Сырьевая смесь для изготовления огнеупорных изделий

 

Использование: в металлургии для изготовления ковшового и гнездового кирпича для футеровки сталеразливочных ковшей и других металлургических агрегатов. Для повышения влагостойкости, а также металло- и шлакоустойчивости безобжиговых огнеупоров в огнеупорную массу дополнительно введена тонкомолотая смесь фракции менее 0,063 мм состава, мас.%: магнезит 30 - 70; оливинит 15 - 35; тальк 15 - 35. В качестве связующего используется смесь состава, мас.%: этилсиликат 20 - 40; диметил-кетон 4,5 - 12; 5%-ный раствор фосфорной кислоты 0,3 - 1,5; магнийхромофосфатная связка 54,5 - 66,5, а также оливинит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: оливинит фракции 3 - 0 мм 45 - 65; магнезит фракции 2 - 0 мм 5 - 15; тонкомолотая смесь фракции 0,063 мм 20 - 35; связующее 5 - 20. 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 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 из нее имеют достаточно высокую прочность при низких температурах термообработки 200-250^оС. Однако эти огнеупорные изделия имеют сравнительно низкую металло- и шлакоустойчивость.

Известна огнеупорная масс, содержащая, мас. шамот 60-75; глина 6-0; алюмохромфосфатная связка 4-6; тонкомолотая смесь 15-24. Введенная в состав массы тонкомолотая смесь технического глинозема магнезита и хромита при 600-1500^оС 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 огнеупорная масса для изготовления безобжиговых изделий, содержащая магнезит, хромит, связку и тонкомолотую смесь состава, мас. магнезит 60-70; хромит 10-20; бокситовый шамот 15-25, а в качестве связки используется смесь состава, мас. мочевино-формальдегидная смола 45-55; кальциево-натриевая соль лигно-сульфоновых кислот 45-55 при следующем соотношении компонентов, мас. магнезит спеченый 40-50; хромит 10-20; тонкомолотая смесь 30-40; связка 3-7.

Наличие в огнеупоpной 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 шламоустойчивость при испытаниях промышленной партии ковшевого безобжигового кирпича в футеровке сталеразливочных ковшей на Череповецком металлургическом комбинате. После испытаний футеровка из этой известной массы 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 приведенных известных огнеупорных масс для безобжиговых огнеупоров резко снижают эффективность их применения в металлургических агрегатах. В связи с этим существует потребность повышения металло- и шлакоустойчивости и влагостойкости безобжиговых огнеупоров для увеличения срока службы футеровки.

В предлагаемом техническом решении огнеупорная масса для изготовления огнеупорных изделий включает, 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.

Тонкомолотая смесь представляет собой смесь ингредиентов следующего состава, мас. магнезит 30-70; оливинит 15-35; тальк 15-35.

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

Огнеупоpную массу готовят в смесительных бегунах по стадиям путем перемешивания тонкомолотой смеси с частью связующего, включающей этилсиликат, диметил-кетон 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 огнеупоpной массы талька (3MgO 4SiO ₂H₂O) в указанном выше соотношении способствует образованию форстерита (MgSiO₄) 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 и повышает водостойкость изделий. В целом предлагаемое связующее позволяет получать более высокие технические характеристики безобжиговых изделий по сравнению с известными приведенными выше огнеупоpными изделиями по аналогам и прототипу.

В табл. 1-3 приведены составы огнеупорных масс, тонкомолотой смеси и связи для примеров 1-5, а в табл. 4 физико-технические свойства огнеупорных образцов полученных огнеупорных масс указанного состава.

П р и м е р 1. Огнеупорную массу готовят следующим образом. Берут компоненты огнеупорной массы заявляемого состава 1, содержащей, мас. оливинит 40 (фракции 3-0 мм); магнезит 5 (фракции 2-0 мм); тонкомолотая смесь 35 (фракции менее 0,063 мм); связующее 20. Сначала увлажняют тонкомолотую составляющую часть 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.

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. Огнеупоpные массы заявляемых составов 4 и 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; связка 5, готовят аналогично примера 1 и подвергают термической обработке при 1650^оС и изотермической выдержкой 4 ч.

Анализ данных табл. 4 показывает, что опытные образцы, изготовленные из заявляемой огнеупорной массы и термообработанные при температуре 700-900^оС по сравнению с известной (по прототипу) 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 форстеритовых огнеупорных изделий, снижает их стоимость и повышает их конкурентоспособность.

Формула изобретения

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающая заполнитель - магнезит, наполнитель фракции менее 0,063 мм - магнезит и связующее, отличающаяся тем, что наполнитель дополнительно содержит тальк и оливинит при соотношении компонентов в нем, мас.%: Оливинит - 30 - 70 Тальк - 15 - 35 Магнезит - Остальное связующее содержит смесь состава, мас.%: Этилсиликат - 20 - 40 Диметилкетон - 4,5 - 12 5%-ный раствор фосфорной кислоты - 0,3 - 1,5 Хромфосфат магния - 34,5 - 66,5
при этом заполнитель содержит магнезит фракции до 2 мм и дополнительно оливинит фракции до 3 мм, а сырьевая смесь содержит указанные компоненты при следующем соотношении , мас.%:
Заполнитель:
Магнезит фракции до 2 мм - 5 - 15
Оливинит фракции до 3 мм - 40 - 65
Указанный наполнитель - 20 - 35
Указанное связующее - 5 - 20

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2