Масса для изготовления огнеупоров

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении огнеупоров для футеровок кислородных конвертеров, дуговых, мартеновских и индукционных печей и вагранок. Масса для изготовления огнеупоров содержит периклазовый порошок 70 - 95; алюмомагниевую шпинель 2 - 29,5; хромшпинелид фракцией < 0,063 мм - 0,5 - 3,0. Это позволяет снизить открытую пористость и площадь пропитки огнеупора шлаком и металлом. При обжиговой технологии изготовления огнеупоров площадь пропитки шлаком и металлом понижается в 1,7 и 2,2 раза, а при безобжиговой технологии - понижается в 2,2 и 2,8 раза, соответственно. Предложенная масса позволяет повысить температуру начала деформации изготовленных из нее огнеупоров и повысить предел их прочности. Это позволяет использовать массу для изготовления огнеупоров для металлургических печей, в которых при осуществлении процессов возникают агрессивные основные шлаки. 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении огнеупоров для футеровок кислородных конвертеров, дуговых, мартеновских и индукционных печей и вагранок.

Огнеупорные материалы, используемые в футеровке металлургических агрегатов, при работе испытывают резкие колебания температур, механические удары, истирающие и разъедающие воздействия жидкого металла и шлака. Для каждой из частей печи, например свода, стен, пода, области сливного отверстия или отверстий для электродов и фурм, предъявляются различные требования к огнеупорам.

Наибольшему износу подвергаются футеровки в районе шлакового пояса, где огнеупоры помимо механических и тепловых воздействий продолжительное время контактируют с расплавленными шлаками и металлом. К огнеупорам, используемым для футеровки этих участков печи, помимо высоких механических, теплофизических свойств (прочности при сжатии и замедлении высокотемпературного старения огнеупоров при термоциклировании), предъявляются повышенные требования по шлакоустойчивости и металлоустойчивости.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является масса для изготовления основных огнеупорных изделий, содержащая периклазовый порошок 70 - 95 мас.% и алюмомагниевую шпинель 5 - 30 мас.%.

Огнеупоры, изготовленные из этой массы, обладают достаточной прочностью при сжатии и замедленным высокотемпературным старением при термоциклировании, что позволяет использовать эту массу для производства огнеупоров для футеровок во вращающихся печах, например в печах для обжига цемента, характеризуются прочностью при высоких температурах, хорошей стойкостью против истирающего воздействия шихты и воздействия агрессивных шлаков.

Оптимальной является замена в массе, содержащей 70 - 95% периклаза и алюмомагниевую шпинель - остальное, части алюмомагниевой шпинели на 0,5 - 3,0% хромшпинелида. При таком массовом соотношении хромшпинелида в массе изготовленные из нее огнеупоры сохраняют высокую прочность при высоких температурах и обладают высокой шлакоустойчивостью.

При содержании хромшпинелида в массе менее 0,5% заметного повышения стойкости огнеупора против агрессивного основного шлака не наблюдается. При увеличении содержания хромшпинелида более 3% повышается склонность материала к образованию вторичных шпинелей, вследствие проникновения в поверхностный слой огнеупора окислов железа Fe₂O₃ и Cr₂O₃ в зерна окиси магния (MgO). В результате образуются твердые растворы, вторичная кристаллизация которых сопровождается увеличением объема зерен, что приводит к их деформации и последующему поверхностному скалыванию. Это понижает температуру начала деформации огнеупора под нагрузкой (0,2 МПа) и понижает стойкость огнеупора к растрескиванию.

Хромшпинелид должен быть классифицирован по фракционному составу. Фракционный состав материалов, из которых изготовлена масса, должен быть сходным.

Установлено, что наилучшие результаты по качеству огнеупоров достигаются при фракции хромшпинелида < 0,063 мм. Использование в массе грубо измельченного хромшпинелида (1 - 5 мм) ухудшает процесс спекания огнеупоров, порученных из массы, и понижается стойкость материала к растрескиванию и снижается шлакоустойчивость.

Масса может быть применена как для получения обожженной, так и безобжиговой продукции.

Для приготовления массы использовались следующие материалы.

Порошок периклаза фракцией 0,1 мм, содержание MgO более 98%.

Алюмомагниевую шпинель, полученную путем смешивания и спекания магнезита и глинозема, содержание шпинели более 90%.

Хромшпинелид, полученный путем обжига хромитовой руды и последующего дробления и просеивания материала до фракции < 0,063 мм. Содержание пикрохромита (MgOCr₂O₃) более 62%. Состав испытываемых масс приведен в табл. 1.

Из масс изготовлялись образцы огнеупорных изделий. Процесс приготовления изделий из масс зависит от конечной продукции, т.е. от вида получаемого огнеупора (обожженные или безобжиговые).

Процесс приготовления безобжиговых изделий заключается в измельчении сырья, рассева на фракции, их дозировке в необходимом соотношении по зернистости, увлажнении с введением небольших количеств вяжущих веществ, прессовании и сушке до получения химически связанных изделий.

Процесс получения обжигового изделия исключает введение в массу вяжущих, которые применяются только в количестве, обеспечивающем сохранение формы изделия при транспортировке, но предусматривает стадию обжига. В результате обжига при температуре > 1600^oC образуется керамическая (прямая) связка, которая обеспечивает прочность продукции.

Образцы приготовляли по безобжиговой и по обжиговой технологиям. Обжиг осуществляли при 1800^oC в криптоловой печи. Полученные образцы подвергались исследованиям различных свойств. Шлакоустойчивость и металлоустойчивость определяли путем оценки площади пропитки огнеупора с помощью планиметра. Характеристики образцов приведены в табл. 2.

Для проверки влияния фракционного состава хромшпинелида на свойства изделий проведена проверка образцов, в которых изменялся фракционный состав хромшпинелида в массе. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Приведенные данные свидетельствуют, что замена в массе части алюмомагниевой шпинели на хромшпинелид фракцией < 0,063 мм позволяет снизить открытую пористость и площадь пропитки огнеупора шлаком и металлом. При обжиговой технологии изготовления огнеупоров площадь пропитки шлаком и металлом понижается в 1,7 и 2,2 раза, а при безобжиговой технологии понижается в 2,2 и 2,8 раза соответственно. Предложенная масса позволяет повысить температуру начала деформации изготовленных из нее огнеупоров и повысить предел их прочности. Это позволяет рекомендовать использовать массу для изготовления огнеупоров для металлургических печей, в которых при осуществлении процессов возникают агрессивные основные шлаки.

Формула изобретения

Масса для изготовления огнеупоров, содержащая периклазовый порошок и алюмомагниевую шпинель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хромшпинелид фракций < 0,063 мм при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: Периклазовый порошок - 70 - 95 Алюмомагниевая шпинель - 2,0 - 29,5 Хромшпинелид фракцией < 0,063 мм - 0,5 - 3,0б

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3