PL171853B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY
(21) Numer zgłoszenia:
(22 ) Data zgłoszenia:
(13)
306775
15.06.1993, PCT/EP93/01506
(54 )
(30)
(87)
Data i numer publikacji zgłoszenia
międzynarodowego.
06.01.1994, W094/00400,
PCT Gazette nr 02/94
Pierwszeństwo:
Zgłoszenie ogłoszono:
02.05.1995 BUP 09/95
(45)
(5 1) IntCl6
C04B 35/66
F27D 1/16
Masa ceramiczna ogniotrwała do wykładania trzonów pieców łukowych
(73)
Uprawniony z patentu:
V E IT S C H -R A D E X A K T IE N G E S E LLS CHAFT FÜR FEUERFESTE ERZEUGNISSE, Wieden, AT
26.06.1992,DE,P4221101.8
4(3)
B1
15.06.1993
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego.
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(11) 1 7 1 8 5 3
(72)
Twórcy wynalazku:
(74)
Pełnomocnik:
Franz-Adolf Petio, Leoben, AT
Wilfried Eckstein, Trofaiach, AT
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.06.1997 WUP 06/97
Dziamowska Monika, POLSERVICE
PL 171853
B1
(57)
1. Masa ceramiczna ogniotrwała do wykładania trzonów pieców łukowych, w szczególności pieców łukowych prądu stałego, w
których w trzonie umieszczono jedną lub
więcej elektrod, które współpracują z jedną
lub z kilkoma elektrodami, które sięgają w
dół od sklepienia pieca aż do strefy tuż przed
kąpielą metalową, znamienna tym, że składa się z co najmniej jednego ogniotrwałego
tlenku we frakcji granulometrycznej mniejszej niż 8 mm i z 10 do 40% wagowych
miałkich dodatków metalicznych występujących we frakcji granulometrycznej poniżej
0,1 mm.
Masa ceramiczna ogniotrwała do wykładania
trzonów pieców łukowych
Zastrzeżenia
patentowe
1. Masa ceramiczna ogniotrwała do wykładania trzonów pieców łukowych, w szczególności pieców łukowych prądu stałego, w których w trzonie umieszczono jedną lub więcej
elektrod, które współpracują z jedną lub z kilkoma elektrodami, które sięgają w dół od sklepienia
pieca aż do strefy tuż przed kąpielą metalową, znamienna tym, że składa się z co najmniej
jednego ogniotrwałego tlenku we frakcji granulometrycznej mniejszej niż 8 mm i z 10 do 40%
wagowych miałkich dodatków metalicznych występujących we frakcji granulometrycznej poniżej 0,1 mm.
2. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że ogniotrwałymi tlenkami są w przeważającej
części tlenki na bazie MgO.
3. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że miałkie dodatki metaliczne występują w
ilości 20-30% wagowych całej masy.
4. Masa według zastrz. 3, znamienna tym, że dodatki metaliczne składają się z żelaza.
5. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że jej ciężar nasypowy wynosi od 2,4 do
2,8 g/cm3.
6. Masa według zastrz. 1, znamienna tym, że jest masą ze spoiwem ceramicznym.
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest masa ceramiczna ogniotrwała do wykładania trzonów pieców
łukowych, w szczególności pieców łukowych prądu stałego (tzw. piece DC), w których w trzonie
umieszczono jedną lub więcej elektrod, które współpracują z jedna lub z kilkoma elektrodami,
które sięgają w dół od sklepienia pieca aż do strefy tuż przed kąpielą metalową.
Znane są w zasadzie dwa typy pieców łukowych prądu stałego (tzw. piece DC). W obu
przypadkach elektrodę, najczęściej katodę, która może być także wieloczęściowa, umieszcza się
w strefie sklepienia pieca, skąd schodzi ona w dół sięgając tuż przed kąpiel metalową. Natomiast
przeciwelektroda (anoda) jest ukształtowana różnie. W jednym przypadku trzon pieca jest
ukształtowany wraz z przewodzącym elektrycznie, ogniotrwałym wyłożeniem ceramicznym i
łączy się dzięki temu z metaliczną elektrodą spodową pieca, która jest włączona jako anoda. W
innym przypadku wykładzina trzonu pieca wykonana jest z konwencjonalnych cegieł i mas
ogniotrwałych, w które wchodzą jedna lub więcej oddzielnych elektrod. Wynalazek dotyczy tej
ostatniej odmiany wykonania pieców DC. Wiadomo, że zwłaszcza obszar między elektrodami
(anodami) w strefie trzonu pieca jest trudno zagęścić w przypadku wyłożeń masowych. Wskutek
tego obszar ten ulega przyspieszonemu zużyciu w porównaniu do sąsiednich segmentów
wykładziny trzonu. W zależności od rodzaju i zakresu erozji występuje przy tym także poluzowanie elektrod, które normalnie pokrywane są ogniotrwałą wykładziną ceramiczną. Naprawa
ogniotrwałej wykładziny (masy) w tej strefie jest szczególnie utrudniona, ponieważ występuje
niebezpieczeństwo zniszczenia ewentualnie izolacji elektrod. Zwłaszcza gdy same elektrody są
już (częściowo) skorodowane (zużyte), wymienia się dotychczas całe wyłożenie wraz z elektrodami. Jest to pracochłonne, kosztowne i wymaga dużo czasu.
Zadaniem wynalazku jest wskazanie możliwości zwiększenia trwałości wykładzin trzonów pieców łukowych wspomnianego typu.
Wynalazek wychodzi z założenia, że funkcje elektrod oraz trwałość wykładziny trzonu
można nadspodziewanie łatwo utrzymać lub też wydłużyć, gdy zamiast konwencjonalnej,
elektrycznie nie przewodzącej, ogniotrwałej masy wykładzinowej zastosuje się taką masę która
171853
3
daje przewodność elektryczną i umożliwia przez to połączenie elektryczne z również ścieralnymi
metalicznymi elektrodami spodowymi.
Tego rodzaju masy są wprawdzie znane w piecach elektrycznych wspomnianego pierwszego rodzaju, w których cały trzon służy jako przeciwelektroda, to znane masy posiadają jednak
pewną zawartość węgla, który jest niepożądany w wielu zastosowaniach.
Masa ceramiczna ogniotrwała wymienionego na wstępie rodzaju, zgodnie z wynalazkiem,
składa się z co najmniej jednego ogniotrwałego tlenku we frakcji granulometrycznej mniejszej
niż 8 mm i z 10 do 40% wagowych miałkich dodatków metalicznych występujących we frakcji
granulometrycznej poniżej 0,1 mm. Ogniotrwałymi tlenkami są w przeważającej części tlenki
na bazie MgO.
Korzystnie, miałkie dodatki metaliczne występują w ilości 20-30% wagowych całej masy.
Dodatki metaliczne składają się z żelaza.
Korzystnie, ciężar nasypowy masy wynosi od 2,4 do 2,8 g/cm3.
Zgodnie z wynalazkiem, masa jest masą ze spoiwem ceramicznym.
Drobnoziarnisty proszek metalowy rozłożony jednolicie w ogniotrwałym podłożu ceramicznym topi się w temperaturze około 1400°C i tworzy przy tym kanaliki, które przechodzą
równomiernie przez ogniotrwałe podłoże ceramiczne, co zapewnia jednocześnie dostateczną
przewodność elektryczną w tej strefie. W ten sposób elektrycznie przewodząca masa ceramiczna
ogniotrwała przejmuje jednocześnie także (częściowo) funkcję częściowo zniszczonych elektrod
spodowych. Jako masy na wykładziny trzonów znanych pieców elektrycznych prądu stałego
znajdują dziś często zastosowanie masy na bazie magnezytu spieczonego. Żeby uzyskać możliwie jednorodne ogniotrwałe wyłożenie całego trzonu pieca, wynalazek proponuje w odmianie
wykonania zastosowanie masy ceramicznej ogniotrwałej bazowej z magnezytu spieczonego,
Masę tę wykorzystuje się przeważnie we frakcji granulometrycznej < 8 mm. Żelazo metaliczne
- żeby uzyskać optymalnie jednorodny rozkład - należałoby wykorzystywać w możliwie miałkiej
postaci, dlatego zastosowano frakcję granulometryczną < 0,1 mm w specjalnej odmianie
wykonania. Juz udziały od 20 do 30% w całej masie wystarczają do uzyskania jednorodnego
rozkładu żelaza w masie. Po stopieniu żelaza uzyskuje się jednorodną sieć kanalików żelaza,
które zapewniają potrzebną przewodność w strefie elektrod.
Wykładzina trzonu ulega zwykle przyspieszonemu zużyciu przede wszystkim w obrębie
elektrod, a więc z reguły wystarcza wyłożenie lub też naprawa tej strefy masą według wynalazku.
Dlatego sposób naprawy wykładzin trzonów pieców łukowych z elektrodą lub elektrodami
umieszczoną w trzonie przewiduje, że wyżartą między elektrodami spodowymi strefę wykładziny naprawia się masą wymienionego na wstępie rodzaju. Masę naprawczą można przy tym
nakładać zwykłą technologią, na przykład poprzez zagęszczenie wibracyjne lub lekkie ubijanie.
Przeważnie wykorzystuje się masę ze spoiwem ceramicznym, które powstaje automatycznie w
temperaturze zastosowania. Zastosowanie masy z pewnym udziałem miałkiego żelaza metalicznego ma także tę zaletę, że masa posiada dobre właściwości poślizgowe oraz dobrą orbitalność,
tak, że można ją wprowadzić w strefę między elektrodami łatwiej niż konwencjonalną, nie
przewodzącą, ogniotrwałą, masę ceramiczną.
Wykorzystanie opisanej masy daje również tę korzyść, że wyłożenie trzonu trzeba naprawić tylko na stosunkowo małym obszarze, a same elektrody nadają się do dalszego użytku.
Dzięki temu redukuje się koszty napraw i czas potrzebny na ich wykonanie.
Jako przykład masy wykorzystywanej według wynalazku można podać następującą specyfikację:
MgO
50-55% wag.
AL2O3
0,1-0,5% wag.
Fe2O3
1,7-2,5% wag.
CaO
12,5-14,5% wag.
SiO2
0,3-0,7% wag.
Fe(metaliczne)
25-35% wag.
Masa na spoiwo ceramiczne, a jej ziarno ma maksymalną wielkość 5 mm. Ciężar nasypowy
masy wynosi około 2,6 g/cm'. Granica zastosowania tej masy jest około 1750°C.
4
171853
Wynalazek w przykładzie wykonania objaśniono na podstawie na rysunku, na którym
pokazano w przekroju piec elektryczny prądu stałego z trzonem oznaczonym ogólnie przez 10.
Na wyłożenie trzonu składa się częściowo ogniotrwała cegła 12 i częściowo ogniotrwała
ceramiczna masa magnezytowa 14, przy czym w trzonie 10 umieszczono wiele elektrod 16
(anod). Elektrody 16 po części znajdują się w stosunkowo małym odstępie od siebie.
Ze względu na przejrzystość rysunku nie pokazano tu przyłączy elektrycznych, przeciwelektrody (katody) itd. Ponadto w lewej części rysunku można zauważyć spust 18, który nie jest
jednak istotny dla wynalazku i nie jest tu bliżej objaśniony.
W trakcie eksploatacji pieca następuje, zwłaszcza w strefie elektrod, przyspieszone zużycie
ogniotrwałej (nie przewodzącej) masy magnezytowej, Zużycie takie pokazano przykładowo na
rysunku linią kreskową 19. Po osiągnięciu dopuszczalnego maksymalnego zakresu zużycia
następuje naprawa masy 14 w taki sposób, że wyżarty obszar 20 wokół także częściowo zużytych
na ogólnym odcinku elektrod 16 wyprawia się nową masą 14', która posiada specyfikację według
wynalazku. Masę można łatwo nanieść wokół wystających (wolnych) główek elektrod i między
nimi. Na końcu naprawy uzyskuje się wykładzinę trzonu wyglądającą jak na rysunku. Po
naprawie można niezwłocznie wznowić eksploatację pieca. Zawarte w masie naprawczej 14'
cząsteczki żelaza po stopieniu zapewniają przewodność elektryczną masy w strefie elektrod.
Nawet po ponownym zużyciu masy naprawczej 14' nie potrzeba jak dotąd wymieniać całej
wykładziny pieca (włącznie z elektrodami). Wystarczy tylko wykonać nową (następną) naprawę,
jak opisano wyżej, dzięki czemu uzyskuje się w efekcie wielokrotnie większą trwałość wykładziny trzonu tego rodzaju pieca elektrycznego na prąd stały.
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł