Огнеупорная масса для футеровки индукционных тигельных печей

 

Изобретение относится к огнеупорным массам для изготовления изделий и футеровок индукционных тигельных печей, используемых для плавки низкотемпературных цветных металлов и сплавов. Цель изобретения - повышение металлоустойчивости и прочности после сушки и низкотемпературного обжига. Огнеупорная маеcd для футеровки индукционных тигельных печей содержит, мас.%: ортофосфорная кислота плотностью 1,66 г/см 2,3- 3,0; огнеупорная глина 15-20, саморассыпающийся щлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома 5-20J вода 8-10 и шамотный порошок остальное. 1 табл. с & (Л оо о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (11 4 С 04 В 28/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3978178/29-33 (22) 19.11.85 (46) 07.04.87. Бюл. Ф 13 (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов "Гипроцветметобработка" (72) В.А.Измайлов, А.А.Клевцов, P.Ì.Фридлянский, Л.М.Орлова, О.Д.Молдавский, С.С.Кузнецов и П.П.Горн (53) 666.762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1079638, кл. С 04 В 33/22, 1982.

Пирогов А.А. и др. Свойства высокоглиноземистых бетонов на фосфатной связке. — Сб.: Жаростойкий бетон и железобетон в строительстве. -М.:

Стройиздатр 1966, с. 30-37.

„„SU„„1301811 А 1 (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ ФУТЕРОВКИ

ИНДУКЦИОННЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ (57) Изобретение относится к огнеупорным массам для изготовления изделий и футеровок индукционных тигельных печей, используемых для плавки низкотемпературных цветных металлов и сплавов. Цель изобретенияповышение металлоустойчивости и прочности после сушки и низкотемпературного обжига. Огнеупорная масса.для футеровки индукционных тигельных печей содержит, мас.X: ортофосфорная кислота плотностью 1,66 г/см 2,33,0; огнеупорная глина 15-20; саморассыпающийся шлак силикотермическо- д го производства малоуглеродистого феррохрома 5-20; вода 8-10 и иамотиый Q) порошок остальное. 1 табл.

1З 0181

Изобретение относится к огнеупорным массам для изготовления изделий и футеровак индукционных тигельных печей, используемых для плавки низкотемпературных цветных металлов и 5 сплавов.

Цель изобретения — повышение металлоустойчивости и прочности после сушки и низкотемпературного обжига,, Самораспадающийся шлак силико- Ю термического производства малоуглеродистого феррохрома состоит в основном из основных оксидов, мас.X: CaO

48-S2, NgO 11-14, SiO д 22-28, А1,,0

S-1 i и содержит минерал белит (2 CaO SiO ), который является гидратационным вяжущим и одновременно минералиэатором огнеупорной глины. До=. бавка. его в шамотные массы, содержащие огнеупорную глину к ортофосфорную2О кислоту; позволяет при минимальном содержании кислоты увеличить прочность футеровки за счет,цополнительной гидратационной связки и более раннего образования муллита иэ метакаолинита глины при относительно низких температурах. Кроме того, наличие основных оксидов и мелкой составляющей алюмосиликатной огнеупорной шихты активизирует твер- ЗО дофаэное спекание футеровки и тем самым способствует увеличению ее прочности и металлоустойчивости после низкотемпературного обжига. Минимальное содержание ортофосфорной кислоты обеспечивает устранение сквозного спекания массы к тем самым предотвращает образование сквозных трещин в тигле в процессе era эксплуатации. 4О

Таким образом, добавка самораспадающегося шлака в такую массу приводит к следующему: сочетание шлака с водок приводит к гидратации силиката дикальция 45 (белита), что способствует твердению и спеканию смеси не тслько за счет ортофосфорной кислоты, но и продуктов гидратации 2 СаС Si0 появление дополнительной гидратационной связки увеличивает прочность футеровки во влажном состоянии после сушки и низкотемпературного об жиг а; сочетание огнеупорной глинь и самораспадающегося шлака способствует раннему и ускоренному спеканик> футеровки, так как белит (2 СаО "

> Я> О ) является минерализатором ка1 2 олиновых глин, способствуя образованию из метакаолкнита муллита, это позволяет достичь большую прочность футеровки после низкотемпературного обжига и при этом увеличить ее метаглоустойчивость, так как метакаолинит, присутствующий в глине до образования мулитта, имеет повышенную энергию и легко вступает в химические реакции с расплавом и его оксидами; ввод в состав огнеупорной шихты шлака, который имеет удельную поверхность 0,3-0,5 м /r и состоит главным образом иэ соеДинений и оксидов с высокой основностью, способствует ускоренному твердофазному спеканию футеровки эа счеT взаимодействия его с кислыми оксидами шамота к образованию в результате в цементе и на поверхностях наполнителя соединений ткпа х СаО у А1 0 -z SiO, это увелиЪ чивает прочность, снИжает пористость и, тем самым, повышает металлоустойчивость футеровки после ее низкотемпературного обжига; наличие в мелкой составляющей шихте (в межзеренном пространстве) оксидов и соединений с- высокой основностью (шлак) способствует химической устойчивости футеровки при ее соприкосновении с медными расглавамк, так как большинство оксидов компонентов этих расплавов относятся к соединениям с высокой основностью и слабо взаимодействуют с компонентами шлака, что увеличивает металлоустойчивость футеровки; увеличенное содержание воды в смеси обеспечивает не только "набухание" глины, но и гидратацию шлака, тем самым повышает степень уплотнения смеси при приготовлении тигля методом трамб>ованкя к снижает пористость и увеличивает прочность футеровки после ее сушки и низкотемпературного обжига; наличие ортофосфорной кислоты в смеси способствует стабилизации ниэкотемпературной модификации силиката дикальция, поэтому при обжиге футеровки в шлаке не происходит полиморфных превращений, что способствует увеличению обьемопостоянства футеровки, а следовательно, увеличению ее металлоустойчивости; содержанке в определенном соотношении (2,1-6,,6) шлака и ортофосфорной кислоты позволяет ликвидировать раз1301811 4 упрочнение футеровки после низкотемпературного обжига, так как гидратационная связка при этих температурах, как известно, способствует разупрочнению футеровки, а фосфатная, напротив, способствует непрерывному росту прочности; самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома дешев, не .требует 10 специальной обработки и может быть использован в состоянии поставки.

При содержании в смеси ортофосфорной кислоты менее 2,37 наблюдается разупрочнение футеровки в процессе ее 15 обжига, что приводит к снижению прочности тигля в интервале рабочих температур плавки цветных сплавов. При содержании кислоты более 3,07. футеровка тигля спекается на всю глубину. Это слу — 20 жит причиной появления сквозных трещин в процессе работы тигля и тем самым снижения металлоустойчивости.

Содержание воды в пределах 8-107 позволяет достичь большей пластичности смеси за счет лучшего набухания глины и достаточной степени гидратации шлака. При содержании воды ниже 8,07 смесь мало пластична и при набивке тигля футеровка имеет нерав- 30 номерную плотность. Часть объемов футеровки имеет большую пористость и легко пропитывается расплавом. При содержании воды больше 107 CMecb получается переувлажненной, а при боль- 35 ших содержаниях шлака в смеси имеет место его интенсивная гидратация и, как следствие, большее разупрочнение тигля в процессе обжига. Рекомендуется нижнее значение содержания во- 40 ды поддерживать в смеси с низким содержанием шлака (12-207).

Содержание глины в пределах 15-207 обусловлено тем, что при содержании глины менее 157 падает пластичность 4 смеси, в результате чего при набивке тигля появляются области с неравномерной плотностью, которые приводят к снижению прочности и металлоустойчивости. При содержании глины более 50

207 снижается химическая стойкость тигля за счет черезмерного количества щелочей глины (К О, Иа О). Это снижает металлоустойчивость тигля.

Пределы содержания самораспадающегося шлака в массе в пределах

5-207, обусловлены тем, что при содержании в смеси шлака менее 57 слабо протекает процесс минерализации огнеупорной каолиновой глины. При содержаниишлака более 207 огнеупорная масса содержит черезмерное количество основных оксидов (СаО, MgO), которые понижают температуру плавления соединений с кислыми оксидами, снижая таким образом допустимую рабочую температуру футеровки ниже 1300 С и тем самым ограо ничивают ее применение для плавки медных сплавов. Кроме того, в этом случае содержание мелкой составляющей в огнеупорной шихте может достичь 407, (шлак + глина), что увеличивает спекаемость футеровки и приводит, таким образом, к снижению термостойкости и эксплуатационной надежности.

Отношение концентраций самораспадающегося шлака к ортофосфорной кислоте обусловлено необходимостью обеспечения непрерывного увеличения прочности футеровки в процессе ее низкотемпературного обжига ° Приотношении этих концентраций менее 2,1 содержание шлака в огнеупорной массе составляет менее 57. Такая концентрация недостаточна для активации муллитообразования, а прочность и металлоустойчивость футеровки практически не изменяются ° При отношении их концентраций более 6,6 относительное количество шлака в смеси увеличивается ° Это служит причиной развития процесса разупрочнения футеровки после низкотемпературного обжига, а недостаточное содержание ортофосфорной кислоты не позволяет компенсировать это разупрочнение. Целесообразно с увеличением концентрации шлака в смеси увеличивать и концентрацию кислоты до оптимального значения этого отношения 2,1-6,6.

При приготовлении массы шлак вводят взамен мелкодисперсных частиц шамота. Предварительно тщательно смешивают шамот, глину и шлак. Затем эту огнеупорную шихту затворяют сначала водой, а потом ортофосфорной кислотой плотностью 1,25 г/см . Такая последовательность приготовления массы обеспечивает равномерное смачивание зерен смеси ортофосфорной кислотой, Смесь перемешивают и готовят образцы размером 9 30, h = 25 мм.

Образцы прессуют при минимально допустимых условиях 1 MIIa которые соответствуют самым критически малым

1301811

5-20

8-10

Остальное

Содержание, мас.% ОтношеПлощадь пропитПрочность при сжа гни, NIIa

Сосние соВа- Шамотда ный

Гли- Шлак

Орто" фосфорная ки тиглей, мм держания шпака к кислоте

800 С

1ч0 С на порошок кислота плотностью

1,66 г/см ! вестный

5,,3 9,0 140

5 9 10 5 135

6 76,/,3

6 7"

Предлагаемый удельным давлениям при ручном трамбсвании тиглей индукционных печей, Образцы выдерживают на воздухе в течение 1 и 3 сут, сушат при 1,0 С в течение 3 ч, обжигают при 800 С в течение 4 ч. Температура обжига 800"С выбрана для оценки прочности образцов в условиях, близких к реальным температурам плавки наиболее легкоплавких медных сплавов. При увеличении 10 давления прессования образцов и температуры обжига абсолютные значения прочности при сжатии увеличатся.

Для оценки металлоустойчивости из опытных смесей готовят методом прес- 15 сования при 2 ИПа тигли с внутренним размером 9 25 мм и обжигают их при

1000 С в течение 3 ч. Оценку металлоустойчивости тиглей проводя" по площади пропитки тиглей металлом пос- 20 ле расплавления и выдержки в них при

1150 С в течение i ч агрессивного расплава окисленной меди.

В таблице представлены результаты лабораторных исследований.

Анализ данных показывает,, что при содержании в огнеупорных массах менее

5% шлака свойства этих мас" мало отличаются от свойств известных масс.

При увеличении содержания шлака ;- ЗО ность при сжатии образцов после сушки и низкотемпературного обжига, а также металлоустойчивость возрастают.

Увеличейие содержания шлака и одновременно ортофосфорной кислоты до их отношения, равного 2,1-6,6, приводит к наиболее огтимальным свойствам смесей. При увеличении содержания шлака более 20% и ортофосфорной кислоты более 3% свойства образцов неудовлетворительны, Формула из обре те ния

Огнеупорная масса для футеровки индукционных тигельных печей для плавки низкотемпературных цветных металлов и сплавов, включающая ортофосфорную кислоту плотностью 1,66 г/см шамотный порошок, огнеупорную глину и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения металлоустойчивости и прочности после сушки и низкотемпературного обжига она дополнительно содержит самораспадающикся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома при следующем содержании компоненTOPI MAC, %о

Ортофосфорная кислота плотностью 1,66 г/см 2,3-3

Огнеупорная глина 15-20

Самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома

Вода

Шамотный порошок

Продолжение таблицы

Содержание, мас.Х

Отношение сорочность при жатии, MIla щадь питтав

Гли Шлак Орто- Вона фосфор- да ная

Шамот ный держания шлака к кислоте тиг140 С

800 С порошок ислоа плот остью ,66 г/см

8,3 145

5,8

140

8,7

6,1

110

11,9

7,2

12,5

8,3

11,8

7,6 12,1

105

12,9

8,6

17 10 2 5

13,2

9,8

115

12,3

7,6

14,5

10,7

10 47 6,6 12,6

15,1

12,9

12 39,5 7,5

12 34 7 7 5

10,3

140

10,7

9,4

Наблюдаются сквозные трещины.

Редактор Н. Бобкова

Заказ 1189/25 Тираж 588 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 13 3 20

4 1? 3 20

5 15 5 23

6 15 10 25

7 15 20 3 О

817523

10 17 20 3 0

11 20 5 2,3

12 20 10 2,5

13 20 20 3,0

14 20 25. 35

15 25 25 3,3

6 72 15

869721

9 635 40

10 52 6 6

867721

10 60,5 4,0

10 50 6 6

864721

10 57 5 4 0

Составитель О. Моторина

Техред А.Кравчук Корректор М. Демчик