189437. lajstromszámú szabadalom • Eljárás magnézium-szilikát alapú üstfalazó téglák előállítására
1 189437 2 A találmány a magnézium-szilikát alapú égetett vagy égetetlen (vegyikötésű), az acélöntésnél használt üstfalazó béléstéglák előállítására szolgáló eljárásra vonatkozik. Ismeretes, hogy az acélipari öntőüstök bélelésére különböző típusú tűzállóanyagokat alkalmaznak: samott-téglákat, nagy AI203 tartalmú téglákat, savanyú döngöleteket, dolomit téglákat, cirkon téglákat, magnezit-, magnezitkróm-, karbon-magnezit téglákat. (1. pl.: M. L. Van Dresser, I. E. Neely: Refractories for Steelmaking in the U.S.A. - Current Practice and Future Trends, „Taikabutsu Overseas”, 1984. N: 2, 3-20 (17-19 old.) A felsorolt tűzálló bélésanyagokkal az üzemviszonyoktól függően változó üsttartósságot sikerült elérni: 5-100 adagot. Különösen rosszak az üstök tartóssága a konverteres acélművekben (magasabb csapolási hőmérséklet, kedvezőtlen salakviszonyok), a folyamatos acélöntő művekben (magasabb csapolási hőmérséklet, hosszú tartózkodási idő az üstben) és az ún. üstmetallurgiai berendezésekben (vákuumozás hatása, intenzív olvadékáramlás). A felsorolt berendezésekben általában csak a magasabb értékű bélésanyagok adnak kielégítő eredményt (nagy A1203 tartalmú téglák és döngöletek, dolomit téglák, magnezit-tartalmú bázikus téglák). Ugyanakkor, mindmáig nem alkalmaznak magnézium-szilikát alapú, ún. forszterit téglákat az üstök béleléséhez. Mint ismeretes, a forszterit téglák alapanyagai lehetnek nagy tömörségű, viszonylag magas MgO tartalmú természetes vagy előégetett magnéziumszilikátok: dunit szerpentin, olivin. A felsorolt anyagok előfordulása viszonylag gyakori, áruk alacsony. Emiatt a belőlük készült (a domináns ásvány-fázis miatt „forszterit”-nek nevezett) téglák ára is viszonylag kevés. Ennek ellenére a forszterit téglákat szinte egyáltalán nem alkalmazzák az üstök bélelésére, aminek alapvetően három oka van :- az adalékmentes forszterit téglák számottevő utólagos zsugorodást mutatnak 1550-1650 °C használati hőmérsékleten, holott jól ismert az a tény, hogy az üstfalazó téglák esetében a mérettartó, vagy a csekély 0,5-1,5%-os utólagos tágulással rendelkező téglák alkalmazása előnyös;- a forszterit téglák hirtelen hőmérséklet változásokkal szembeni ellenállása rossz;- a forszterit téglák salak-korróziós ellenállása, különösen a savanyú és a semleges salakokkal szemben nem kielégítő. Ismeretes továbbá, hogy a forszterit téglák salakállóságát, valamint utózsugorodását bizonyos mértékekben javítani lehet krómérc adagolásával. A krómérc adagolása azonban sajátos dillema elé állítja a gyártót : a salakállóság javításához a krómércet finom szemcsézetben (0,1 mm-nél apróbb) kell alkalmazni, míg az utózsugorodás csökkentéséhez célszerű a durvaszemcsés (0,5 mm-nél nagyobb) krómérc alkalmazása. Felismerésünk szerint e látszólagos ellentmondás feloldható, ha a krómércet nem naturális formában alkalmazzuk, hanem előzetesen a krómércet magas hőmérsékleten lereagáltatjuk magnézium-oxiddal és oxidált króm-spinellid formájában alkalmazzuk. A természetes krómérc, melynek összesített képlete (MgO • FeO) (Fe203 • Cr203 • Al203)-ként írható fel, mindig tartalmaz két-vegyértékű vas-oxidot, (FeO)-t és a MgO móla ránya a Cr203 + Fe203 + A- 1203 tartalomhoz a krómérc típustól függően 0,6-0,9 között változik A magnézium-oxiddal lereagáltatott króm-spinellid FeO tartalma csökken 1 % alá, különösen akkor, ha a MgO mólaránya a Fe203 + Cr203 +A1203 tartalmához 1,2-nél nagyobb. A MgO-dús króm-spinellid kialakulásához a krómérc és az égetett magnezit magas hőmérsékletű reagáltatása szükséges (pl. BRD. Pat. 1 257 655 vagy US. Pat. 3 321 332.). Ilymódon, krómspinellid gyanánt alkalmazható az ún. „szimultán színtér” (azaz a krómérc és a magnezit magas hőmérsékleten kiégetett keveréke), de alkalmazható a 20-90% krómérc tartalommal készült magnezit-króm vagy króm-magnezit tégla őrleménye. A téglaőrlemény alkalmazása akkor vezet eredményre, ha annak égetési hőmérséklete minél magasabb, de legalább 1550 °C. Éppen ezért nem alkalmazható pl. a vegyikötésű (égetetlen) téglák őrleménye. Jó eredménnyel alkalmazható azonban a kohászati kemencékből kibontott, használat során igen nagy hőmérséklet hatásának kitett magnezit-króm vagy króm-magnezit téglák őrleménye. A MgO-dús króm-spinellid alkalmazása lehetőséget adott mérettartó, esetenként csekély utólagos duzzadással rendelkező vegyikötésű, égetetlen üstfalazó béléstéglák előállítására is. Az ilyen téglák felhasználása különösen vékony üstfalazatoknál azért vezet jó eredményhez, mert a téglák hővezetőképessége alig fele az égetett téglákénak, hölökésállóságuk pedig sokkal kedvezőbb azokénál. A vékony üstbélések eseteben ilymódon jelentős mértékben csökken az ún. „medvésedés” veszélye, vagyis az olyan eseteké, amikor a ráfagyott acél és salakréteg miatt az üstöt ki kell vonni a forgalomból, holott a béléstégla vastagsága még hosszabb üzemeltetésre adna lehetőséget. A vegyikötésű forszterit téglák előállítása elvileg bármilyen ismert adalékok alkalmazásával történhet: keserűsó, polifeszfátok, kromátok, stb. legkedvezőbbnek a bórsavas adagolás bizonyult, ui. a bórsav alkalmazása elősegiti a másodlagos forszterit képződését. Különösen a nagy szemcsés testsűrűséggel rendelkező nyers olivin alkalmazása esetén a vegyikötésű téglák az alkalmazás során igen kedvező méretnövekedést mutatnak, aminek eredményeként a fugák bezáródnak, a bélés monolitizálódik. A króm-spinellid alkalmazásának kedvező hatását az alábbi példákban mutatjuk be, melyek eredményeinek értelmezéséhez az alábbiak tartoznak:- a hőlökésállóság vizsgálata az MSZ 5918-78 szabvány szerint végeztük,- az utólagos zsugorodást az MSZ-KGST 2225-80 szabványban leírt módszerrel végeztük, 1680 °C vizsgálati hőmérséklet mellett,- a salakállóságot üzemi viszonyok mellett vizsgáltuk, úgy, hogy 130 tonnás, konverteres acélműben üzemelő öntőüsi; salakzónájába építettük be a kísérleti téglákat és 18 adag leöntése után megmértük az eredetileg 200 mm méretű téglák kimaródását, amit %-ban fejeztünk ki. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
