze slip and application to the shaped stone takes place according to known methods. About 30 to 60 minutes after the glaze slip has been applied, the molded stones can be subjected to an oxidizing fire without any further precautionary measures, without the carbon from inside the molded stone being burned out.

Claims

Claims: 1. Process for the production of steel mill wear material, in particular of stoppers and spouts, based on carbon-containing chamotte products by burning, characterized in that the burning out of the carbon by a glaze layer with a sintering point below 1000 ° C is prevented.

2. The method according to claim 1, characterized in that a glaze slip of 40 to 70 % carbon carrier, 30 to 60% flux and 0.05 to 1.0% wetting agent is applied.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Glaze layer with a thickness of not more than 0.5 mm is produced.

4. Procedure according to claim 1, characterized in that the mass offset includes a wetting agent 0.05 to 1.0 percent by weight is added. Considered publications: German Patent Nos. 329 539, 320 247, 287 613; German interpretation document No. 1142 309.