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DE1303099B - - Google Patents

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DE1303099B
DE1303099B DE19641303099D DE1303099DA DE1303099B DE 1303099 B DE1303099 B DE 1303099B DE 19641303099 D DE19641303099 D DE 19641303099D DE 1303099D A DE1303099D A DE 1303099DA DE 1303099 B DE1303099 B DE 1303099B
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magnesium oxide
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Description

nip 7iim rv«,;n„„„ α λ/ λ ι α . des Breiinens entsteht dabei allerdings zunächst die
Stahl verwendetSmetnl^ -Wk? Von.fluss'gem amorP»e «"Modifikation des Magnesiumoxids, die stahl verwendeten metallurgischen Öfen müssen zum sehr reaktiv ist und leicht hydratisiert. Erst bei
weiterem Brennen wandelt sich das amorphe \-Magne- der periodischen Erneuerung der Auskleidung züge·
siumoxid in das gewünschte kristalline und hoch rechnet werden. Es wurde ermittelt, daß ungefähi
temperatiirfeste /i-Magnesiumoxid um. Diese Um- 7 kg an feuerfestem Material bei jeder in Sauerstoff-
Wandlung verläuft zwar grundsätzlich recht langsam, blasöfen erzeugten Tonne Stahl verlorengehen,
läßt sich jedoch durch Anwesenheit gewisser Mengen 5 Dieses allgemeine Problem der Abnutzung dei
von anderen Oxiden wie SiO2, AI2O3, Fe2O3 und CaO, Auskleidung bei metallurgischen Anlagen ist natur-
die in dem Ausgangsmaterial als Verunreinigungen gemäß bereits Gegenstand eingehender Untersuchun-
enthalten oder auch dem Brennprodukt zusätzlich als gen gewesen, die zu dem Ergebnis geführt haben, daß
»Promotoren« zugeführt sein können und die während für die Abnutzung der Auskleidungen neben rein
des Brennens einen glasflüssigen Zustand annehmen, io mechanischen und thermischen Einwirkungen voi
so beschleunigen, daß eine schnelle und im wesent- allem Reaktionsvorgänge und Lösungsvergänse eine
liehen vollständige Umwandlung des Λ-MgO in die Rolle spielen, zufolge denen Bestandteile aus der
Periklas-Form erfolgt. Nach dem Brennen wird das Schlacke in die Auskleidung und umgekehrt auch aus
Produkt, das durch die glasphasigen Bestandteile der Auskleidung in die Schlacke wandern. Dabei ist
zusammengebacken sein kann, zerkleinert. ts der letztgenannte Fall, insbesondere wenn es sich um
Die beim Brennen entstandenen Periklas-Kristalle Bestandteile des Bindemittels handelt, besonders
sind sehr klein und müssen daher in der Auskleidung schwerwiegend, denn wenn das Bindemittel in die
noch durch ein Bindemittel zusammengehalten wer- Schlacke wandert, werden die einzelnen feuerfester
den. Normalerweise wird dabei ein keramisches Binde- Teilchen innerhalb der Auskleidung gelockert und
mittel verwendet, das im wesentlichen aus CaO, MgO, 20 schließlich frei. Beispielsweise stieg in einem unter-
Fe2O3, Cr2O3, Al2O3 und SiO2 besteht und ganz oder suchten Sauerstoffblasofen während des Betriebs dei
teilweise durch die schon beim Brennen vorhandenen Gehalt der Schlacke an Magnesiumoxid von O auf
glasphasigen Bestandteile gebildet sein kann. Es ist etwa 5 Gewichtsprozent an, und es wurde gefunden,
auch weiterhin bekannt, als Bindemittel für die Peri- daß dieser Anstieg primär von Periklas-Teilchen her-
Has-Kristalle schwach (kaustisch) gebrannte Magne- 25 rührt, die von der Auskleidung erodiert oder abgelöst
sia zu verwenden. Γη jedem Fall schmilzt dabei das worden sind.
Bindemittel bei höherer Temperatur zu einer glas- In einer sehr umfangreichen Untersuchung der artigen Phase, die die einzelnen Periklas-Teilchen um- Schlackenbeständigkeit zahlreicher feuerfester Baugibt. Da c"e Periklas-Teilchen sich im allgemeinen stoffe (Tonindustrie-Zeitung 54 [1930], S. 810 bis 812, etwas ineinander »verhaken« und sich deshalb nicht 30 907 bis 910 und 928 und 929), in die allerdings Magnenennenswert gegeneinander bewegen können, lassen sia-Materialien nicht mit einbezogen wurden, ist auch sich die auf diese Weise gebildeten feuerfesten Ma- schon die Vermutung ausgesprochen worden, daß die terialien auch bei Temperaturen oberhalb des Er- durch diese Vorgänge bewirkte Verschiebung der weichungspunktes oder des Schmelzpunktes des glas- Molekularverhältnisse in dem System Schlacke/Ausphasigen Bindemittels verwenden. Der Anteil an 35 kleidung einem Gleichgewicht zustrebt. Daraus wurde Bindemittel macht im allgemeinen etwa zwischen 6 die an sich zutreffende allgemeine Forderung abgeleitet und 20% des feuerfesten Materials aus. (Härders und Kieno ,v, Feuerfestkunde, 1968,
Das glasphasige Bindemittel kann im übrigen noch S. 152), daß sich die Wanderungstendenz einzelner mit Asphalt, Teer oder Pech kombiniert werden. Diese Bestandteile dadurch gering halten läßt, daß die Stoffe wirken als temporäre Binder und verden 40 chemische Zusammensetzung der Auskleidung mögschließlich in ein Kohlenstoff-Bindemittel umge- liehst ähnlich derjenigen der Schlacke eingestellt wird wandelt. Bei einem häufig angewandten Verfahren (was mit der schon erwähnten Regel übereinstimmt, wird das zerkleinerte gebrannte Magnesiumoxid mit daß saure Schlacken saure Auskleidungen und baungefähr 5% Asphalt vermischt und dann bei einem sische Schlacken basische Auskleidungen verlangen). Druck bis zu etwa 7000 kg/cm2 zu Ziegeln gepreßt. 45 Diese Anpassung der chemischen Zusammen-Das asphaltische Material hält den Ziegel bis zu seiner Setzung von Schlacke und Auskleidung wurde bei der endgültigen Verfestigung vorläufig zusammen. Ent- Stahlgewinnung ebenso wie bei vielen anderen metalweder durch ein »Einbrennen« vir der eigentlichen lurgischen Prozessen bislang stets auf der Seite der Verwendung oder auch bei der ersten endgültigen Auskleidung und nicht auf der Seite der Schlacke vorVerwendung des feuerfesten Ziegels wird ein Anteil 50 genommen. Das eigentliche metallurgische Reaktionsdes asphaltischen Materials zu Kohlenstoff zersetzt. system ist nämlich bei diesen Prozessen das System Die glasphasigen Bestandteile, die während des Metall/Schlacke, in dem die Schlacke eine für die Brennens des Magnesiumoxids schon vorhanden Eigenschaften des Metalls wichtige und deshalb in waren, vereinigen sich dabei mit dem Kohlenstoff- ihrer Zusammensetzung weitgehend vorgegebene ReBindemittel zu einem Verbundnetz. 55 aktionskomponente darstellt. Die Auskleidung da-
Ein besonderes Problem stellt bei allen metallur- gegen soll lediglich den Ofenmantel schützen, ihre gischen Anlagen, die mit feuerfesten Materialien aus- Zusammensetzung kann deshalb eher verändert wergekleidet sind, die Abnutzung der Auskleidung dar. den. Allerdings kann das nicht ohne Rücksicht auf Diese Abnutzung der Auskleidung ist in Stahlge- die erforderlichen mechanischen und thermischen winnungsanlagen, insbesondere bei Sauerstoffblas- 60 Eigenschaften der Auskleidung geschehen, so daß in öfen, ganz beträchtlich, so daß diese Anlagen sehr der Praxis der Annäherung der Zusammensetzung der häufig zum Erneuern der Auskleidung stillgesetzt Auskleidung an diejenige der Schlacke Grenzen gewerden müssen. Die Kosten der Auskleidung und setzt sind. Das trägt wesentlich dazu bei, daß bei auch die Arbeitskosten beim Installieren der Aus- Stahlgewinnungsanlagen bislang nach wie vor eine kleidung sind dabei ebenso nennenswert wie der 65 beträchtliche Abnutzung der Auskleidung in Kauf während der Stillstandsperiode auftretende Produk- genommen werden mußte.
tionsverlust. Mithin kann ein ziemlich großer Anteil Mit der Erfindung soll für Stahlgewinnungsanlagen
der Stahlkosten den direkten und indirekten Kosten mit basischer Schlacke und einer Maenesia-Aus-
kleidung ein Verfahren zur Verminderung der Abnutzung der Auskleidung angegeben werden, das einen wirksameren Schutz der Auskleidung gegen die Abnutzung gewährleistet als bisher. Dieses Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, daß den Schlacken- S bildnern feinteiliges v-Magnesiumoxid in derartiger Menge zugesetzt wird, daß in der Schlacke ein Molverhältnis von Magnesiumoxid zu Kalziumoxid zwischen etwa 1 : 15 bis etwa 1 : 3 entsteht. Vorzugsweise wird dabei das Molverhältnis von Magnesiumoxid zu Kalziumoxid auf etwa 2 :15 bis 1 : 4 eingestellt.
Die Erfindung sieht somit, in Abkehr von dem bislang verfolgten Prinzip, zur Verbesserung der Beständigkeit der Auskleidung eine Veränderung in der Zusammensetzung der Schlacke vor. Es wurde gefunden, daß die Zugabe von feinteiligem Λ-MgO zur Schlacke innerhalb bestimmter Grenzen des Verhältnisses von MgO zu CaO das metallurgische Reaktionssystem Metall/Schlacke nicht beeinträchtigt, dagegen aber zu einer überraschend guten Verminderung der Abnutzung der Auskleiuung führt. Dieser Erfolg beruht darauf, daß sich durch den Gehalt der Schlacke an jc-MgO eine sehr gute Annäherung der Schlackenzusammensetzung an die Zusammensetzung 2«, der Auskleidung, insbesondere des Bindemittels der Auskleidung ergibt, und daß der Gehalt der Schlacke an Λ-MgO noch einige weitere Wirkungen hat, die die Wirkung der angenäherten Zusammensetzung unterstützen.
Für die Annäherung der Schlackenzusammensetzung an die Zusammensetzung der Auskleidung, insbesondere des Bindemittels der Auskleidung, kann von der Überlegung ausgegangen werden, daß in allen keramischen Bindemitteln von Magnesia-Auskleidungen MgO vorkommt. Sie enthalten durchweg eine hochkomplexe Mischung von Spinellen (wie MgO ■ A1?O3, MgO · Fe2O3 und MgO · Cr2O3) und Silikaten (wie Forsterit, 2MgO-SiO2, gegebenenfalls auch Aluminiumsilikat). Daneben liegt ein Teil des Magnesiumoxids in dem Bindemittel in freier Form vor und kann deshalb leicht durch die Schlacke ausgewaschen werden. Weiterhin ist aber offenbar auch der in den Spinellen und Silikaten gebundene MgO-Anteil recht reaktiv und kann daher ebenfalls in gewissem Ausmaß durch die Schlacke ausgewaschen werden. In jedem Fall ist bei den Magnesia-Auskleidungen das Magnesiumoxid ein beim Kontakt mit der Schlacke leicht in Lösung gehender Bestandteil, und die Zugabe von a-MgO zur Schlacke wirkt der Lösungstendenz des im Bindemittel der Auskleidung enthaltenen Magnesiumoxids entgegen.
Die Wirkung der Anpassung der Zusammensetzung der Schlacke an diejenige des Bindemittels der Auskleidung wird noch durch das weitere Phänomen unterstützt, daß mit Λ-MgO versetzte Schlacke die Bildung einer auf der Oberfläche der Auskleidung anhaftenden Schutzschicht veranlaßt. Es wurde festgestellt, daß das in der Schlacke enthaltene Magnesiumoxid sich mit der Zeit zunehmend in die Periklas-Form umwandelt. Dabei scheiden sich in den auf etwas niedrigerer Temperatur liegenden Randzonen der Schlacke kleine feste Periklas-Kristalle ab, die die Schlacke in den Randzonen stärker viskos machen. Diese stärker vi-,kosen Randzonen der Schlacke besitzen die Neigung, beim Abziehen der Schlacke im Ofen zu bleiben. Demzufolge wird bei der Verarbeitung der nächsten Charge ein noch größerer Anteil des in der viskosen Schicht enthaltenen Magnesiumoxids in die Periklas-Form umgewandelt, so daß sich diese Schicht noch stärker verdickt. Im Ergebnis baut sich dadurch bei einem Ofen, der während längerei Betriebszeiten hindurch mit einem Λ-MgO-haItigen Zuschlag gefahren wird, auf der Oberfläche der Auskleidung eine viskose Schlackenschicht auf, die eine Erosion der Auskleidung in erheblichem Umfang verzögert. Dabei steigt, was besonders günstig ist, die Konzentration des MgO in der viskosen Schicht progressiv an, bis schließlich ein Gleichgewicht zwischen der Auskleidung und der viskosen Schicht erreicht wird, und zusätzlich wird noch wegen der viskosen Natur der der Auskleidung anhaftenden Schlackenschicht für diejenigen Bestandteile der Schlacke, die sich nicht im Gleichgewicht mit der Auskleidung befinden, der Zugang zur Auskleidung verhindert. Eine derartige Ausbildung einer Schutzschicht ist überraschend im Hinblick auf Jie Tatsache, daß auch die bish' igen CaO-Schlacken durch Periklas-Erosion zunehmend MgO-haltig werden, ohne daß sich dieser Periklas wieder als Schutzschicht auf der Auskleidung ablagert.
Bevorzugt wird den Schlackenbildnern das *-MgO in Form von gebranntem Dolomit oder gebranntem dolomitischem Kalk zugesetzt, wobei sich eine Zusatzmenge von 10 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20 Gewichtsprozent als zweckmäßig erwiesen hat. Außerdem ist es sehr vorteilhaft, der Schlacke den das (X-MgO enthaltenden Zuschlag mit einer spezifischen Oberfläche von mehr als 3,5 m2/g zuzusetzen. Eine der ersten Reaktionen bei der Stahlgewinnung besteht darin, daß das in dem flüssigen Eisen gelöste Silizium unter Oxydation in geschmolzenes unreines Siliziumdioxid umgewandelt wird, welches dann durch die basischen Bestandteile der Schlacke, insbesondere Kalziumdioxid und Magnesiumoxid, neutralisiert wird. Bevor jedoch das geschmolzene Siliziumdioxid mit den basischen Bestandteilen der die Schlacke bildenden Charge reagiert hat, wirkt es auf die basische Auskleidung hoch korrosiv. Untersuchungen haben gezeigt, daß ein beträchtlicher Anteil des Gesamtverlustes an basischer Auskleidung während der ersten wenigen Minuten des Stahlgewinnungsprozesses auftritt, d. h. während und unmittelbar im Anschluß an die Zeit der Oxydation des Siliziums zu Siliziumdioxid. Weiterhin wurde gefunden, daß die Geschwindigkeit der Neutralisation des Siliziumdioxids eine Funktion der Oberfläche des Kalziumoxids und Magnesiumoxids ist. Deshalb läßt sich bei Zugabe eines oder beider dieser Erdalkalioxide zu den Schlakkenbildnern in sehr feinteiliger, hochaktiver Form die Neutralisation des Siliziumdioxids beschleunigen, was sich zusätzlich in Richtung auf eine Verminderung der Abnutzung der Auskleidung auswirkt. Eine spezifische Oberfläche dieser Erdalkalioxide von mehr als 3,5 m2/g (durch Absorption von Stickstoff bestimmt) hat sich dabei als ausreichend erwiesen, wogegen eine etwas unterhalb dieses Wertes liegende spezifische Oberfläche keinen spürbaren zusätzlichen Effekt mehr bringt. Dabei ist es lediglich notwendig, die hochaktiven Erdalkalioxide in dem der Auskleidung unmittelbar benachbarten Randgebiet des Ofens einzusetzen, um zu verhindern, daß das in situ entstehende Siliziumdioxid mit der Auskleidung reagieren kann. Demgegenüber können in den inneren Teilen des Ofens, bei denen das in situ entstehende Siliziumdioxid nicht mit der Auskleidung in Kontakt
i 303 099
|s gelangt, langsamer reagierende Erdalkalidioxide zur Tabelle Bezug genommen, die die wichtigsten In-
)e Neutralisation des Siliziumdioxids eingesetzt werden. formationen über einige in einem Sauerstoffblasofer
Y1 Aus Dolomit oder dolomitischem Kalk läßt sich ein mit Magnesia-Auskleidung und basischer Schlacke
.. Zuschlagmaterial mit ausgezeichneten Eigenschaften gefahrene Chargen enthält. Das Beispiel des Sauer·
,. erzeugen, bei dem sowohl das Kalziumoxid als auch 5 stoffblasofens wurde dabei gewählt, weil die Ab·
.. das Magnesiumoxid in der gewünschten reaktions- nutzung der Auskleidung in einem solchen Ofen
e fähigen Form vorliegen. Eine Verwendung dieser besonders stark ist.
Stoffe, insbesondere von kalziniertem Dolomit, führt Der zur Untersuchung verwendete Sauerstoffblase aber noch zu einem weiteren Vorteil. Kalziniertes ofen war mit einer Auskleidung versehen, deren MgO-t Dolomit besitzt nämlich nicht nur niedrige Her- to Gehalt den verhältnismäßig hohen Wert von 76% t Stellungskosten, sondern enthält auch CaO und MgO besaß. Bei jeder der in der Tabelle aufgeführten [ in ungefähr gleichem Molverhältnis. Ungefähr äqui- Chargen wurde der Ofen mit einer durch Gewicht bemolare Mischungen von CaO und MgO bilden bei stimmten Menge von flüssigem, einem Hochofen , verhältnismäßig niedrigen Temperaturen Schmelzen entnommenen Metall beschickt. Die Zusammenvon hoher Fluidität. Demzufolge führt — entgegen 15 Setzung dieses flüssigen Metalls wurde analysiert, der ursprünglichen Erwartung — der Zusatz von MgO Nach Maßgabe der dabei erhaltenen Analysenwerte zu einer CaO-Schlacke nicht zu einer Verminderung wurde die zum Entfernen des Siliziums, des Phosphors der Fluidität der Schlacke, sondern ruft den entgegen- und des Schwefels notwendige Menge an basischen gesetzten Effekt hervor. Tatsächlich ist es möglich, Oxiden ermittelt und der Charge zugesetzt. Auf die durch Zusatz von kalziniertem Dolomit die Not- ao Oberfläche der Schlacke und des Metalls wurde wendigkeit der Verwendung von Fluoriden, die Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft gerichtet, normalerweise zum Verflüssigen der Schlacke benutzt und zwar etwa 20 bis 40 Minuten lang. Danach werden, zu vermeiden. Es ist bekannt, daß Fluoride wurden die Schlacke und das Metall nacheinander in sehr schädliche Einwirkungen auf die Auskleidung aus- Gießpfannen abgegossen und hinsichtlich ihrer Zuüben. Beim erßndungsgemäß aufgebauten Zuschlag- 35 sammensetzung analysiert.
material können jedoch nunmehr diese Fluoride, Bei der angewandten Arbeitsweise war ein Auswenn sie überhaupt noch verwendet werden, auf sehr wiegen der abgegossenen Schlacke nicht möglich, niedrigen Konzentrationen (vorzugsweise unterhalb Daher wurde unter Berücksichtigung der CaO-3 %) gehalten werden. Menge, die als reiner Kalk und als dolomitischer Kalk Der Anteil an dolomitischem Kalk kann über einen 30 in den Ofen eingegeben wurde, das Gesamtgewicht beträchtlichen Bereich hinaus variiert werden, wobei der Schlacke berechnet. Der CaO-Gehalt des zugebis zu etwa 30% der gesamten Schlackenmenge in der setzten reinen (gebrannten) Kalks wurde mit 92% Form von dolomitischem Kalk vorliegen können. Für angenommen. Dieser reine Kalk besaß, wie eine die untere Grenze der eingesetzten Menge an dolo- Analyse ergab, einen MgO-Gehalt von ungefähr 1%. mitischem Kalk gibt es dabei keinen kritischen Wert, 35 Der eingesetzte (gebrannte) dolomitischc Kalk besaß da die vorteilhafte Wirkung des Dolomits etwa pro- demgegenüber einen MgO-Gehalt von ungefähr portional mit der eingesetzten Menge ansteigt. Damit 40 Gewichtsprozent und einen CaO-Gehalt von ungejedoch gegenüber den herkömmlichen, auf der Basis fähr 56 Gewichtsprozent. Aus der Gesamtmenge des von reinem Kalk aufgebauten Schlackenbildnern ein zugesetzten CaO und aus dem prozentualen Anteil ausgeprägter Vorteil auftritt, sollte vorzugsweise 40 des in der abgegossenen Schlacke gefundenen CaO mehr als 10 "„ der Sch lackenmenge in der Form von ließ sich das Gesamtgewicht der Schlacke errechnen, dolomitischem Kalk eingesetzt werden. Ein zweck- Eine ähnliche Berechnung wurde durchgeführt, um mäßiger Bereich für den Anteil an dolomitischem die Gesamtmenge des in den Ofen eingesetzten, aus Kalk liegt zwischen etwa 15 und 20%, bezogen auf die dem reinen Kalk und dem dolomitischen Kalk Gesamtmenge an Schlackenbildnern. 45 stammenden MgO zu bestimmen. Da weiterhin die Wegen der Fluidität der Schlacken, die aus Zu- Gesamtmenge der aus dem Ofen abgezogenen Schlacke schlagen von dolomitischem Kalk stammendes Ma- bekannt war, konnte aus der Analyse der Schlacke gnesiumoxid enthalten, und wegen der Verdickung, hinsichtlich ihres MgO-Gehaltes die Gesamtmenge des die bei der Umwandlung des gelösten MgO in Periklas aus dem Ofen ausgetragenen MgO berechnet werden, auftritt, verläuft die Umwandlung des MgO in die 50 Durch Subtraktion der in den Ofen eingegebenen Periklas-Form sehr langsam, wenn die MgO-Konzen- Menge an MgO von der aus dem Ofen ausgetragenen tration unterhalb ungefähr 10 Molprozent liegt. Dem- Menge an CaO ergab sich diejenige Menge an MgO, gegenüber ergibt sich beim Zusatz des <x-MgO in der die während des Prozesses aus der Auskleidung des Form von dolomitischem Kalk der Vorteil der höheren Ofens in die Schlacke gelangt ist.
Lösungsgeschwindigkeit und des (durch das Molver- 55 In der Tabelle entspricht die Charge A dem bishältnis von 1 : 1 zwischen dem Λ-MgO und dem CaO herigen Verfahrensgang, bei dem kein dolomitischer bedingten) niedrigeren Schmelzpunkts. Ein rasch und Kalk als Schlackenbildner verwendet wird. Der bei niedrigeren Temperaturen schmelzender Zuschlag einzige MgO-Gehalt im Schlackenbildner stammt ermöglicht es, das *-MgO zu einem verhältnismäßig dabei aus einer Verunreinigung des Kalksteins (die, frühen Zeitpunkt in die Schlacke einzuführen. Durch 60 wie bereits erwähnt wurde, in der Größenordnung Steuerung der Menge an zugesetztem dolomitischem von ungefähr 1 % liegt). Wie sich aus der letzten Spalte Kalk (bezogea auf die Gesamtmenge an Schlacken- der Tabelle ergibt, gehen bei der herkömmlichen bildnern) dahingehend, daß zwischen MgO und CaO Betriebsweise etwa 1,4 Teile der Auskleidung während ein Mol verhältnis von etwa 1 : 15 bis 1 : 3 entsteht, jeder Charge verloren. Dies kann als cypisch angesehen läßt sich die Geschwindigkeit der Verdickung der 65 werden.
Schlacke in sehr günstiger Weise steuern. Bei der Charge B liegen ungefähr 10% der in den
: Zur Erläuterung der vorteilhaften Ergebnisse, die Ofen eingesetzten Erdalkalioxide in der Form von
sich mit der Erfindung erzielen lassen, sei auf die Magnesiumoxid vor. Zugleich wurde wiederum das
^663
10
herkömmliche Spatmaterial verwendet. Aus der letzten Spalte der Tabelle ergibt sich, daß bei der Charge des Typs B (also unter Verwendung sowohl von MgO als auch von Flußspat) ungefähr 0,8 Teile der Auskleidung pro Charge verlorengehen. Ein Wert in der Größenordnung von etwa 0,7 bis etwa 0,Q Teilen kann dabei als typisch angesehen werden.
Bei der Charge C sind wiederum etwa 10% der eingesetzten Erdalkalioxide in der Form von MgO eingesetzt worden. Zum Unterschied von der Charge B wurde jedoch kein Flußspat verwendet. Wie sich aus der letzten Spalte der Tabelle ergibt, führt eine Charge dieses Typs zu einem Verlust von weniger als 0,7 Teilen der Auskleidung.
Die für die Chargen A, B und C angegebenen Zahlen sollen in erster Linie nur einen Überblick über die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielbare Wirkung verschaffen, können jedoch nicht unbedingt als Absolutwerte gewertet werden. Es kann sich vielmehr durchaus selbst bei Verwendung gleicher Chargen im aufeinanderfolgenden Betrieb des Ofens eine Fluktuation in den Ergebnissen ergeben. Dies wurde auch in zahlreichen Versuchen festgestellt. Dabei sind die beobachteten Fluktuationen mindestens teilweise der Tatsache zuzuschreiben, daß an der Oberfläche der Auskleidung noch eine Schlackenschicht haftenbleibt und daß in einigen Fällen ein größerer Anteil dieser Schlackenschicht aus dem Ofen '.»it abgezogen wird, als in anderen Fällen. Dies kann in einigen Fällen auf rein mechanische Gründe zurückzuführen sein, während in anderen Fällen aber auch Schwankungen in der Viskosität der anhaftenden Schlackenschicht für die unterschiedliche Menge der jeweils pro Charge ausgetragenen Schlacke ursächlich sein können. Die besagten Schwankungen der Viskosität der anhaftenden Schlackenschicht können auf geringfügige Temperaturunterschiede während der einzelnen Chargengänge zurückzuführen sein
5 oder auch auf Veränderungen in der Chargendauer oder schließlich auch auf kleine Variationen in der Zusammensetzung der anhaftenden Sohlackenschicht.
Die Chargen D-I bis D-5 sind aufeinanderfolgend
gefahren worden und geben ein gutes Bild der Schwan-
to kungen, die sich in der Berechnung des pro Charge verlorengegangenen Anteiles an Auskleidung einstellen können. Bei der Charge D-I z. B. wurde ein Nettogewinn von 0,45 Teilen für die Auskleidung festgestellt, während die Charge D-3 einen Verlust von etwa 1,1 Teilen der Auskleidung zeigt. Der Durchschnittswert der Chargen D-I bis D-5 liegt jedoch bei 0,18 Teilen Verlust pro Charge. Dieser Wert ist im Vergleich zu den bisher in Kauf zu nehmenden Verlusten an Auskleidung (z.B. ungefähr 1,4Teile
ao pro Charge bei Verwendung von üblichem reinen Kalk) sehr auffällig.
Die vorangehend erläuterten Ergebnisse zeigen, daß sich mit der Anpassung der Schlacke an die Auskleidung durch Zusatz von ungefähr 3 bis 15% MgO
»5 (bezogen auf die Gesamtmenge an Schlackenbildnern) eine sehr markante Verminderung der Abnutzung der Auskleidung einstellt. Die besten Ergebnisse werden bei einem MgO-Gehalt zwischen ungefähr 5 und 10% erzielt. Die erwähnten Ergebnisse weisen darüber
hinaus aber noch aus, daß sich eine zusätzliche Verminderung des Verlustes an Auskleidung einstellt, wenn auf die normalerweise den Schlackenbildnern zugesetzten fluoridhaltigen Materialien verzichtet wird.
Menge Start- vor
Si 		Analyse
Behänd
Mn 		Metall A
C 		nalyse nach Behanc P llung
S 		Fe1O3
(stük- 		Schlacke Kalk Dolo Veihältnis
tem-
pera-
tur 		(Vo) (Vo) (Vo) Mn (Vo) (Vo) kig) Fluß (rein) mit") CaO + MgO
Charge 440 °C 1,08 0,40 ung
S 		0,08 (Vo) 0,008 0,023 4 spat 3,5 kein Si + P -f S
440 1590 1,02 0,40 (V.) 0,21 0,39 0,011 0,024 4 2 3,2 6,5
440 1595 1,02 0,40 0,31 0,06 0,42 0,011 0,026 4 2 2,8 6,5 2,7
A 430 1640 1,20 0,45 0,45 0,15 0,37 0,012 0,021 4 kein **»*-*
3,0		 6,5 3,1
B 440 1610 1,20 0,45 0,45 0,12 0,78 0,010 0,020 4 2 3,0 6 5 2 8
C 430 1610 1,24 0,46 0,31 0,15 0,46 0,012 0,019 4 2 3,2 6,5
D-I 430 1600 1,28 0,46 0,31 0,15 0,39 0,011 0,019 4 2 3,4 65
D-2 430 1610 1,28 0,46 0,28 0,08 0,39 0,010 0,020 4 2 •rf) W
3,4		 6,5
D-3 1605 0,24 0,40 2
D-4 0,24
D-5
*) Sofern nicht anders angegeben, stellen die Werte Gewichtsteile dar.
J) Dolomit (bzw. dolomitischer Kalk) mit einer spezifischen Oberfläche von 3,5 ml/g.
Fe
(V.)		 CaO
(%) 		MgO
(V.) 		SiO,
(Vo)		 CaO
aus
Kalk 		Analyse < CaO
aus
Dolomit 		CaO
gesamt 		ler Schlacke MgO
aus
Kalk 		MgO
aus
Dolomit 		MgO
gesamt 		MgO
in
Schlacke 		MgO
aus Aus
kleidung
Charge 17,0 47,1 2,54 17,4 32,2 kein 32,2 Menge
an
Schlacke 		0,35 kein 0,35 1 73 1,38
A 16,2 47,3 5,45 15,2 29,2 3,74 33,0 68,5 0,32 2,67 W)>rf.S
2,98		 3 78 0,80
B 16,4 46,0 5,47 16,3 26,0 3,74 29,8 69,5 0,28 2,67 2,95 3 55 0,60
C 14,6 47,0 3,77 18,0 27,6 3,74 31,4 65,0 0,30 2,67 2,96 2,52 -0,45
D-I 12,3 53,1 5,15 15,0 27,6 3,74 31,4 66,7 0,30 2,67 2,96 3,05 0,09
D-2 12,5 49,5 6,12 16,5 29,2 3,74 33,0 59,2 0,32 2,67 2,98 4,07 1,08
D-3 11,9 52,1 4,42 16,5 30,6 3,74 34,4 66,4 0,33 2,67 3,00 2,92 -0,09
D-4 10,3 56,2 5,36 15,7 30,6 3,74 34,4 66,0 0,33 2,67 3,00 3,28 0,28
D-5 61,4
■sk-iT
3663
Es ist durchaus möglich, das innerhalb der Schlacke gewünschte aktive MgO in situ zu erzeugen, und zwar durch Beschickung der metallurgischen Anlage mit z. B. Magnesiumkarbonat. Dieses Verfahren ist jedoch nicht generell zweckmäßig, da dabei Kohlendioxyd (oder je nach Art des Magnesiumrohstoffes auch gegebenenfalls ein anderes Gas) freigesetzt wird. Das KohUndioxyd verursacht eine mitunter recht beträchtliche und unkontrollierte Verschäumung der
Schlacke und absorbiert auch einen erheblichen Anteil der Tür den metallurgischen Prozeß benötigten Wärme. Auf der anderen Seite läßt sich jedoch auch auf die vorangehend beschriebene Weise eine nennenswerte Verminderung der Abnutzung der Auskleidung der metallurgischen Anlage erzielen, sofern dafür gesorgt ist, dafi die Wärmeverluste kompensiert werden und daß kein Aufschäumen der Schlacke auftreten kann.

Claims (1)

Λ ...I.I. ■ ^^ Schutz des Ofenmantels mit einer Auskleidung aus Patentansprüche: feuerfestem Material versehen sein. Diese Auskleidung steht während des Betriebes der öfen nicht nur mit
1. Verfahren zur Verminderung einer Abnutzung dem flüssigen Metall in Kontakt, sondern auch mit der Auskleidung einer insbesondere nach dem 5 der darauf schwimmenden Schicht aus flüssiger Sauerstoffblasverfahren arbeitenden Stahlgewin- Schlacke, die das flüssige Metall gegen die äußere nungsanlage, die mit einer durch ein keramisches, Atmosphäre abschirmen und auch dessen Reinigung glasphasiges Bindemittel verfestigten /Ϊ-Magne- unterstützen soll. Allgemein werden dabei die Schlaksiumoxid-Auskleidung versehen ist und unter Ve.-- ken und die feuerfesten Materialien für die Auswendung einer basisch gestellten, gegebenenfalls io kleidung je nachdem, ob darin basische Bestandteile, mit Fluoriden als Flußmittel versetzten Kalzium- wie Kalziumoxid und Magnesiumoxid, oder saure oxid-Schlacke betrieben wird, welche im Endzu- Bestandteile, wie Kieselsäure, Aluminiumoxid und stand mindestens 10% Siliziumdioxid enthält und Phosphate, überwiegen, als »basisch« oder »sauer« bei der das Molverhältnis zwischen den basischen bezeichnet, und es gilt die Regel, bei Schlacke mit Bestandteilen und den sauren Bestandteilen min- 15 saurem Charakter saure feuerfeste Materialien und bei destens 1,5:1 beträgt, dadurch gekenn- basischen Schlacken auch basische feuerfeste Materizeichnet, daß den Schlackenbildnern fein- alien zu verwenden.
teiliges ^-Magnesiumoxid in derartiger Menge Unter den basischen Schlacken sind diejenigen, die
zugesetzt wird, daß in der Schlacke ein Molver- als Hauptbestandteil Kalziumoxid enthalten, bei der hältnis von Magnesiumoxid zu Kalziumoxid 20 Stahlgewinnung am weitesten verbreitet. Diese CaO-zwischen etwa 1 : 15 bis etwa 1 : 3 entsteht. Schlacken besitzen nämlich den besonderen Vorteil
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- einer hohen Wärmeleitfähigkeit und entfernen darüber zeichnet, daß das Molverhältnis von Magnesium- hinaus Schwefel und Phosphor aus dem flüssigen oxid zu Kalziumoxid auf etwa 2 : 15 bis 1:4 Stahl. Zahlreiche Stahlgewinnungsanlagen, z. B. die eingestellt wird. a5 Siemens-Martin-Öfen, Bessemer-Konverter oder Elek-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch troöfen sowie auch die Sauerstoffblas-Öfen, die in gekennzeichnet, daß das «-Magnesiumoxid in neuerer Zeit eine steigende Bedeutung bekommen Form von gebranntem Dolomit oder gebranntem haben, werden durchweg mit CaO-Schlacke betrieben dolomitischem Kalk zugesetzt wird. Dabei ist es notwendig, daß das Molverhältnis
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 30 zwischen den basischen Bestandteilen der Schlacke zeichnet, daß der Schlacke etwa 10 bis 30, Vorzugs- und den sauren Bestandteilen der Schlacke größer weise 20 Gewichtsprozent an gebranntem Dolomit ist als 1,5 : 1 oder besser noch 1,6 : 1. Vorzugsweise zugesetzt wird. ljegt das Molverhältnis im Bereich zwischen 2,0 : 1
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden und 4,5 : 1 und besonders zweckmäßig im Bereich Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der 35 zwischen 2,5 : 1 und 3,5 : 1. In Gewichtsprozent Mengenanteil der Fluoride als Flußmittel auf ausgedrückt soll die Schlacke mehr als 60 % CaO entweniger als 3 Gewichtsprozent begrenzt wird. halten sowie auch mindestens 10% und vorzugsweise
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden 12% SiO. oder 30% Al2O3 oder eine geeignete Mi-Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der das schung von SiO» und AI2O3. Wenn der saure Bestanda-Magnesiurnoxid enthaltende Zuschlag nur in 40 teil der Schlacke dabei aus SiO2 und Al2O3 gebildet den der Auskleidung benachbarten Randgebieten wird, sollte die Summe aus dem prozentualen Anteil der schlacke zugesetzt wird. an SiO2, dividiert durch 12 und dem prozentualen
/. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anteil ar, Al2O3, dividiert durch 30, mindestens den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert 1 besitzen.
Schlacke der das «-Magnesiumoxid enthaltende 45 Als feuerfeste Auskleidung ist bei diesen mit CaO-Zuscnlag mit einer spezifischen Oberfläche von Schlacke betriebenen Anlagen eine Magnesia-Ausmehr als etwa 3,5 m2/g zugesetzt wird. kleidung üblich, bei der kleine Teilchen aus /S-Magne-
siumoxid durch ein Bindemittel zu einem zusammenhängenden Körper verfestigt sind. Das /?-Magnesium-
50 oxid, auch »Periklas« genannt, ist kristallin und hoch
tcmperaturfest. Es besitzt je nach dem Gehalt an Verunreinigungen einen Schmelzpunkt bis zu 28000C
DiV FrfinHnncr iwifr* · ν _i u ,, und stellt eine der beiden Modifikationen dar, in denen
runB eier Ahn.S f T Ύ^ΐ ™ Verminde- das Magnesiumoxid auftreten kann. Die Auskleidung rung einer Abnutzung der Auskleidung einer ins- 55 kann aus einzelnen Ziegeln bestehen oder mono-SS ilt6"1 Sayerstoflasverfah™ arbeiten- lithisch ausgebildet sein, sie kann aber auch die Form ge' D-V1. emer durch ein ciner Stampfauskleidung haben, und ihr Gehalt an Ä ϊ^ Bindem!ttel. verfestigten ^-Magnesiumoxid liegt normalerweise im Bereich von -Auskleidung versehen ist und unter etwa 35 bis nahezu 100°/
rbaSiSh ,gestellten' gegebenenfalls 60 Zur Herstellung solcher feuerfesten Magnesia-Auswe Tersetz<en H KaIziumox!d- Kleidungen wird von magnesiumoxidhaltigen Stoffen
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