СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТОГО СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО ОГНЕУПОРА Российский патент 1998 года по МПК C04B35/103 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству огнеупоров для непрерывной разливки стали с использованием погружных сталеразливочных стаканов, а также стаканов дозаторов (на тракте промежуточный ковш - кристаллизатор) или теплозащитных труб (на тракте сталеразливочный ковш - промежуточный ковш).

Для рассматриваемой цели в России наибольшее применение находят кварцевые огнеупоры - на основе плавленого кварца [1, с.437]. Однако применительно к разливке стали с повышенным (более 0,8 - 1,0%) содержанием марганца кварцевые стаканы характеризуются пониженной стойкостью.

По отношению к марганцовистым сталям значительно более устойчивыми являются корундографитовые огнеупоры [1, с.437], которые особенного широко применяются в зарубежной металлургии, в частности в Японии [2]. Однако как производимые за рубежом, так и отечественные корундографитовые огнеупоры характеризуются существенными эксплуатационными недостатками - низкими термостойкостью и шлакоустойчивостью, а их рабочий канал зарастает при службе [1, 2] . Кроме того, производство этих огнеупоров связано с применением дорогостоящих изостатических прессов, сложной и дорогостоящей прессоснастки, с глазурованием и с высокотемпературным обжигом в специальных средах.

Целью настоящего изобретения является разработка способа изготовления сталеразливочного огнеупора, который бы одновременно характеризовался как повышенной термостойкостью, так и химической стойкостью при разливке сталей всех химических составов, а производство - без дорогостоящего и сложного оборудования.

Поставленная цель достигается как выбором нового состава исходного материала, так и технологией получения из него огнеупорных изделий. Известен способ изготовления сталеразливочных огнеупоров из высококонцентрированных керамических суспензий на основе высокоглиноземистого материала и заполнителя [3, с.41 - 43, 169 - 170, 249 - 250]. В соответствии с аналогом базовым материалом (или системой) для получения изделий является высококонцентрированная керамическая суспензия (влажность 11 - 14%) на основе высокоглиноземистого материала с содержанием 60 - 90% Al₂O₃ и полидисперсным зерновым составом при содержании в нем частиц с диаметром менее 5 мкм в диапазоне 20 - 45%. При получении исходных суспензий вводят разжижающие добавки и соблюдают основные принципы, необходимые при получении ВКВС [3]. Для создания термостойкой структуры материала в состав формовочной смеси вводят зернистый заполнитель на основе высокоглиноземистого материала (плавленый или спеченный муллит, шамот высокоглиноземистого состава) с размером частиц 0,1 - 5,0 мм и карбида кремния с размером частиц 0,05 - 0,5 мм. Общее содержание указанного заполнителя в массе (по сухому веществу) составляет 40 - 50%, т.е. содержание тонкодисперсной части, вводимой посредством ВКВС высокоглиноземистого состава, составляет 50 - 60%. Ввиду того, что заполнитель вводится в сухом виде, то влажность формовочной системы по сравнению с таковой для исходной суспензии понижается до 1-9%. Соотношение материалов в заполнителе составляет: высокоглиноземистый материал - 50 - 70%, карбид кремния 30 - 50%.

С учетом высокой теплопроводности SiC в составе материала он выполняет функции компонента, повышающего термостойкость изделия, а также его шлакоустойчивость.

Размер частиц заполнителя высокоглиноземистого компонента выбирают исходя из толщины формируемого изделия. Если для получения относительно тонкостенных погружных стаканов (толщина стенки 15 - 25 мм) применяют заполнитель фракции от 0,05 - 1 до 0,1 - 2 мм, то для толстостенных (50 - 80 мм) стаканов-дозаторов максимальный размер заполнителя может быть повышен до 3 - 5 мм.

Способ изготовления сталеразливочных огнеупоров предлагаемого состава состоит в следующем. Высокоглиноземистый материал подвергается мокрому помолу при соблюдении технологических параметров, позволяющих получить ВКВС. Для ускорения процесса допускается введение добавки SiO₂ в виде слива [4]. Полученная суспензия подвергается стабилизации посредством гравитационного механического перемешивания на протяжении не менее 8 - 24 часов. При этом посредством введения щелочных добавок может корректироваться значение pH суспензии. Максимальная текучесть при постоянной влажности достигается в интервале pH 9,8 - 10,4.

Заполнители в требуемом соотношении подвергаются смешиванию в смесителе (типа бетономешалки), затем при необходимости вводится слив центробежного литья и перемешивание осуществляют на протяжении 3 - 5 минут, после этого постепенно вводится суспензия и перемешивание продолжают на протяжении 5 - 10 минут.

Формование может осуществляться двумя способами: шликерным литьем в пористых (например гипсовых) формах и центробежным литьем в беспористых формах.

В зависимости от толщины формуемого изделия и влажности смеси продолжительность набора массы при шликерном литье составляет 4 - 8 часов, при центробежном 10 - 20 минут. При центробежном литье важным является скорость вращения формы, которая на первом этапе составляет 2 - 2,5 м/с, а в дальнейшем повышается до 6 - 8 м/с. После принятой продолжительности вращения форму разбирают, удаляют слив (тонкодисперсная суспензия с плотностью 1,870 - 2,0 г/см³) и после непродолжительной (5-10 мин) подсушки отливки в форме извлекаются. Полуфабрикат, полученный как шликерным, так и центробежным литьем, характеризуется после формования влажностью 4 - 6% и подвергается сушке при конечной температуре 100 - 120^oC. Высушенные изделия подвергают термообработке при конечной температуре 1000 - 1250^oC. В зависимости от исходного состава, характеристики заполнителя (наличие пор), режимов формования и термообработки материал в изделии характеризуется открытой пористостью 10 - 18%, пределом прочности при сжатии - 20 - 100 МПа. Для понижения теплопотерь и повышения термостойкости погружные сталеразливочные стаканы могут быть снабжены волокнистым теплозащитным покрытием (типа фетра).

Источники информации
1. Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. - М.: Металлургия, 1982, 192 с.

2. Очагова И.Г. Совершенствование глиноземграфитовых погружных стаканов для УНРС в Японии //Новости черной металлургии за рубежом. 1995, N 4, c. 150-159.

3. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны. -М.: Металлургия, 1990, 272 с.

4. Пивинский Ю.Е., Литовская Т.И., Волчек И.Б. и др. Изучение центробежного литья керамики. Основные параметры и закономерности процесса // Огнеупоры, 1991, N 11, c. 2-6.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству сталеразливочных изделий типа погружных стаканов и теплозащитных труб. Эти огнеупоры изготавливают на основе литейных систем, состоящих из высококонцентрированной суспензии на основе высокоглиноземистого материала (муллит, шамот с содержанием 60 - 9% Al₂O₃) и зернистого заполнителя из высокоглиноземистого материала с размером частиц 0,1 - 5 мм и карбида кремния с размером частиц 0,05 - 0,5 мм при соотношении тонкодисперсной части и заполнителя в пределах 50 - 60 и 40 - 50% соответственно. Соотношение же в заполнителе высокоглиноземистого материала и SiC составляет 50- 70 и 30 - 50% соответственно. Формирование осуществляют шликерным способом или центробежным методом при заданной скорости вращения формы. Изделия, термообработанные при 1000 - 1250^oC, характеризуются пористостью 10 - 18%, прочностью при сжатии 20 - 100 МПа, высокой химической устойчивостью при разливке стали. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления литого сталеразливочного огнеупора на основе высокоглиноземистого материала, включающий подготовку исходной литейной системы, содержащей тонкодисперсную часть из высококонцентрированной суспензии из высокоглиноземистого материала и зернистый заполнитель на основе высокоглиноземистого материала, формование методом шликерного литья в пористые формы или центробежным методом при окружной скорости вращения 2 - 2,5 м/с на начальном этапе с повышением ее до 6 - 8 м/с на конечном этапе с последующей сушкой и термообработкой, отличающийся тем, что используют формовочную систему с влажностью 7 - 9%, состоящую из высокоглиноземистого материала с содержанием 60 - 90% Al₂O₃ и содержащую 20 - 45% частиц с диаметром менее 5 мкм, и зернистый заполнитель, состоящий из высокоглиноземистого материала с размером частиц 0,1 - 5 мм и карбида кремния с размером частиц 0,05 - 0,5 мм, при следующем соотношении компонентов на сухое вещество, мас.%:
Тонкодисперсная часть - 50 - 60
Заполнитель - 40 - 50
при следующем соотношении компонентов в заполнителе, мас.%:
Высокоглиноземный материал - 50 - 70
Карбид кремния - 30 - 50
а термообработку проводят при 1000 - 1250^oC. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в исходную формовочную систему посредством слива от центробежного литья кварцевой керамики вводят высокодисперсное кварцевое стекло с размером частиц менее 5 мкм в количестве 10 - 20% на тонкодисперсную часть по сухому веществу.