NO831242L

NO831242L - ILDFAST COMPOSITION INTENDED FOR USE AS COATING OR FILLING MATERIAL

Info

Publication number: NO831242L
Application number: NO831242A
Authority: NO
Inventors: Masaru Takashima
Original assignee: Masaru Takashima
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1983-04-07
Publication date: 1984-10-08

Description

Oppfinnelsen vedrører uformede og ildfaste sammensetninger som er egnet for bruk ved prosesser for belegning eller fylling av konstruksjoner, beholdere, apparater etc. med ildfaste materialer, hvor det er krevet ildfaste egenskaper. The invention relates to unformed and refractory compositions which are suitable for use in processes for coating or filling constructions, containers, appliances etc. with refractory materials, where refractory properties are required.

De ikke formede ildfaste materialer som benyttes i våre dager er generelt benyttet på forskjellige industriellec.områder, ..da de er effektive ved forbedring av arbeidseffektivitet i kom-binasjon med arbeidsprosesser hvor det benyttes vibrasjon, sentrifugalkraft, trykkraft, injeksjon etc, såvel som hell-ing og mating under trykk, og det benyttes et stort antall uformede og ildfaste sammensetninger som er egnet for arbeidsprosesser. Imidlertid er det ikke enda funnet noen tilfredsstillende sammensetning på grunn av tilbakeslagstap og nedsynking, og det kan sis at en slik sammensetning fremdeles er i utviklingstrinnet. The non-shaped refractory materials that are used nowadays are generally used in various industrial areas, ..as they are effective in improving work efficiency in combination with work processes where vibration, centrifugal force, pressure force, injection etc. are used, as well as luck -ing and feeding under pressure, and a large number of unformed and refractory compositions are used which are suitable for work processes. However, no satisfactory composition has yet been found due to recoil loss and subsidence, and it can be said that such a composition is still in the development stage.

Under disse omstendigheter har oppfinneren ved foreliggende oppfinnelse funnet at en tørrprosess med faste stoffer og væske blandet ved en dysedel er fordelaktig med hensyn til ildfasthet og antikorrosive egenskaper for arbeidslagene i forhold til en våtprosess hvor det benyttes en ildfast opp-slemming, og som et resultat av. ;å ba .studert .tilpasningen av uformede og ildfaste sammensetninger til arbeidsprosessen har oppfinneren vært i stand til å oppnå et effektivt kjennskap dertil og å komme frem til foreliggende oppfinnelse som gir sammensetninger med god arbeidbarhet såvel ved belegging som fylling. Under these circumstances, the inventor of the present invention has found that a dry process with solids and liquid mixed at a nozzle part is advantageous with regard to refractoriness and anti-corrosive properties for the working layers in relation to a wet process where a refractory slurry is used, and as a result of. By studying the adaptation of unformed and refractory compositions to the work process, the inventor has been able to achieve an effective knowledge of this and to come up with the present invention which provides compositions with good workability both for coating and filling.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det mulig å forme et sterkt ildfast lag ved et hvilket som helst sted hvor et ildfast belegg eller en fylling er nødvendig, uavhengig av plan, krummet flate, konkav del,hulrom og dannelsen på den indre flate eller ytre flate av det rørformede legeme, for ikke å snakke om smelteovner, såsom masovner, konvertere, elektriske ovner og flammeovner, beholdere for smeltet metall, såsom støpeøser og mellomtrakter, beholdere for behandling av smeltede metaller som benyttes i Rheinstahl-Hereus-prosessen og Dortmund Hiittenunion-prosessen, forskjellige industrielle ovner, oppvarmingsovner, forskjellige tilbehør og tilbehørs-steder for alle disse ovner og beholdere og anvendelser og apparaturer som benyttes i tilhørende arbeider. Videre er det mulig å løse problemer, såsom tilbakeslagstap eller ned-senking. According to the present invention, it is possible to form a strong refractory layer at any place where a refractory coating or filling is required, regardless of plane, curved surface, concave part, cavity and the formation on the inner surface or outer surface of the tubular body, not to mention melting furnaces, such as blast furnaces, converters, electric furnaces and flame furnaces, vessels for molten metal, such as ladles and hoppers, vessels for treating molten metals used in the Rheinstahl-Hereus process and the Dortmund Hiittenunion- the process, various industrial furnaces, heating furnaces, various accessories and accessory locations for all these furnaces and containers and applications and apparatus used in associated works. Furthermore, it is possible to solve problems such as rebound loss or submergence.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en uformet, ildfast sammensetning for belegging eller fylling, som benyttes i en fremgangsmåte hvor en ildfast blanding mates under lufttrykk i området 1-10 kg/cm • 2 og blandes ved en dysedel med vann eller en vandig oppløsning som inneholder en del av det ildfaste materiale, og som mates under trykk i området 0,5 - 5 kg/cm , hvilken blanding føres ut og så når den del som skal bearbeides mens den utsettes for en kontinuerlig herdereaksjon, hvorved nevnte del er utstyrt med et ildfast belegg eller fylling og erkarakterisert vedat sammensetningen består av en blanding av magnesiumoksydaggregat som inneholder ikke mer enn 5 vektprosent av en andel hvis partikkeldiameter er mindre enn 0,074, og hvis partikkeldiameter er mindre enn 10 mm, med ikke mer enn 5 vektprosent av uorganisk fibrøst materiale og/eller ikke mer enn 5 vektprosent organisk fibrøst materiale, minst to uorganiske bindemidler med 1 - 10 % ut fra totalvekten i fast tilstand, og 5-25 vektprosent vann. The purpose of the present invention is to provide an unformed, refractory composition for coating or filling, which is used in a method where a refractory mixture is fed under air pressure in the range of 1-10 kg/cm • 2 and mixed at a nozzle part with water or an aqueous solution which contains a part of the refractory material, and which is fed under pressure in the range of 0.5 - 5 kg/cm , which mixture is fed out and then reaches the part to be processed while it is exposed to a continuous hardening reaction, whereby said part is equipped with a refractory coating or filling and is characterized in that the composition consists of a mixture of magnesium oxide aggregate containing not more than 5 percent by weight of a proportion whose particle diameter is less than 0.074, and whose particle diameter is less than 10 mm, with not more than 5 percent by weight of inorganic fibrous material and/or no more than 5% by weight of organic fibrous material, at least two inorganic binders with 1 - 10% based on the total weight in solid condition, and 5-25% water by weight.

Ved påføring av den uformede ildfaste sammensetning ifølge oppfinnelsen blir den ildfaste blanding og vann matet under lufttrykk i området 1-10 kg/cm 2 og under trykk i området 0,5 - 5 kg/cm 2 respektivt, for så å bli blandet ved dysedelen. Med dysedelen omtalt her er det ment en del hvor den ildfaste blanding og vannet blir blandet, og dette kan være enten inne i dysen eller på utsiden nær spissen av denne. Følge-lig er det ikke av betydning om formen til dysen er en enkeltrørs- eller dobbéltrørsdyse, og i tilfelle av en enkelt-rørsdyse kan åpningen for tilførsel av vann bli anordnet ved et alternativt sted. Videre er det mulig alternativt å benytte utsprøytningsmodus innenfor trykkområdet, som skriver seg fra blåsing.og uthamring til en strømningslignende tilstand. When applying the unformed refractory composition according to the invention, the refractory mixture and water are fed under air pressure in the range 1-10 kg/cm 2 and under pressure in the range 0.5 - 5 kg/cm 2 respectively, to then be mixed at the nozzle part . The nozzle part referred to here means a part where the refractory mixture and the water are mixed, and this can be either inside the nozzle or on the outside near the tip of it. Accordingly, it is not important whether the shape of the nozzle is a single-tube or double-tube nozzle, and in the case of a single-tube nozzle, the opening for the supply of water can be arranged at an alternative location. Furthermore, it is possible alternatively to use the spraying mode within the pressure range, which is written from blowing and hammering to a flow-like state.

Ved den uformede ildfaste sammensetning for belegging eller fylling ifølge oppfinnelsen er magnesiumoksydaggregatet et kjent aggregat som er meget ildfast og har et høyt myknings-punkt under belastning, anvendes som basis ildfast materiale og gir en utmerket korrosjonsmotstand ved stedet hvor basis-materialklumper foreligger samtidig. Som magnesiumoksydaggregat kan det benyttes en eller flere av magnesiumoksydklinker, dolomittklinker, peridotit, krommagnesiumoksyd og magnesiumoksydspinell. Grunnen til at aggregatet har partikkeldiameter på mindre enn 10 mm og inneholder mer enn 5 vektprosent av en andel hvis partikkeldiameter er mindre enn 0,074 mm er for å gjøre det lettere å føre ut sammensetningen fra dysen under arbeide, og med partiklene grovere enn nevnte område, vil aggregatet gi vanskeligheter for utførsel av sammensetningen. I tillegg er det foretrukket for aggregatet ut fra et ildfasthetssynspunkt etter belegging eller fylling at man har en fordeling med forskjellige partikkelstørrelser som er bedre enn en jevn partikkelstørrelse, og det vil være i orden å innstille fordelingen av partikkelstørrelse i nevnte område i samsvar med arbeidstykkelsen eller utstrømnings-typen som kreves. In the unshaped refractory composition for coating or filling according to the invention, the magnesium oxide aggregate is a known aggregate which is very refractory and has a high softening point under load, is used as a base refractory material and provides excellent corrosion resistance at the location where lumps of base material are present at the same time. As magnesium oxide aggregate, one or more of magnesium oxide clinker, dolomite clinker, peridotite, chromium magnesium oxide and magnesium oxide spinel can be used. The reason why the aggregate has a particle diameter of less than 10 mm and contains more than 5 percent by weight of a proportion whose particle diameter is less than 0.074 mm is to make it easier to discharge the composition from the nozzle during work, and with the particles coarser than the mentioned range, will the aggregate cause difficulties for carrying out the composition. In addition, it is preferred for the aggregate from a refractoriness point of view after coating or filling that one has a distribution with different particle sizes which is better than a uniform particle size, and it would be in order to set the distribution of particle size in the said area in accordance with the working thickness or the outflow type required.

I henhold til oppfinnelsen blir det uorganiske og det organiske fibrøse materiale benyttet for å øke adhesjonen for den ildfaste sammensetning til den del som skal bearbeides og derved redusere tilbakeslagstap, og slike fibrøse materialer er effektive såvel for koldbearbeidelse som varmbearbeidelse. Som uorganiske fibrøse materialer kan det benyttes mer enn ett av stenull, glassull, slaggull, kaolinfiber, karbonfiber, zirkoniumoksydfiber og silikonkarbidfiber, mens det som organisk fibrøst materiale' kan benyttes ett eller flere av følgende stoffer, nemlig cellulosefibre, såsom tremasse, papir og avfallsbomull, syntetiske fibre, såsom nylon, vinylon og polyesterfibre, og kunstfibre, såsom acetatfiber. According to the invention, the inorganic and organic fibrous material is used to increase the adhesion of the refractory composition to the part to be processed and thereby reduce recoil loss, and such fibrous materials are effective both for cold processing and hot processing. As inorganic fibrous materials, more than one of rock wool, glass wool, beaten gold, kaolin fiber, carbon fiber, zirconium oxide fiber and silicon carbide fiber can be used, while as organic fibrous material' one or more of the following substances can be used, namely cellulose fibers, such as wood pulp, paper and waste cotton , synthetic fibers, such as nylon, vinylon and polyester fibers, and man-made fibers, such as acetate fiber.

Ved oppfinnelsen kan hvilke som helst organiske bindemidler bli benyttet hvis de er oppløsbare eller emulgerbare i vann. Det vil si at det er mulig å velge blant oksyder, hydroksyder, nitrider, fluorider, klorider, bromider, iodider, karbonater, nitrater, sulfater, fosfater og silikater av magnesium, kal-cium, strontium, barium, bor, aluminium, litium, natrium, kalium, rubidium og cesium og sammensatte forbindelser derav. In the invention, any organic binders can be used if they are soluble or emulsifiable in water. This means that it is possible to choose from oxides, hydroxides, nitrides, fluorides, chlorides, bromides, iodides, carbonates, nitrates, sulphates, phosphates and silicates of magnesium, calcium, strontium, barium, boron, aluminium, lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium and their compounds.

Slike bindemidler binder seg med hydrat, aggregat og fibrøse materialer i nærvær av vann, og fortrinnsvis vil de bli benyttet i mer enn en type. Videre er det fordelaktig å til-føye, som en vandig oppløsning, en del eller hele det uorganiske bindemiddel, og særlig i tilfelle av tilsetning av en del av bindemidlet som vandig oppløsning vil det:være foretrukket å tilføre andre uorganiske bindemidler som er av annen type enn den vandige oppløsning, i pulvertilstand, idet det tas i betraktning forskjellene i dannelseshastighet, styrke etc. for beleggingslagene, hvilke forskjeller kan bli bevirket ved hydratiseringsreaksjonshastigheten og tempera-turen ved arbeidsstedet. Such binders bond with hydrate, aggregate and fibrous materials in the presence of water, and preferably they will be used in more than one type. Furthermore, it is advantageous to add, as an aqueous solution, part or all of the inorganic binder, and particularly in the case of adding part of the binder as an aqueous solution, it will be preferred to add other inorganic binders that are of a different type than the aqueous solution, in powder form, taking into account the differences in formation rate, strength, etc. of the coating layers, which differences may be caused by the hydration reaction rate and the temperature at the workplace.

Vannet kan være enten ved en normal temperatur eller en temperatur oppvarmet ved damp eller annen varmekilde, og særlig i tilfelle av varmbearbeidelse vil et oppvarmet vann være effektivt for å forbedre adhesjonsgraden for det ildfaste materiale. Videre vil, når den optimale mengde i hvilken blandingen reagerer å bli koagulert eller herdet for å gi en styrke, vann bli tilsatt med 5-25 vektprosent til aggregatet og mindre enn 5 % vann vil ikke danne et hydrat med tilstrekkelig mengde, mens mer enn 25 % vann er for meget, hvorved den mekaniske styrke vil bli redusert. The water can be either at a normal temperature or a temperature heated by steam or another heat source, and particularly in the case of hot processing, a heated water will be effective in improving the degree of adhesion of the refractory material. Furthermore, when the optimum amount in which the mixture reacts to be coagulated or hardened to give a strength, water will be added at 5-25% by weight to the aggregate and less than 5% water will not form a hydrate in sufficient quantity, while more than 25% water is too much, whereby the mechanical strength will be reduced.

De fibrøse materialer, enten uorganiske eller organiske gir en adhesjonsvirkning til den del som bearbeides innenfor 5 vekt prosent, og ved mer enn 5 vektprosent vil dette være ufordel-aktig fordi belegglaget blir mer porøst på grunn av den høye temperatur etter dannelsen av belegglaget, slik at styrken mot høy temperatur reduseres for å hindre bruken over lenger tidsperiode. Ikke mer enn 10 vektprosent uorganisk bindemiddel vil være tilstrekkkelig til å nå en bindingsstyrke som er nødvendig for belegningslag, men mindre enn 1 vektprosent av bindmidlet vil ikke gi tilstrekkelig styrke. The fibrous materials, either inorganic or organic, give an adhesion effect to the part being processed within 5% by weight, and at more than 5% by weight this will be disadvantageous because the coating layer becomes more porous due to the high temperature after the formation of the coating layer, such that the strength against high temperature is reduced to prevent use over a longer period of time. No more than 10 percent by weight inorganic binder will be sufficient to achieve a bond strength necessary for coating layers, but less than 1 percent by weight of the binder will not provide sufficient strength.

Karbonholdig materiale har en god termisk ledningsevne, en mindre termisk ekspansjon og en antikorrosiv egenskap, og derfor vil ved tilsetning av slike det være mulig å forhindre sprekkdannelse, avflakning eller korrosjon av slagglinjen hvis benyttet varme, og som slike materialer kan det bli benyttet ett eller flere av stoffene grafitt, oljekoks, bek og kjønrøk. Ikke mer enn 10 vektprosent av karbonholdige materialer vil være tilstrekkelig, og det er ikke foretrukket å overskride denne mengde, da den mekaniske styrke blir redusert. Carbonaceous material has good thermal conductivity, less thermal expansion and an anti-corrosive property, and therefore by adding such it will be possible to prevent cracking, flaking or corrosion of the slag line if heat is used, and as such materials one or several of the substances graphite, petroleum coke, pitch and carbon black. No more than 10% by weight of carbonaceous materials will be sufficient, and it is not preferred to exceed this amount, as the mechanical strength is reduced.

Igjen ifølge foreliggende oppfinnelse er nevnte arbeidsprosess under trykk,og herdereaksjonen for den ildfaste sammensetning avsluttes etter at sammensetningen har nådd den del som skal bearbeides, slik at det ikke opptrer noen nedsynking slik man lett har det ved vanlige prosesser, og tilbakeslagstapet er lite. Hvis nedsynkning er fryktet å opptre på grunn av om-stendighetene, kan det være foretrukket å benytte trådnetting eller ekspandert metall. Again according to the present invention, said work process is under pressure, and the hardening reaction for the refractory composition ends after the composition has reached the part to be processed, so that no subsidence occurs as is easily the case with normal processes, and the recoil loss is small. If subsidence is feared to occur due to the circumstances, it may be preferable to use wire mesh or expanded metal.

Foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives ved hjelp av et eksempel under henvisning til en mellomtraktforing for en kontinuerlig støping av stål. The present invention will now be described by means of an example with reference to an intermediate funnel lining for a continuous casting of steel.

Ved bruk av blandingene vist i tabell 1 ble det gjennomført dannelsen av foringsbelegg på ildfaste sten i mellomtrakten for kontinuerlig støping av stål på en slik måte at komponenter annet enn vann ble tilmåtet under et lufttrykk på By using the mixtures shown in table 1, the formation of lining coatings on refractory stone in the intermediate funnel for continuous casting of steel was carried out in such a way that components other than water were allowed under an air pressure of

5,3 kg/cm 2til dysedelen i et rør med 1 m lengde og 34,0 mm ytre diameter fra en trykkmotstandsdyktig slange som var forsterket med trådnetting og hadde en diameter på 25 mm og en lengde på 3 0 m, og tilsvarende ble vann matet under et lufttrykk på 3,3 kg/cm 2 fra en slange med 13 mm diameter og 30 m lengde, hvorved nevnte komponenter av vann ble blandet ved blandedelen av dysen, og blandingen ble så ført ut. Flatetemperaturen for stenen var holdt ved 5 00°C, og avstan-den mellom dysespiss og stenflate ble holdt ved .40 cm. Belegglaget ble dannet med en hastighet på 25 mm/sek., og koa-guleringen og herdereaksjonene ble avsluttet ved samme tids-punkt som den ildfaste sammensetning nådde stenflaten, slik at nedsekning ikke ble iakttatt i det hele tatt, og tilbakeslagstap, som er mer enn 10 % ved vanlige prosesser, var bare 1 %. Den ildfaste sammensetning ble belagt med 3 0 mm i gjennomsnitt, og det påførte lag ble oppvarmet ved 1000°C i 30 minutter, og deretter var mellomtrakten klar for prak-tisk bruk, idet det ikke ble bemerket noen sprekker i beleg-ningslaget ved forvarming, laget var anvendbart for bruk ved kontinuerlige støpinger av fem charger med 200 tonn stål^5.3 kg/cm 2 to the nozzle part in a pipe of 1 m length and 34.0 mm outer diameter from a pressure-resistant hose that was reinforced with wire mesh and had a diameter of 25 mm and a length of 30 m, and correspondingly water was fed under an air pressure of 3.3 kg/cm 2 from a hose of 13 mm diameter and 30 m length, whereby said components of water were mixed at the mixing part of the nozzle, and the mixture was then discharged. The surface temperature of the stone was kept at 500°C, and the distance between the nozzle tip and the stone surface was kept at .40 cm. The coating layer was formed at a speed of 25 mm/sec., and the coagulation and curing reactions were terminated at the same time that the refractory composition reached the stone surface, so that subsidence was not observed at all, and rebound loss, which is more than 10% with normal processes, was only 1%. The refractory composition was coated with 30 mm on average, and the applied layer was heated at 1000°C for 30 minutes, and then the intermediate funnel was ready for practical use, as no cracks were noted in the coating layer during preheating , the team was suitable for use in continuous castings of five chargers with 200 tonnes of steel^

smelte, og den minimale gjenblivende tykkelse for belegnings-laget etter fullføringen av støpingen var 10 mm, noe som var et tilfredsstillende resultat. melt, and the minimum remaining thickness of the coating layer after the completion of casting was 10 mm, which was a satisfactory result.

Claims

1. Unformed, refractory composition for coating or filling, characterized in that the composition consists of a mixture of magnesium oxide aggregate containing more than 5 percent by weight of a proportion whose particle diameter is less than 0.074 mm, and whose particle diameter is less than 10 mm, with no more than 5% by weight of inorganic fibrous material and/or not more than 5% by weight of organic fibrous material, at least two inorganic binders with 1 - 10% in total weight in solid state and 5 - 25% by weight of water.

2. Unformed, refractory composition for coating or filling according to claim 1, characterized in that the magnesium oxide aggregate consists of at least one material selected from magnesium oxide clinker, dolomite clinker, peridotite, chromium magnesium oxide and magnesium oxide spinel.

3. Unformed, refractory composition for coating or filling according to claim 1, characterized in that the inorganic fibrous material consists of at least one or more materials selected from rock wool, glass wool, beaten gold, kaolin fiber, carbon fiber, zirconium oxide fiber and silicon carbide fiber.

4. Unformed, refractory composition for coating or filling according to claim 1, characterized in that the organic fibrous material consists of at least one material selected from wood pulp, paper, waste cotton, nylon, vinylon, polyester fiber and acetate fiber.

5. Unformed, refractory composition for coating or filling according to claim 1, characterized in that the inorganic binder consists of at least one material selected from dry magnesium oxide sulfate, magnesium oxide chloride, alkali silicate, alkali carbonate, alkali phosphate, aluminum phosphate, alkali aluminate, boric acid, borax alkali boron fluoride, glass, clay and bentonite.

6. Unformed, refractory composition for coating or filling according to claim 1, characterized in that the water is either pure water or an aqueous solution of an inorganic binder.

7. Unformed, refractory composition for coating or filling according to claim 1, characterized in that the composition has added no more than 10 percent by weight of carbonaceous material.

8. Unformed, refractory composition for coating or filling according to claim 1, characterized in that the carbonaceous material is at least one material selected from graphite, petroleum coke, pitch and carbon black.

9. Procedure for coating or filling a part to be processed, with unformed, refractory composition, characterized in that a refractory mixture is fed under air pressure in the range of 1-10 kg/cm 2 and mixed in a nozzle with water traps an aqueous solution containing part of the refractory material in a mixed composition, and which is fed under initial pressure in the range of 0.5-5 kg/cm 2 , and that the mixture is carried out from the nozzle and reaches the part to be processed while carrying out a hardening reaction.