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DE4221101A1 - Feuerfeste keramische Masse zur Auskleidung von Böden an Elektro-Lichtbogenöfen und Verfahren zu deren Reparatur - Google Patents

Feuerfeste keramische Masse zur Auskleidung von Böden an Elektro-Lichtbogenöfen und Verfahren zu deren Reparatur

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Description

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste keramische Masse zur Auskleidung von Böden an Elektro-Lichtbogenöfen, insbesondere Gleichstrom-Lichtbogenöfen (sogenannten DC- Öfen), bei denen im Boden ein oder mehrere Elektroden angeordnet sind, die mit einer oder mehreren Elektroden zusammenwirken, die von der Decke des Ofens bis kurz vor den Bereich des Metallbades herabragen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Reparatur von Bodenauskleidungen an derartigen Öfen.
Es sind grundsätzlich zwei Typen von Elektro-Lichtbogenöfen des Gleichstromtyps (sogenannte DC-Öfen) bekannt. In beiden Fällen wird eine Elektrode, meist die Kathode, die auch mehrteilig sein kann, im Bereich des Ofendeckels angeordnet, von wo sie nach unten bis kurz vor das Metallbad ragt.
Die Ausbildung der Gegenelektrode (Anode) ist dagegen unterschiedlich. In einem Fall ist der Boden des Ofens komplett mit einer elektrisch leitfähigen, feuerfesten keramischen Zustellung ausgebildet und schließt damit an die metallische Bodenelektrode des Ofens an, die als Anode geschaltet ist.
Im anderen Fall besteht die Auskleidung des Ofenbodens aus konventionellen feuerfesten Steinen und Massen, in die eine oder mehrere getrennte Elektroden hineinragen.
Die Erfindung beschäftigt sich mit der letztgenannten Ausführungsform von DC-Öfen.
Es ist offensichtlich, daß insbesondere der Bereich zwischen den Elektroden (Anoden) im Bodenbereich des Ofens bei Massezustellungen nur schwer zu verdichten ist. Folglich kommt es gerade in diesem Bereich zu einem voreilenden Verschleiß gegenüber benachbarten Abschnitten der Bodenauskleidung. Je nach Art und Umfang der Erosion werden dabei auch die Elektroden freigelegt, die im Normalfall von der feuerfesten keramischen Auskleidung überdeckt werden.
Eine Reparatur der feuerfesten Auskleidung (Masse) in diesem Bereich ist besonders schwierig, weil die Gefahr der Zer­ störung beziehungsweise Isolierung der Elektroden besteht. Insbesondere dann, wenn die Elektroden selbst bereits (teilweise) angegriffen (verschlissen) sind, wird deshalb bisher die komplette Zustellung (einschließlich der Elektroden) ausgetauscht. Dies ist aufwendig, kostet viel Geld und ist zeitintensiv.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und eine Möglichkeit aufzeigen, wie die Standzeit von Bodenaus­ kleidungen an Elektro-Lichtbogenöfen der genannten Art erhöht werden kann.
Dabei geht die Erfindung von der Oberlegung aus, daß die Elektrodenfunktion und damit die Haltbarkeit der Bodenaus­ kleidung auf überraschend einfache Weise dadurch erhalten beziehungsweise verlängert werden kann, wenn anstelle einer konventionellen, elektrisch nicht leitenden feuerfesten Auskleidungsmasse eine solche Masse verwendet wird, die eine elektrische Leitfähigkeit ermöglicht und damit einen elektrisch leitenden Kontakt zu den ebenfalls verschleißenden metallischen Bodenelektroden sicherstellt.
Derartige Massen sind zwar grundsätzlich für Elektroöfen der obengenannten ersten Bauart bekannt, bei der der gesamte Boden als Gegenelektrode dient; die bekannten Massen weisen dazu jedoch einen Kohlenstoff-Gehalt auf, der in vielen Anwendungsbereichen unerwünscht ist.
Dagegen schlägt die Erfindung nun eine feuerfeste keramische Auskleidungs- beziehungsweise Reparaturmasse vor, die im Bereich der Elektroden eingesetzt werden soll, die neben einem oder mehreren feuerfesten keramischen Oxiden einen Anteil zwischen 10 und 40 Gew.-% an feinteiligen metallischen Zusätzen aufweist. Vorzugsweise bestehen diese aus Eisen.
Das feinteilige, homogen in der feuerfesten keramischen Matrix verteilte Eisenpulver schmilzt bei ca. 1400° Celsius auf und bildet dabei feinste Kanäle, die das feuerfeste keramische Matrixmaterial gleichmäßig durchsetzen, womit gleichzeitig eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit in diesem Bereich gewährleistet ist. Auf diese Weise übernimmt die elektrisch leitfähige feuerfeste keramische Masse gleichzeitig auch eine (Teil)funktion der gegebenenfalls bereits teilweise zerstörten Bodenelektroden.
Als Masse zur Auskleidung von Böden bekannter Gleichstrom- Elektroöfen finden heutzutage häufig Massen auf Basis Sintermagnesit Anwendung. Um insoweit eine homogene feuerfeste Gesamtzustellung des Ofenbodens zu erreichen, schlägt die Erfindung in einer Ausführungsform vor, eine feuerfeste keramische Matrixmasse auf Basis von Sintermag­ nesit einzusetzen. Diese Masse wird vorzugsweise in einer Kornfraktion <8 mm verwendet.
Das metallische Eisen sollte - um eine homogene Verteilung zu optimieren - in möglichst feinteiliger Form verwendet werden, weshalb eine Kornfraktion <0,1 mm in einer speziellen Ausführungsform vorgesehen ist.
Bereits Massenanteile von 20 bis 30%, bezogen auf die Gesamtmasse, reichen dabei aus, eine homogene Verteilung des Eisens in der Masse zu erreichen. Nach dem Aufschmelzen des Eisens ergibt sich dann ein homogenes Netzwerk von Eisen­ kanälen, die die gewünschte Leitfähigkeit im Elektrodenbereich sicherstellen.
Da üblicherweise vor allem der Bereich der Bodenauskleidung einem voreilenden Verschleiß unterliegt, der sich im Elek­ trodenbereich befindet, genügt es in der Regel, auch diesen Bereich mit der erfindungsgemäßen Masse anschließend auszukleiden beziehungsweise zu reparieren.
Demzufolge sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Reparatur von Bodenauskleidungen an Elektro-Lichtbogenöfen mit im Boden angeordneter/angeordneten Elektrode(n) vor, daß der zwischen den Bodenelektroden erodierte Bereich der Auskleidung mit einer Masse der vorstehend spezifizierten Art repariert wird.
Das Aufbringen der Reparaturmasse kann dabei mittels üblicher Techniken, beispielsweise Vibrieren oder leichtem Stampfen erfolgen.
Vorzugsweise wird eine Masse mit keramischer Bindung verwendet, die sich unter Anwendungstemperatur automatisch ausbildet.
Die Verwendung einer Masse mit einem Anteil an feinteiligem metallischen Eisen hat außerdem den Vorteil, daß die Masse gute Gleiteigenschaften und damit eine gute Verarbeitbarkeit aufweist, so daß sie einfacher als eine konventionelle, nicht leitende feuerfeste keramische Masse in den Bereich zwischen den Elektroden eingebracht werden kann.
Die Verwendung der beschriebenen Masse hat den Vorteil, daß die Bodenzustellung nur in einem relativ kleinen Abschnitt ausgebessert werden muß und vor allem die Elektroden selbst weiter verwendet werden können. Hierdurch werden nicht nur Kosten gespart; gleichzeitig wird der Reparaturaufwand sowohl zeitlich wie auch kostenmäßig deutlich reduziert.
Als Beispiel für eine erfindungsgemäß zu verwendende Masse kann folgende Spezifikation angegeben werden:
MgO 50-55 Gew.-%
Al2O3 0,1-0,5 Gew.-%
Fe2O3 1,7-2,5 Gew.-%
CaO 12,5-14,5 Gew.-%
SiO2 0,3-0,7 Gew.-%
Fe (metallisch) 25-35 Gew.-%.
Die Masse weist eine keramische Bindung auf und ihr maximales Korn liegt bei 5 mm. Das Schüttgewicht der Masse beträgt etwa 2,6 g/cm3. Die Anwendungsgrenze der genannten Masse liegt bei etwa 1750° Celsius.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs­ unterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur - im Schnitt - einen Gleich­ strom-Elektroofen, bei dem der Boden insgesamt das Bezugszeichen 10 trägt. Zu erkennen ist die teilweise aus feuerfesten Steinen 12 und teilweise aus einer feuerfesten keramischen Magnesitmasse 14 bestehende Bodenauskleidung, wobei im Boden 10 eine Vielzahl von Elektroden 16 (Anoden) angeordnet ist. Die Elektroden 16 weisen zum Teil einen relativ geringen Abstand zueinander auf.
Die elektrischen Anschlußelemente, die Gegenelektrode (Kathode) etc. sind hier aus Gründen der besseren Übersicht­ lichkeit nicht dargestellt.
Zu erkennen ist weiter im linken Teil der Figur ein Abstich 18, der für die Erfindung aber ebenfalls ohne Bedeutung ist und hier nicht weiter erläutert wird.
Im Laufe des Ofenbetriebs kommt es vor allem im Elektroden­ bereich zu einem voreilenden Verschleiß der feuerfesten (nichtleitenden) Magnesitmasse. Ein solcher Verschleiß ist beispielhaft durch eine gestrichelte Linie 19 in der Figur dargestellt.
Nach Erreichen eines maximal vertretbaren Verschleißbereiches erfolgt eine Reparatur der Masse 14 dahingehend, daß der erodierte Bereich 20 um die ebenfalls im oberen Abschnitt teilweise verschlissenen Elektroden 16 mit einer neuen Masse 14′ ausgekleidet wird, die die erfindungsgemäße Spezifikation aufweist.
Die Masse kann ohne weiteres auch um verbliebene (freie) Elektrodenköpfe herum und zwischen diesen aufgebracht werden.
Am Ende der Reparatur ergibt sich ein Bild der Bodenaus­ kleidung wie in der Figur dargestellt. Der Ofenbetrieb kann danach unverzüglich wieder aufgenommen werden.
Dabei stellen die in der Reparaturmasse 14′ enthaltenen Eisenteilchen nach Aufschmelzen eine elektrische Leitfähigkeit der Masse im Elektrodenbereich sicher.
Selbst dann, wenn die Reparaturmasse 14′ ebenfalls wieder verschlissen ist, braucht nicht wie bisher die gesamte Ofenauskleidung (einschließlich der Elektroden) erneuert zu werden; es ist vielmehr möglich, eine neue (weitere) Reparatur, wie vorstehend beschrieben, auszuführen, womit sich insgesamt eine um ein Vielfaches erhöhte Standzeit der Bodenauskleidung eines derartigen Gleichstrom-Elektroofens ergibt.

Claims (9)

1. Feuerfeste keramische Masse zur Auskleidung von Böden an Elektro- Lichtbogenöfen mit im Boden verlaufender/verlaufenden Elektrode(n), bestehend aus
  • a) einem oder mehrerer feuerfesten Oxiden und
  • b) 10 bis 40 Gew.% feinteiligen metallischen Zusätzen.
2. Masse nach Anspruch 1, bei der die feuerfesten Oxide zum überwiegenden Teil solche auf Basis von MgO sind.
3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, bei der die feuerfesten Oxide in einer Kornfraktion kleiner 8 mm vorliegen.
4. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die feinteiligen metallischen Zusätze in einer Kornfraktion kleiner 0,1 mm vorliegen.
5. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die feinteiligen metallischen Zusätze in einer Menge zwischen 20 und 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, vorliegen.
6. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die metallischen Zusätze aus Eisen bestehen.
7. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit der Maßgabe, daß sie ein Schüttgewicht zwischen 2,4 und 2,8 g/cm3 aufweist.
8. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit der Maßgabe, daß es sich um eine solche mit keramischer Bindung handelt.
9. Verfahren zur Reparatur von Bodenauskleidungen an Elektro- Lichtbogenöfen mit im Boden angeordneter/angeordneten Elektrode(n), bei dem der zwischen den Bodenelektroden erodierte Bereich der Auskleidung mit einer Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ersetzt wird.
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