Углеродсодержащий огнеупорный материал
Изобретение относится к изготовлению углеродсодержащих огнеупорных изделий и может быть использовано для футеровок доменных печей, руднотермических, алюминиевых электролизеров и др. Техническим результатом является образование кристаллов карбида кремния и окиси кремния, уменьшающих средний размер пор в структуре углеродных блоков. Углеродсодержащий огнеупорный материал содержит компоненты при следующем их соотношении, вес.%: термоантрацит 43-53, графит 23-33, каменноугольный пек 17-21, карбид кремния 10-20, кремний металлический 3-7, окись алюминия 1-3. Полученный углеродсодержащий огнеупорный материал обладает повышенной огнеупорной стойкостью. 1 табл.
Изобретение относится к изготовлению углеродсодержащих огнеупорных изделий и может быть использовано для футеровок доменных печей, рудно-термических, алюминиевых электролизеров и др.
Известен огнеупорный материал на основе углерода, содержащий 50-75% алюминия, 15-48% карбида кремния, 2-10% кремния металлического, 25-50% ферросилиция (з. 60-8989 Япония, публ.07.03.85). К недостаткам известного материала следует отнести то, что наличие в составе карбида кремния, кремния металлического и алюминия не позволяют получить пористую структуру со средним размером пор менее 1 мкм за счет роста кристаллов-усов и повысить эксплуатационную стойкость. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому углеродсодержащему огнеупорному материалу является углеродсодержащий огнеупорный материал, включающий графит, карбид кремния, кремний металлический, огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, вес.%: графит 21,5-49; глина 20-49; карбид кремния 3-60; кремний металлический 5-10,5 (а.с. СССР 1763424 от 23.09.92, С 04 В 35/54). Однако известный углеродсодержащий огнеупорный материал не позволят повышать эксплуатационную стойкость изделий за счет уменьшения среднего размера пор его структуры. Вследствие того, что карбид кремния и кремний металлический в процессе термической обработки не образуют промежуточные карбиды, обеспечивающие при дальнейшем взаимодействии с углеродом образование кристаллов-усов, разделяющих крупные поры на более мелкие. Задачей предлагаемого изобретения является создание углеродсодержащего огнеупорного материала, обладающего повышенной эксплуатационной стойкостью. Техническим результатом является образование кристаллов карбида кремния и окиси кремния, уменьшающих средний размер пор в структуре углеродных блоков футеровки. Указанная задача достигается тем, что углеродсодержащий огнеупорный материал, включающий карбид кремния, кремний металлический, согласно изобретению, дополнительно содержит окись алюминия при следующем соотношении компонентов, вес.%: Термоантрацит - 43 - 53 Графит - 23 - 33 Каменноугольный пек - 17 - 21 Карбид кремния - 10 - 20 Кремний металлический - 3 - 7 Окись алюминия - 1 - 3 Окись алюминия, введенная в шихту, выполняя роль катализатора, ускоряет химические реакции, протекающие при термической обработке заготовок, изготовленных из разработанного углеродсодержащего огнеупорного материала. Снижается температура начала карбидообразования с 1400oС до 1200oС, за счет образования промежуточных карбидов алюминия, которые взаимодействуя с углеродом, образуют керамические кристаллы (SiC, SiO2), слабо реагирующие с металлическим расплавом. Причем керамические кристаллы образуются в виде усов, перекрывающих на части крупные поры, уменьшая средний размер пор структуры углеродсодержащих огнеупорных изделий и предотвращая проникновение в них металлического расплава. Сущность изобретения поясняется примером. Приготовление углеродсодержащего огнеупорного материала было осуществлено в промышленных условиях ОАО "Челябинский электродный завод" по известной технологии, с использованием общеизвестного оборудования. В качестве исходных материалов были использованы: - термоантрацит (ТУ 970000160301-001-95), представляющий собой твердый сыпучий материал после дробления и рассева по фракциям -4 +1,25; -1,25 +0,0; -0,5 +0,0 (мм) в количестве 690 кг; - графит (ТУ 48-20-54-84), представляющий собой твердый кусковой материал, после дробления и рассева по фракциям -1,25 +0,0; -0,5 +0,0 мм;- каменноугольный пек (ГОСТ 12200-83) в виде жидкотекучей вязкой смолы, в количестве 300 кг;
- карбид кремния (ГОСТ 26327-84) после дробления, размола до фракций менее 71 мкм, в количестве 260 кг;
- кремний металлический (ГОСТ 2169-69) после дробления, размола до фракций менее 71 мкм, в количестве 40 кг;
- окись алюминия (ГОСТ 69121-93) в виде тонкого порошка, в количестве 10 кг. После взвешивания компоненты шихты подаются в смесительную машину и перемешиваются в течение 60 мин. Полученную массу направляют в экструдер, где при давлении 50 кг/см при t= 135oC формуют доменные блоки размером 600


Формула изобретения
Термоантрацит - 43-53
Графит - 23-33
Каменноугольный пек - 17-21
Карбид кремния - 10-20
Кремний металлический - 3-7
Окись алюминия - 1-3е
РИСУНКИ
Рисунок 1