AT514499B1 - Abstichrohr - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abstichrohr für einen Lichtbogenofen mit folgender Zusammensetzung: 5-20 Gew.-% Kohlenstoff maximal 6 Gew.-% Metallpulver in Form von Al- und/oder Si-Pulver maximal 3 Gew.-% SiC mindestens 76 Gew.-% AI2O3 Rest in Form von Verunreinigungen, wie z.B. SiO2, Fe2O3, TiO2, CaO, Alkalien.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Abstichrohr für einen Lichtbogenofen. Abstichrohre werdeneingesetzt im Boden von zur Herstellung von geschmolzenem, flüssigem Stahl verwendetenLichtbogenöfen. Durch das Abstichrohr fließt der geschmolzene Stahl in die unter dem Lichtbo¬genofen stehende Stahlpfanne.

[0002] Das Abstichrohr kann einteilig oder mehrteilig sein. Bei einem mehrteiligen Abstichrohrkönnen die einzelnen Teile auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

[0003] Fig. 1 zeigt ein mehrteiliges Abstichrohr im Vertikalschnitt, das aus mehreren rohr- oderringförmigen Schüssen zusammengestellt ist. Derjenige Schuss, welcher noch im Ofenraumselbst angeordnet ist, wird als Einlaufstein 1 bezeichnet, der ringförmige Schuss am auslaufsei¬tigen Ende des Abstichrohres wird als Endstein 3 bezeichnet. Die ring- oder rohrförmigenSchüsse zwischen Einlaufstein und Endstein werden Kanalsteine 2 genannt. Unter einem Ab¬stichrohr im Sinne der Erfindung werden auch die einzelnen Schüsse eines mehrteiligen Ab¬stichrohres verstanden.

[0004] Das feuerfeste Material des Abstichrohres unterliegt extremen Temperaturwechseln,wobei der Temperaturanstieg zu Beginn des Abstichvorganges hohe Anforderungen an dasMaterial stellt. Dieser Temperaturanstieg oder Temperaturschock wird auch Aufschreckengenannt und bewirkt Deformationen und Mikrorisse und einen Verschleiß des Abstichrohres,der zu einem unerwünscht großen Abstichstrahl führt. Neben anderen Mechanismen, wie Oxi¬dation durch den Sauerstoff der Luft, Erosion durch den durchströmenden Stahl oder Korrosiondurch Schlacke, hat der Temperaturschock den stärksten Einfluss auf die Lebensdauer einesAbstich rohres.

[0005] Während einer Ofenreise muss ein Abstich mehrmals repariert werden, entweder durchnotdürftiges Ausbessern mit einem feuerfesten Beton oder durch vollständigen Tausch desAbstich rohres.

[0006] Reparaturzeiten sind aber Stillstandszeiten, zu denen die Produktion angehalten ist.Jedes Stahlwerk ist bestrebt, Reparaturen so kurz wie möglich zu halten oder überhaupt zuverhindern.

[0007] In DE 102009013869 A1 wird das Problem der kurzen Haltbarkeit des Abstichrohresumgangen durch den Einbau von zwei oder mehreren Abstichrohren in einem Boden.

[0008] Bekannt und vorwiegend verwendet sind Abstichrohre, die aus einem Versatz von MgO-Granalien, Kohlenstoff und Bindemittel hergestellt sind. Optional werden dem Versatz Metall¬pulver, wie Aluminium- und Silizium-Pulver, zugesetzt.

[0009] Als MgO-Granalien werden Schmelzmagnesia oder MgO-Sinter eingesetzt.

[0010] Der Verschleiß der bekannten Abstichrohre ist der hohen Wärmedehnung von derenHauptbestandteil MgO (Magnesia) geschuldet. Die Magnesiakörner werden abwechselnd durchden geschmolzenen Stahl erhitzt und kühlen dann wieder ab, was zu bleibenden Volumsver¬größerungen in deren Umgebung führt. Es verbleiben Spalten und Hohlräume zwischen denMagnesiakörnern und dem umgebenden Material, die in weiterer Folge mit dem geschmolze¬nen Stahl und Gasen infiltriert werden. An der Oberfläche des Abstichrohres sitzende Magnesi¬akörner werden locker, bis sie vom vorbeiströmenden Stahl weggerissen werden.

[0011] Ebenso bekannt, jedoch selten verwendet sind Abstichrohre, die aus einem Versatz vonAl203-Granalien mit 10 - 20 Gew.-% SiC, Kohlenstoff und Bindemittel bestehen. Optional wer¬den dem Versatz Metallpulver, wie Aluminium- und Silizium-Pulver, zugesetzt.

[0012] SiC (Siliciumcarbid) hat sehr hohe Beständigkeit gegen Korrosion und Abrasion, hoheHärte sowie geringe Wärmedehnung. Diese Vorteile können aber nicht ausgenutzt werden, weilSiC bei den anliegenden Temperaturen oxidiert und dabei ein Reaktionsprodukt entsteht miteinem Schmelzpunkt, der unter dem des Stahles liegen kann. Der Einsatz solcher Abstichrohre beschränkt sich somit auf den Ring am auslaufseitigen Ende des Abstichrohres, den Endstein,welcher den größten Temperaturschock erfährt.

[0013] Der Versatz bekannter Abstichrohre enthält im übrigen 5 - 20 Gew.-% Kohlenstoff, derals Graphit, Koks oder Ruß und Bindemittel zugegeben wird und für eine hohe Flexibilität desentstehenden Gefüges gegen die durch Temperaturschock entstehenden Spannungen sorgt.

[0014] Die meist ebenso dem Versatz hinzugefügten Metallpulver aus AI und/oder Si bilden beiden hohen Temperaturen im Einsatz feuerfeste, stabile Carbide. Die eingesetzten Mengen sindmeist 2-3 Gew.-% AI und 0,5 - 2 Gew.-% Si.

[0015] Als Bindemittel finden Harz, Teer oder Pech Verwendung. Vorrangig kommen zumEinsatz Kunstharz, wie zum Beispiel Phenol-Formaldehydharz, Phenolharz, Furanharz, Epoxid¬harz, Acrylharz, Silikonharz oder Resolharz. Teer oder Peche aus der Steinkohlen- oder Erdöl¬verarbeitung werden ebenfalls eingesetzt. Die Bindemittel graphitieren im Einsatz bei Tempera¬turen über 800°C und erzeugen ein Kohlenstoffgerüst, welches alle refraktären Komponentenzusammenhält, auch bei Temperaturen jenseits der Temperaturen der Stahlschmelze oder derOfenatmosphäre. Die Kunstharzbindung wandelt sich in eine Kohlenstoffbindung um.

[0016] Bekannte Abstichrohre werden durch Pressen aus der Versatzmischung und Tempernder gepressten Formstücke bei Temperaturen unter 200°C hergestellt. DE-A-102004029752beschreibt z.B. das Herstellungsverfahren.

[0017] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abstichrohr mit verbesserter Haltbarkeitbereitzustellen.

[0018] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Abstichrohr mit folgender Zusammensetzung: 5-20 Gew.-% Kohlenstoff maximal 6 Gew.-% Metallpulver in Form von AI- und/oder Si-Pulvermaximal 3 Gew.-% SiC2,5 - 5 Gew.-% Bindemittelmindestens 76 Gew.-% Al203

Rest in Form von Verunreinigungen, wie z.B. Si02, Fe203, Ti02, CaO, Alkalien.

[0019] Der Kohlenstoffgehalt von 5-20 Gew.-% setzt sich aus dem Zusatz von Graphitund/oder Koks und/oder Ruß zur Versatzmischung zusammen.

[0020] Als Bindemittel werden die vorher zum Stand der Technik erwähnten verwendet. BeiZusatz von 2,5 - 5 % des Bindemittels bezogen auf die gesamte Mischung lassen sich Formteilemit einer Rohdichte über 2,85 g/cm3 und einer offenen Porosität von höchstens 6 Vol.-% erzie¬len, die eine Kaltdruckfestigkeit über 25 N/mm2, teilweise über 40 N/mm2, erreichen.

[0021] Im Schmelzbetrieb ist das Abstichrohr kohlenstoffgebunden.

[0022] Das Al203 liegt in den erfindungsgemäßen Abstichrohren vorzugsweise in Form vonSintertonerde und/oder Schmelzkorund vor.

[0023] Das Metallpulver hat eine Korngröße kleiner 0,5 mm, vorzugsweise kleiner 0,1 mm.

[0024] Das erfindungsgemäße Abstichrohr ist durch Pressen des Kunstharz als Bindemittelenthaltenden Versatzes in einer Form und Tempern bei einer Temperatur unter 200° C herge¬stellt.

[0025] Der Versatz wird hergestellt durch Vermischen seiner Bestandteile.

[0026] Das erfindungsgemäße Abstichrohr wird im Boden eines Lichtbogenofens eingesetzt.

[0027] Die Erfindung wird anhand verschiedener Ausführungsbeispiele im Vergleich zum Standder Technik näher erklärt.

[0028] Die erfindungsgemäßen Abstichrohre enthalten Braunkorund mit einem Gehalt von95,6 % an Al203 in einer Korngröße von maximal 6 mm. Dazu kommen noch Kohlenstoff undMetallpulver. Das verwendete Bindemittel ist Phenol-Formaldehydharz.

[0029] Alle Proben wurden nach dem Pressen bei 180° getempert.

[0030] In der folgenden Tabelle sind die jeweiligen Zusammensetzungen und Eigenschaftenverschiedener Abstichrohre angeführt.

[0031] Dabei zeigt sich, dass Festigkeit, Rohdichte und Porosität der erfindungsgemäßen Ab¬stichrohre ähnlich wie oder besser sind, als die entsprechenden Werte der bekannten Abstich¬rohre. Die geringere Wärmedehnung des Al203 erlaubt eine Reduktion des Gehaltes an Koh¬lenstoff bei gleichbleibender Temperaturwechselbeständigkeit. Bei einem geringeren Gehalt anKohlenstoff ergeben sich verbesserte Eigenschaften gegen Oxidation und Erosion.

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Abstichrohr für einen Lichtbogenofen, gekennzeichnet durch folgende Zusammenset¬zung: 5-20 Gew.-% Kohlenstoff maximal 6 Gew.-% Metallpulver in Form von AI- und/oder Si-Pulvermaximal 3 Gew.-% SiCmindestens 76 Gew.-% Al203 Rest in Form von Verunreinigungen, wie z.B. Si02, Fe203, Ti02, CaO, Alkalien.
2. 2. Abstichrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kohlenstoffgehalt von 7 -16 Gew.-%.
3. 3. Abstichrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es kunstharzgebun¬den ist.
4. 4. Abstichrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Al203in Form von Sintertonerde und/oder Schmelzkorund mit einem Al203 -Gehalt größer 86Gew.-% vorliegt.
5. 5. Abstichrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Me¬tallpulver eine Korngröße kleiner 0,1 mm hat.
6. 6. Abstichrohr nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es durchPressen des Kunstharz als Bindemittel enthaltenen Versatzes in einer Form und Tempernbei einer Temperatur unter 200° C hergestellt ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen