Способ изготовления огнеупорных изделий

 

Использование: в технологии производства огнеупорных масс (ОМ) для изготовления огнеупорных изделий, в металлургии для изготовления ковшевого и гнездового кирпича для футеровки сталеразливочных ковшей и других металлургических агрегатов. Сущность: для повышения влагостойкости, а также металло- и шлакоустойчивости ОМ, содержащей мас.%: магнезит 5 - 15; тонкомолотая смесь 20-35; связующее 5 - 20, дополнительно вводят 45 - 65 мас.% оливинита. В качестве тонкомолотой смеси используют состав, мас.%: магнезит 30 - 70; оливинит 15 - 35; тальк 15 - 35, а в качестве связующего смесь в составе, мас.% этилсиликат 20 - 40; диметил-кетон 4,5 - 12; 5%-ый раствор фосфорной кислоты 0,3 - 1,5; магнийхромфосфатная связка 54,5 - 66,5. Смешивание компонентов шихты проводят в три стадии. Термообработку ОМ проводят при температуре 700 - 900^oС с выдержкой 1 ч при максимальной температуре. 4 табл.

Изобретение относится к промышленности огнеупоров, а именно к технологии огнеупорных масс для изготовления огнеупорных изделий, и может быть использовано для футеровки металлургических агрегатов, например при изготовлении ковшевого и гнездового кирпича для сталеразливочных ковшей.

Известна огнеупорная масса [1] для футеровки сталеразливочных ковшей, содержащая в качестве связующего алюмохромофосфатную связку при следующем соотношении компонентов, мас. пирофиллит 10-50; алюмохромофосфатное связующее 10-15; шамот остальное.

Изделия не имеют достаточно высокую прочность при низких температурах обработки 200-250^оС. Однако эти огнеупорные изделия имеют сравнительно низкую металло- и шлакоустойчивость.

Известно изготовление огнеупорных изделий из огнеупорной массы [2] содержащей, мас. шамот 60-75; глина 6-10; алюмохромфосфатная связка 4-5; тонкомолотая смесь 15-24. Введенная в состав массы тонкомолотая смесь технического глинозема магнезита и хромита при 600-1500^оС и образует с огнеупорной глиной сложную шпинель, которая вместе с муллитом снижает пористость огнеупоров, повышая их стойкость к агрессивным средам.

Однако изделия из этой массы обладают достаточной прочностью только после термообработки при температуре 1500^оС.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому является способ изготовления безобжиговых изделий [3] из огнеупорной массы, содержащей магнезит. хромит, связку и тонкомолотую смесь состава, мас. магнезит 60-70% хромит 10-20; бокситовый шамот 15-25, а в качестве связки используют смесь состава, мас. мочевино-формальдегидная смола (УКС) 45-55; кальциево-натриевая соль лингин-сульфоновых кислот 45-55, при следующем соотношении компонентов, мас. магнезит спеченный 40-50; хромит 10-20; тонкомолотая смесь 30-40; связка 3-7.

Наличие в огнеупорной массе тонкомолотой смеси приведенного состава повышает механическую прочность до 100 Н/мм² и термостойкость до четырех теплосмен, но водостойкость огнеупорных изделий, полученных на ее основе, очень низкая. Низкая водостойкость объясняется тем, что мочевино-формальдегидная смола, входящая в состав массы, растворяется в воде. Кроме того, была обнаружена низкая металло- и шлакоустойчивость при испытаниях промышленной партии ковшевого безобжигового кирпича в футеровке сталеразливочных ковшей на Череповецком металлургическом комбинате.

После испытаний футеровка из этой известной смеси имела высокую пропитку металлом и шлаком поверхностного слоя кирпича на глубину 25-35 мм. Пропитанный слой футеровки затем откалывался в процессе дальнейшей эксплуатации. Пониженная металлошлакоустойчивость может быть объяснена повышенной пористостью безобжиговых изделий и составом связки, содержащей мочевино-формальдегидную смолу.

Указанные недостатки известных огнеупорных масс для изготовления огнеупоров резко снижают эффективность их применения в металлургических агрегатах. В связи с этим существует потребность повышения металло- и шлакоустойчивости и влагостойкости огнеупоров для увеличения срока службы футеровки.

В предлагаемом техническом решении огнеупорная масса для изготовления огнеупорных изделий, включающая магнезит, тонкомолотую смесь и связующее, дополнительно содержит оливинит при следующем соотношении компонентов, мас. магнезит фракции 2-0 мм 5-15; тонкомолотая смесь фракции менее 0,063 мм 20-35; связующее 40-65; оливинит фракции 3-0 мм 5-20.

При этом тонкомолотая смесь представляет собой смеси ингредиентов следующего состава, мас. магнезит 30-70; оливинит 15-35; тальк 15-35.

В качестве связующего используется смесь состава, мас. этилсиликат 20-40; диметилкетон 4,5-12; 5% -ный раствор фосфорной кислоты 0,3-1,5; магнийхромфосфатная связка 54,5-66,5.

Огнеупорную массу готовят в смесительных бегунах по стадиям путем перемешивания тонкомолотой смеси с частью связующего, включающей этилсиликат, диметилкетон и 5%-ный раствор фосфорной кислоты, затем вводят при перемешивании наполнитель-магнезит и оливинит, увлажняют оставшейся частью связующего магнийхромфосфатной связкой и еще раз окончательно перемешивают. Из приготовленной таким образом массы формуют прессованием огнеупорные образцы и после сушки подвергают термической обработке при 700-900^оС с выдержкой 1 ч при максимальной температуре. Введение в тонкомолотую составляющую огнеупорной массы талька (3MgO 4SiO₂ H₂O) в указанном выше соотношении способствует образованию форстерита (Mg₂SiO₄) в связующей части огнеупора в условиях службы в металлургических агрегатах. Это способствует формированию в поверхностном слое огнеупорного кирпича плотной и прочной микроструктуры с низким коэффициентом линейного термического расширения и теплопроводностью. Полученная таким образом механически прочная, плотная и термостойкая форстеритовая футеровка защищает лучше от пропитки металлом и шлаком.

Кроме того, одним из назначений введения добавки талька в тонкомолотую часть предлагаемой огнеупорной массы является улучшение формовочных свойств огнеупорной массы при прессовании изделий.

Применение в составе связующего этилсиликата обеспечивает повышение водостойкости заявляемой огнеупорной массы. Это связано с тем, что этилсиликат взаимодействует с выделяющейся при термической обработке изделий при 700-900^оС химически связанной водой повышает водостойкость безобжиговых изделий. В целом предлагаемое связующее позволяет получать более высокие технические характеристики огнеупорных изделий по сравнению с известными, приведенными выше, огнеупорными изделиями по аналогу и прототипу.

В табл. 1-3 приведены составы огнеупорных масс, тонкомолотой смеси и связки для примеров 1-6, а табл. 4 физико-технические свойства огнеупорных образцов полученных огнеупорных масс указанного состава.

П р и м е р 1. Берут компоненты огнеупорной массы заявляемого состава 1 (табл. 1-3), содержащей, мас. оливинит 40) фракции 3-0 мм); магнезита 55 (фракции 2-0 мм); тонкомолотая смесь 35 (фракции менее 0,063 мм); связующее 20. Сначала увлажняют тонкомолотую составляющую частью связующего, состоящей из смеси этилсиликата, диметилкетона, 5%-ного раствора фосфорной кислоты и тщательно перемешивают в течение 3-5 мин. Затем вводят при перемешивании поочередно зернистую часть массы оливинит и магнезит и оставшуюся часть связки магнийхромофосфатную связку и еще раз окончательно перемешивают в течение 3-5 мин. После этого формуют на гидравлическом прессе стандартные образцы размером в диаметре 38 мм и высотой 50 мм при удельном давлении прессования 40-50 Н/мм². Отпрессованные образцы сушат на воздухе в течение суток, затем в сушилке до остаточной влажности не более 1% и подвергают термообработке в печи периодического действия при температуре 700^оС с выдержкой при максимальной температуре 1 ч. На изготовленных образцах определяют основные физико-технические характеристики, которые приведены в табл. 4.

П р и м е р 2. Огнеупорную массу заявляемого состава 2, содержащую, мас. оливинит 45 (фракции 3-0 мм); магнезит 15 (фракции 2-0 мм тонкомолотая смесь (фракции менее 0,063 мм) 30; связка 10, готовят, как и в примере 1. Изготовленные прессованием стандартные образцы после сушки до влажности 1% помещают в печь при температуре 800^оС с выдержкой при максимальной температуре 1 ч.

П р и м е р 3. Огнеупорную массу заявляемого состава 3, содержащую, мас. оливинит (фракции 3-0 мм) 50; магнезит (фракции 2-0 мм) 10; тонкомолотая смесь (фракции менее 0,063 мм) 25; связка 15, готовят, как в примере 1. Отпрессованные образцы после сушки подвергали термической обработке при температуре 900^оС с изотермической выдержкой 1 ч.

П р и м е р ы 4 и 5. Огнеупорные массы заявляемых составов 4, 5 готовят аналогично примеру 1 и обжигают в печи периодического действия при температуре 800^оС с изотермической выдержкой 1 ч.

П р и м е р 6. Огнеупорную массу известного состава 6 (по прототипу), содержащую, мас. магнезит (фракции менее 0,5 мм) 45,0; хромит (фракции менее 1 мм) 15; тонкомолотая смесь (фракции менее 0,063 мм) 35; и связка 5, готовят аналогично примеру 1 и подвергают термической обработке при 1650^оС с изотермической выдержкой 4 ч.

Анализ данных табл. 4 показывает, что опытные образцы огнеупорных изделий, изготовленные предлагаемым способом из указанной огнеупоpной смеси и термообработанные при температуре 700-900^оС, по сравнению с известными имеют выше водостойкость, которая определялась по ГОСТ 25.094-82. Металло- и шлакоустойчивость их, определенная по тигельному методу, также в 1,5-2 раза выше. Особенно хорошие результаты получены для образцов состава 2-4. Кроме того, снижение количества остродефицитного магнезита и замена хромита на оливинит значительно улучшают технико-экономические показатели фоpстеритовых огнеупорных изделий, снижают их стоимость и повышают их конкурентоспособность.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий смешение магнезитового заполнителя, магнезитового наполнителя фракции менее 0,063 мм и связующего, формование из полученной сырьевой смеси изделий и их термообработку, отличающийся тем, что магнезитовый наполнитель предварительно смешивают с наполнителями - тальком и оливинитом при соотношении, мас.%: Оливинит - 30 - 70 Тальк - 15 - 35 Магнезит - Остальное и увлажняют смесью компонентов связующего, содержащего этилсиликат, диметилкетон и 5%-ный раствор фосфорной кислоты, после чего вводят магнезитовый заполнитель фракции до 2 мм и дополнительно оливинитовый заполнитель фракции до 3 мм и затем хромфосфат магния и осуществляют окончательное перемешивание до получения сырьевой смеси, содержащей, мас.%: Указанный наполнитель - 20 - 35 Оливинитовый заполнитель фракции до 3 мм - 40 - 65 Связующее - 5 - 20 Магнезитовый заполнитель фракции до 2 мм - Остальное
при этом связующее содержит, мас.%:
Этилсиликат - 20,0 - 40,0
Диметилкетон - 4,5 - 12,0
5%-ный раствор фосфорной кислоты - 0,3 - 1,5
Хромфосфат магния - 54,5 - 66,5,
а термообработку проводят с выдержкой в течение 1ч при 700 - 900^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2