Огнеупорная масса для изготовления безобжиговых изделий

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к огнеупорному составу, для изготовления безобжиговых изделий для разливки стали. Целью изобретения является повышение металлостойкости, термостойкости и механической прочности огнеупорных изделий, применяемых при разливке стали. Огнеупорная масса для изготовления безобжиговых изделий включает, мас.%: комплексная связка на основе кислотных отходов 4-8; графит 9-14; алюминий металлический 2-4} совместно молотые муллитокорундовый шамот, глина и цирконовый песок фракций 0,088 мм в соотношении

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И1

Ф (5114 С 04 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4001235/31-33 (22) 02. 01. 86

,46) 07. 08. 87. Бюл. У 29 (71) Днепропетровский металлургический институт им.Л.И.Брежнева (72) Л.Д. Пилипчатин, Н.Ф. Саврасова, С.А.Дервянко, А.С.Луценко и В.И.Коэдоба (53) 66.763.5 (088.8) (56) Л.А.Плотников.Огнеупоры в черной металлургии, -M.; Металлургия, 1973, с.197.

Авторское свидетельство СССР

Ф 342846, кл. С 04 И 35/18, Ю70. (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЗОБЖИГОВЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к огнеупорному составу. для изготовления беэобжиговых изделий для разливки стали. Целью изобретения является повышение металлостойкости, термостойкости и механической прочности огнеупорных изделий, применяемых при разливке стали. Огнеупорная масса для изготовления безобжиговых изделий включает, мас.X: .комплексная связка на основе кислотных отходов

4-8; графит 9-14; алюминий металлический 2-4; совместно молотые муллитокорундовый шамот, глина и цирконовый песок фракций 0,088 мм в соотношении (1,4-1, 6): 1,0:(1,4-1, б)35-40; муллито-кооундовый шамот фракции 3,00,5 мм — остальное. Использование огнеупорной массы обеспечивает металлостойкость 3,6-4,9 мм, термостойкость 15-19 теплосмен и механическую прочность иэделий 21,3-35,8 МПа.

1 з.п. ф-лы. 4 табл.

1З28ЗЗЗ

Изобретение относится к черной металпургии, а именно к огнеупорным изделиям для разливки стали, Целью изобретения является повы- . шение металлостойкости, термостойкасти и механической прочности изделий.

Комплексная связка представляет собой связующее на основе кислотных отходов и сульфитно-глинистого шликера. Кислотные отходы используют после электрополировки труб из нержавеющих сталей и содержат мас.X:

Н>Р04 51,9; Н БО 21,6; ионы Fe(II)+

Fe (!11) 1, 52; ионы Сг (И1) 1, 55; ионы

Ni (lI) I 05, остальное — Н, О.

Введение в совместный помол цирконового песка позволит измельчить его до фракции 0,088 мм и равномерно распределить его в смеси, что позволит повысить термостойкость у готовых иэделий, химическую инертность к расплавленному металлу и снизить теплопроводность.

Использование совместного помола муллито-корундового шамота, глины и циркононого песка дает возможность получить прерывистый зерновой состав массы, что способствует компактной укладке зерен и получению высокоилотных изделий, обладающих IIQBbIBIBHH6IMII прочностными свойствами и металлостойкостью.

Введенньй металлический алюминий оказывает положительное влияние как противоокисляющая добавка к графиту и для образования А1Н,РО, обладающего сильными адгезионными свойствами.

Введение совместного помола менее 35 мас.7 не обеспечивает необходимой платности упаковки зерен и при этом вводится малое количество глинистого компонента, который играет роль связки. Добавка в массу более

40 мас.7. незначительно повышает прочностные свойства, так как, кроме совместного помола в виде тонкомолотой фракции, вводится еще графит, а наличие повышенного количества в массе тонкозернистай составляющей приводит к перепрессовачным трещинам.

Введение в данную композицию графита менее 9 мас.7 не позволит снизить смачиваемость этих изделий металлом, что приводит к снижению металлостойкости. Кроме тога, низкое содержание графита может привести к эарастанию канала стакана и коллектора различными шпинелеобразованиями. Введение в массу графита более 14 мас.7 приводит к снижению механической прочности и более инTE!II(IèâIIîìó окислению графита, что отрицательно сказывается на структуре изделий. Последнее приводит к увеличению скорости протекания дифjp фуэионных процессов химического взаимодействия на границе металл-огнеулор, что приводит к корроэионному и эразионному разрушению изделий при разливке стали. С целью снижения

15 окисляемости графита его легируют металлическим алюминием, которьй изменяет характер взаимодействия компонентов массы с кислородоМ, находящимся в ее составе.

?и С повышением при эксплуатации температуры на поверхности изделия металлический алюминий проявляет повышенную активность к кислороду, в результате чего образуется А1 О .

Этот процесс происходит с увеличением объема на 407, увеличивая плотность поверхностного слоя огнеупора, так как прогрев изделия начинается с. поверхностных слоев. Увеличение

30 плотности поверхностного слоя приво-. дит к снижению окисляемости графита и, следовательно, к повьпуению метал-; лаустойчивости.

Особенно интенсивно протекает этот процесс в предлагаемой композиции материалов. Так алюминий, контактируя с комплексной связкой, в составе которой имеется раствор

Н,S04,реагирует с последней. При этом окисленный слой каждой частицы алюминия очищается и активность его значительно возрастает по отношению к кислороду.

45 Кроме этого, металлический алюминий оказывает и другое положительное действие, а именно сразу после прессования в сырце начинает протекать реакция его с Н РО и Н S04, входящими в состав комплексной связки, с образованием однозамещенных фосфатов алюминия и сульфатов алюминия:

А1 +ЗН РО, А1(Н РОо) + 1,5 Hz

2А1 + ЗН O„A1(S0 )ç+ ЗН .

Образовавшиеся соединения обладают высокими адгезионными свойствами и усиливают степень взаимодействия компонентов связки с компонентами массы.

1З28З

Таким образом, защитные действия металлического алюминия против окисления графита проявляются в интенсификации процессов взаимодействия с комплексной связкой и процессами 5 уплотнения структуры той части огнеупора, которая находится .в действии высоких температур.

Введение металлического алюминия в предлагаемую массу 2 — 4 мас ° за- 10 висит от его дисперсности. Менее

2 мас. Al недостаточно для обеспечения легирующей способности, а более

4 мас.% приводит к значительному расширению, сопровождающемуся нару- 15 шением монолитности структуры изделий..

Введение комплексной связки, состоящей из кислотных отходов и сульфитно-глинистого шликера, обеспечи- 20 вает высокую механическую прочность иэделий. после термообработки. Это связующее обладает высокими адгезионными свойствами и имеет низкую стоимость.

Введение в состав массы менее

4 мас.% комплексной связки не обеспечивает необходимой пластичности массы, а следовательно, удобоукладываемости, в результате чего снижаются прочностные свойства, а более

8 мас. связки приводит к повышенному содержанию стеклофазы и снижению термостойкости.

Превышение величины нижнего и 35 верхнего пределов муллито-корундового шамота приводит к снижению физикокерамических свойств изделий.

Введение в предлагаемую массу муллито-корундового шамота опреде- 40 ляется прежде всего тем, что он основной наполнитель с зерновым составом 3,0-0,5 мм. Такой зерновой со, став необходим для образования основного каркаса изделий. 45

Изготовленные из предлагаемой

1 массы беэобжиговые стаканы и коллекторы обладают физико-керамическими свойствами благодаря введению совместного помола перечисленных компо- 50 нентов в указанном соотношении, а

: также металлического алюминия и графита на комплексной связке.

Комплекс полученных свойств не адекватен свойствам, вносимым каждым компонентом в отдельности, и в результате совместного применения воззз 4 никает новый эффект, обусловленный явлением синергизма.

В идентичных условиях проводят сопоставительный анализ свойств изделий из предлагаемой массы и известной.

С целью определения физико-керамических свойств безобжиговых стаканов и коллекторов из огнеупорной массы предлагаемого состава готовят образцы следующим образом. В бегун загружают муллито-корундовый шамот фракции 3-0,5 мм и 1/4 часть раствора комплексной связки, после 3 мин. перемешивания вводят половину совместного помола муллитокорундового шамота, глины, циркона, графит, алюминий металлический, 1/4 часть связки и перемешивают еще З,мин. Затем загружают оставшийся совместный помол и остальное количество комплексной связки, массу перемешивают еще

4 мин.

Из приготовленной массы прессуют образцы при удельном давлении прессования 50 МПа размером d 36 и h

50 мм и образцы специальных размеров. для определения металлоустойчивости, термостойкости, предела прочности при сжатии.

Сушку образцов производят при о

100 С и затем термообрабатывают при о

500 С выдержкой в печи 4 ч. В идентичных условиях изготавливают также образцы из известной массы и исследуют свойства образцов известного и предлагаемого составов массы.

Составы исследуемых масс при определении оптимального количества совместного помола приведены в табл.1; физико-химические свойства масс (табл.1) — в табл.2; состав исследуемых масс при установлении оптимального соотношения компонентов в совместном помоле — в табл.3; физикокерамические свойства масс (табл.з)в табл.4.

Формула изобретения

1.Огнеупорная масса для изготовления безобжиговых изделий, включающая фосфатное связующее, глиноземсодержащий компонент, графит и добавку, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что, с целью повышения металлостойкости, термостойкости и механической прочности, она содержит в качестве

1328333 фосфатного связующего комплексную связку на основе кислотных отходов, в качестве глииоэемсодержащего компонента — муллито-корундовый шамотфракции 3,0-0,5 мм, в качестве добавки — алюминий металлический и дополнительно совместно молотые муллито-корундовый шамот, фракции до 88 мм, глину и цирконовый песок фракций 0,088 мм в соотношении (1,4-1,6):1,0: (1,4-1,6) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Комплексная связка на основе кислотных

2. Масса по п.l, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что муллито-корундовый шамот фракции 0,088 и 3,0-0,5 мм

f5 в=.яты в соотношении 1: (2,8-3,2).

Таблица 1

4-8 отходов

Содержание компонентов, мас.%, в массе

Компоненты

6 известная) 1 2

32,5

42,5 40 37,5 35

6,5 9,0 11,5 14,0 16,5

1,0 2,0 3,0 4,0 5 0

2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Муллито-корундовый шамот фракции 3-0,5 мм

Электрокорунд

47,0

)2,5

48,0 45 42,0

39,0 36,0

Карбид кремния

Фосфатная связка

Глина

7,0

12,5

ТаЬлица 2 еталлостойкость, мм Термостойкость, теп а лосмен !300 (-вода) Открытаа лорисость, Z редел прочности и саатни, ИПа таа

I 6, I 16,0

19,7

20,1

5,7

5,9

33,4 14,3

l4,4

32,3

4,4

4,0

3,8

3,6

19

14,3

3,4

14,1

30,7

31,1

3,5

21,3

5,4

IS,2

20,6

15

15,7

21,7 16,3 16,5

22 ° 5

6,4

5,9

Совместный помол муллито-корундовый шамот: глина: цирконовый песок в соотношении

1,5:1,0:1,5

Графит (С)

Алюминий металличес(A1. )

Комплексная связка

Графит 9-14

Алюминий металлический 2-4

Совместно молотые мулли-: то-корундовый шамот фракции 0,088 мм, глина и цирконовый песок фракции

0,088 мм в соотношении (I 4-l 6):1,0:(l 4-1,6) 35-40

Муллито-корундовый шамот фракции 3,0-0,5 мм Остальное

35,а . 36,3 13,9 14,2

СФЪ С

° Ф

О сСЪ

° Ф

СФЪ

° в

В л

СФЪ

В

ССЪ I

СФЪ о ь

»Ф

1 1

1 1 о

В

О

Ф »

ФО

В

° Ф о

В

° Ф

В

0l

3

СО о

IN и о

)) х! о х о к

I

1 !

I !

I о

СЪ

СФЪ 1 !

I I

Ф»

ССЪ

В

° ° о

I

) В

ССЪ

СФЪ о

В ь

МР

ll1

r»

С Ъ

С4

t СЪ

В!

Ф Ф

Е A о х

I4 Щ

X о!

1

t г»

В

1 !

СЧ I

1 о иЪ 1

СФ1

1 1

1 1

С4 ° о

V )4 ф

СФЪ

» ! о

1= ! л

1: ф ф х X о

4l 4)

И

В . )4 Ф4

О

О хЕ

5 u ° ххо ф и

x o ф х о

1 !

1 о о

»С

ССЪ

1 В

С

С"1

1 1 о о

В В

CO CO ь

00 о о

В

СО ФО о о

В В о

»С о о

В В

4) Х sO

СЭ 4l С4

41 Х. х 5v

В В

D О

В В

ОЪ ОЪ ь

О\!

I о

N 1 !

1 о о о

° В

D о о

В В

С Ъ о о

В В

СЧ CV кк

4) O

Х 4) о о

В

СЪ ССЪ

»Ф о о

В В

О, 4

СФЪ СФЪ

В

О1

СФС о о

» В

О1 СЧ

СФЪ

I ФВ

X х

Ою В» к

I В5

О 41

X 0 ф о

II Х ф о о х о и ! Р),С) К

I ЕФ

1 )4 ф

О X

В о е

4) )4

5 О

5 о

)4 0) 1

I(1 Y C I o

4l )4

l»

О С4 ф ФФ Ф

1 о

1 1 у

I 1Â. 1:1 1 !

CV СФЪ Ф

1328333

I I 1

МЪ

I 1 С»

ССЪ

° 1 1 л

С Ъ

О D О

В В В

ФО, ФО О

О СЪ СЪ СЪ о о о

В В

СФЪ СФЪ СФЪ о о о

В В

СЧ СЧФ N

Ф л:,а Оъ

I 1 1

I 1 1

1 I о о о о

В В В О

Itl о о

В В цл о о о

В В

СФС N о о:о

В В В

ЕЧ e . ССЪ

Фф

1328333

I0

Таблица 4

4,2

3 5

3,4

3,8

3,6

4,8

4,9

5,0

5,3

4,4

3,6

3,8

5,3

5,2

5,6

4,5

4,6

4,0

20

12

17

19

20

16

l3

18

25,5

26,8

28,1

32,1

33,7

33,) 32,8

30,0

29,1

23,), 24,2

30,8

32,1

35,8

38,3

34 1

33,9

28,9

29,4

22,9

23,7

28,7

29,2

31,2

15,4

14,$

l4 1

14,3

14,2

l4,9

14,8

1.5, 2

15,0

14,) 14,2

13,9

14,2

14,0

14,4

l5,3

15,5

)5,3

15,0

14 1

14,4

14,3

1328333

Продолжение табл.4

4 5

4,4

14,2

30,4

14,2

4,2

30,0

14,4

30,9

4,6

15,0

4,9

24,3

25,6

15,!

5,4

15

Составитель О.Моторина

Техред М.Ходанич Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Гунько

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 3449/27

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4