МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК C04B35/43 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления периклазошпинельных изделий, применяемых в наиболее изнашиваемых участках футеровок сталеразливочных ковшей, а также конвертеров, электропечей и других агрегатов черной и цветной металлургии.

Известен магнезиально-шпинелидный огнеупор, содержащий периклаз, магнезиально-глиноземистую шпинель, полученную из шихты следующего состава: периклаз фракции 3-1 мм и периклаз фракции 1-0 мм 70-75 мас. дисперсная смесь Титаноглиноземистого катализатора и периклаза 25-30 мас. (авт. св. СССР, N 1330114, C 04 B 35/04, 1987).

Недостатком известного огнеупора является низкая термическая стойкость изделий из него, составляющая до 6 теплосмен (1300^oC вода).

Наиболее близкой по составу к заявляемому техническому решению является масса для изготовления периклазошпинельных огнеупорных изделий, содержащая зернистый и дисперсный (тонкомолотый) спеченный периклазовый порошок и зернистую плавленую алюмомагнезиальную шпинель фракции 3-0,5 мм в количестве 30 мас. (Антонов Г.И. Якобчук Л.М. и др. Изготовление и испытание периклазошпинельных изделий с плавленой шпинелью. Огнеупоры. Металлургия, 1993, N 3, с. 23-25).

Недостатками известной массы являются пониженная термическая стойкость и металлоустойчивость огнеупорных изделий.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение термической стойкости и металлоустойчивости огнеупоров.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что содержание в массе дисперсной плавленой алюмомагнезиальной шпинели (фракции менее 0,063 мм) обеспечивает хорошее спекание и формирование плотных межзеренных прослоек. Уменьшение диаметра канальных пор способствует созданию стабильной структуры огнеупора, позволяя избавиться от проникновения расплавленного металла внутрь футеровок. Это определяет характер износа огнеупора только по механизму медленного старения и эрозии, которой подвергается лишь тонкая граничная корочка огнеупора. При этом футеровка может служить до низкой остаточной толщины, не выгорая и не свариваясь.

Кроме того, удлиненные кристаллы зернистой плавленой алюмомагниевой шпинели, имеющие разноосность не менее 2,0, способствуют созданию прочного керамического "черепка" и препятствуют растрескиванию футеровки при воздействии контрастных температур, в результате чего значительно повышается термическая стойкость огнеупорных изделий.

Сущность изобретения заключается в том, что масса для изготовления изделий, включающая зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок и зернистую плавленую алюмомагниевую шпинель, дополнительно содержит дисперсную плавленую алюмомагниевую шпинель, а зернистая плавленая алюмомагниевая шпинель взята в виде разноосности кристаллов при следующем соотношении компонентов, мас.

Зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок 70-93
Зернистая и дисперсная плавленая алюмомагниевая шпинель 7-30
При этом соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка составляет от 1,60 до 3,67, а соотношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагниевой шпинели составляет от 1,00 до 1,33, причем зернистая плавленая алюмомагниевая шпинель имеет разноосность кристаллов не менее 2,0.

Технология изготовления периклазошпинельных изделий заключается в следующем.

Зернистую плавленую алюмомагниевую шпинель и зернистый спеченный периклазовый порошок фракции 3-0,63 мм перемешивают в течение 1,5-3,0 мин в смесительных бегунах. Затем увлажняют раствором лигносульфонатов плотностью 1,22 г/см³ и добавляют дисперсную смесь плавленой алюмомагниевой шпинели и спеченного периклазового порошка. Все это перемешивают в течение 3-5 мин, после чего из массы прессуют изделия при удельном давлении не менее 140 Н/мм², обжигают в туннельной печи с выдержкой в течение 4 ч при температуре 1600±40^oC.

Зернистую шпинель с разноосностью кристаллов не менее 2,0 приготавливают плавкой алюмомагнезиального сырья в электродуговых термических печах (на блок, слив и выпуск), имеющих оптимальное соотношение диаметра ванны к диаметру распада электродов. При этом создается градиент температур, обеспечивающий направленный рост кристаллов шпинели. Далее путем дробления кристаллов получают зерна шпинели с разноосностью не менее 2,0. Разноосность кристаллов алюмомагниевой пшинели оказывает влияние на термостойкость, так как препятствует растрескиванию при воздействии контрастных температур. Составы приготовленных масс приведены в табл. 1.

Затем определяют термостойкость, предел прочности при сжатии, открытую пористость, максимальный диаметр пор, коэффициент газопроницаемости и металлоустойчивость. Свойства изделий, приготовленных из соответствующих масс, приведены в табл. 2. Максимальный диаметр канальных пор определяют с помощью микроскопического исследования шлифов в отраженном свете. Металлоустойчивость выявляют по изменению объема углубления тигля. Определение остальных показателей качества изделий проводят согласно ГОСТам.

Диапазон граничных значений введения в массу плавленой алюмомагниевой шпинели установлен в результате лабораторных исследований. При введении плавленой алюмомагниевой шпинели менее 7 мас. ее влияние на свойства огнеупорных изделий незначительно, а при содержании больше 30 мас. происходит ухудшение физико-керамических свойств изделий. Содержание плавленой алюмомагниевой шпинели (зернистой и дисперсной) в массе в количестве 7-30% обеспечивает устойчивость изделий к резкому повышению температуры, так как создает микроструктуру огнеупоров, компенсирующую резкое тепловое расширение. Это происходит благодаря наличию закрытых пор в огнеупоре, которые и позволяют компенсировать термическое расширение при термических ударах.

Соотношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагниевой шпинели от 1,00 до 1,33 наряду с термостойкостью обеспечивает создание структуры, устойчивой к инфильтрации расплавов, благодаря низкой канальной пористости, подтверждающейся и низким коэффициентом газопроничаемости.

Соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка в диапазоне от 1,60 до 3,67 обеспечивает достаточную прочность межзеренной связи зернистого и дисперсного периклаза и наряду с процессами вторичного шпинелеобразования создает устойчивую к инфильтрации расплавов структуру.

Как видно из табл. 2, предлагаемая масса имеет более высокие показатели по термической устойчивости и повышенную металлоустойчивость в сравнении с огнеупором известного состава.

Применение огнеупоров из предлагаемой массы позволит увеличить стойкость футеровок и продолжительность кампаний тепловых агрегатов, в частности, сталеразливочных ковшей, интенсифицировать технологические процессы в агрегатах черной и цветной металлургии, а также сократить расход огнеупорных изделий и затраты на ремонты.

Использование: для изготовления периклазошпинельных изделий, применяемых в футеровках тепловых агрегатов черной и цветной металлургии. Сущность изобретения: масса содержит, мас.%: зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок 70-93, зернистую и дисперсную плавленую алюмомагниевую шпинель 7-30. При этом соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка составляет от 1,60 до 3, 67, а соотношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагниевой шпинели составляет от 1,00 до 1,33. Кроме того, не менее 50 мас.% кристаллов в зернистой алюмомагниевой шпинели имеют разноосность не менее 2,0. Характеристика: термостойкость (1300^oC - вода) 15-16 теплосмен, металлоустойчивость, изменение объема углубления тигля 3,2-5,7%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Масса для изготовления периклазошпинельных изделий, включающая зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок и зернистую плавленую алюмомагниевую шпинель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисперсную алюмомагниевую шпинель, а зернистая плавленая алюмомагниевая шпинель взята в виде разноосных кристаллов при следующем соотношении компонентов, мас.

Зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок 70 93
Зернистая и дисперсная плавленая алюмомагниевая шпинель 7 30
при этом отношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка составляет 1,60 3,67, а отношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагниевой шпинели 1,00 1,33.