ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАСС И ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ СТРУКТУРНО-СТАБИЛЬНЫХ ФУТЕРОВОК Российский патент 1997 года по МПК C04B35/43 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупорных 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 в периклаз фракции 1-0 мм 70-75 мас. и дисперсная смесь титаноглиноземистого катализатора и периклаза 25-30 мас. [1]
Недостатком известного огнеупора является низкая термическая стойкость изделий из него, составляющая до 6 теплосмен (1300^oC вода)
Известна шихта для изготовления огнеупоров, содержащая спеченный периклаз фракции 3 мм и менее 2-85 мас. плавленую алюмомагнезиальную шпинель фракции 2 мм и менее 4-80 мас. плавленый корунд фракции менее 0,1 мм 4-25 мас. [2]
Недостатками известной шихты является то, что при обжиге изделий происходит вторичное шпинелеобразование, сопровождающееся большим объемным расширением, что приводит к разрыхлению структуры огнеупора и снижению его плотности, а также низкая термостойкость полученных изделий, составляющая 6,7 теплосмен (1300^oC вода).

Наиболее близкой по составу к заявляемому техническому решению является шихта 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. [3]
Недостатками известной шихты является пониженная термическая стойкость и увеличенный диаметр канальных пор, приводящий к снижению шлакоустойчивости из-за проникновения шлаков в поры изделий.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение термической стойкости и уменьшение диаметра канальных пор.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что содержание в шихте дисперсной плавленой алюмомагнезиальной шпинели (фракции менее 0,09 мм) обеспечивает хорошее спекание и формирование плотных межзеренных прослоек. Уменьшение диаметра канальных пор способствует созданию структурно-стабильных футеровок, позволяя избавиться от проникновения расплава шлаков 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 алюмомагнезиальной 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 шихта для изготовления масс и изделий для структурно-стабильных футеровок, включающая зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок и зернистую плавленую алюмомагнезиальную шпинель, дополнительно содержит дисперсную плавленую алюмомагнезиальную шпинель при следующем соотношении компонентов, мас. зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок 75-93, зернистая и дисперсная плавленая алюмомагнезиальная шпинель 7-25, при этом соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка составляет от 1,14 до 2,75, а соотношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагнезиальной шпинели составляет от 2,3 до 9,0. Кроме того, зернистая плавленая алюмомагнезиальная шпинель имеет разноосность кристаллов не менее 2,0.

Технология изготовления из предлагаемой шихты масс и изделий для структурно-стабильных футеровок заключается в следующем.

Зернистую плавленую алюмомагнезиальную шпинель фракции 3-0,09 мм и зернистый спеченный периклазовый порошок фракции 3-0,09 мм перемешивают в течение 1,5-3 мин в смесительных бегунах. Затем увлажняют раствором лигносульфанатов плотностью 1,22 г/см³ и добавляют дисперсную плавленую алюмомагнезиальную шпинель фракции менее 0,09 мм и дисперсный спеченный периклазовый порошок, также фракции менее 0,09 мм. Все это перемешивают в течение 3-5 мин, после чего из массы прессуют изделия при удельном давлении не менее 140 H/мм² и обжигают в туннельной печи с выдержкой в течение 4 ч при температуре 1650±20^oC.

Аналогичным образом приготавливают шихту и массу известного состава.

Зернистую шпинель с разноосностью кристаллов не менее 2,0 приготавливают плавкой алюмомагнезиальной шпинели в электродуговых рудно-термических печах (на блок, слив, выпуск), имеющих оптимальное соотношение диаметра ванны к диаметру распада электродов в условиях охлаждения изложниц и кожуха ванны. При этом создается градиент температур, обеспечивающий направленный рост кристаллов шпинели. Затем путем дробления кристаллов получают зерна шпинели с разноосностью не менее 2,0. Разноосность кристаллов алюмомагнезиальной шпинели оказывает влияние на прочность, так как препятствует растрескиванию при воздействии контрастных температур.

Составы приготовленных шихт приведены в табл. 1.

Затем определяют термостойкость, предел прочности при сжатии, открытую и канальную пористость, максимальный диаметр пор, коэффициент газопроницаемости, шлакоустойчивость и дополнительную линейную усадку.

Свойства изделий, приготовленных из соответствующих шихт, приведены в табл. 2.

Максимальный диаметр канальных пор определяют с помощью микроскопического исследования шлифов в отраженном свете. Шлакоустойчивость определяют по изменению объема углубления тигля. Определение остальных показателей качества изделий проводят согласно ГОСТов.

Диапазон граничных значений введения в шихту плавленой алюмомагнезиальной шпинели определен в результате лабораторных исследований.

При введении плавленой алюмомагнезиальной шпинели менее 7 мас. ее влияние на свойства огнеупорных изделий незначительно, а при содержании большем 25 мас. происходит ухудшение физико-керамических свойств изделий.

Содержание плавленой алюмомагнезиальной шпинели (зернистой и дисперсной) в шихте в количестве 7-25 мас. обеспечивает устойчивость футеровки к резкому повышению температуры, так как создает микроструктуру огнеупора, 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 алюмомагнезиальной шпинели, составляющее от 2,3 до 9,0, наряду с термостойкостью обеспечивает создание структуры, устойчивой к инфильтрации и шлаковой коррозии, благодаря низкой пористости, подтверждается и низким коэффициентом газопроницаемости, а также ввиду отсутствия дополнительной линейной усадки огнеупора, что обеспечивает высокую шлакоустойчивость огнеупора.

Соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка в диапазоне от 1,14 до 2,75 обеспечивает достаточную прочность межзеренной связи зернистого и дисперсного периклаза и наряду с процессами вторичного шпинелеобразования создает устойчивую к инфильтрации шлаков структуру.

Как видно из табл. 2, предлагаемая шихта имеет лучшие показатели по термической устойчивости в сравнении с огнеупором известного состава и значительно меньший диаметр канальных пор.

Применение огнеупоров из предлагаемой шихты позволит увеличить стойкость футеровок и продолжительность кампаний тепловых агрегатов, в частности сталеразливочных ковшей, и интенсифицировать технологические процессы в агрегатах черной и цветной металлургии, поскольку эти огнеупоры можно использовать как в зоне расплава металла, так и в зоне шлаков, а также сократить расход огнеупорных изделий и затраты на ремонты.

Использование: в наиболее изнашиваемых участках футеровок сталеразливочных ковшей, а также конвертеров, электропечей и других агрегатов черной и цветной металлургии. Сущность изобретения: шихта включает, в мас.%: зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок 75 - 93, зернистая и дисперсная плавленая алюмомагнезиальная шпинель 7 - 25, при этом соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка составляет от 1,14 до 2,75, а соотношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагнезиальной шпинели составляет от 2,3 до 9,0. Зернистая плавленая алюмомагнезиальная шпинель имеет разноосность кристаллов не менее 2,0. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Шихта для изготовления масс и изделий для структурно-стабильных футеровок, включающая зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок и зернистую плавленую алюмомагнезиальную шпинель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисперсную плавленую алюмомагнезиальную шпинель при следующем соотношении компонентов, мас.

Зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок 75 93
Зернистая и дисперсная плавленая алюмомагнезиальная шпинель 7 25
при этом отношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка составляет 1,4 2,75, а отношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагнезиальной шпинели составляет 2,3 9,0.