ОГНЕУПОРНАЯ БЕТОННАЯ СМЕСЬ Российский патент 2005 года по МПК C04B35/66 C04B28/34 C04B111/20 

Изобретение относится к производству огнеупорных растворов для изготовления монолитных футеровок, например сталеразливочных ковшей, промежуточных ковшей и других агрегатов.

Известны огнеупорные бетонные смеси, включающие огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия, см. патент РФ №2206537, С 04 В 35/101, 35/66, 2003; а.с. СССР №673634, С 04 В 35/00, 1979; а.с. СССР №410000, С 04 В 35/18, 1974; а.с. СССР №1218631, С 04 В 35/66, 2000.

Наиболее близкой по числу общих существенных признаков следует считать бесцементную огнеупорную бетонную смесь по патенту РФ №2206537, С 04 В 35/101, 35/66, 2003. Она содержит корундовый или алюмомагниевый заполнитель и связующее в виде тонкомолотой смеси огнеупорного компонента того же состава, что и огнеупорный заполнитель, триполифосфата натрия и щавелевой кислоты.

Огнеупорный бетон, полученный из указанной огнеупорной бетонной смеси, имеет достаточно высокие термомеханические характеристики при ускоренном наборе прочности в процессе нагревания. Однако при контакте с расплавами металлов с температурой выше 1550-1570°С этот огнеупорный бетон не обладает требуемой металлоустойчивостью.

Изобретение направлено на получение огнеупорного бетона, работающего в контакте с высокотемпературными расплавами металлов.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в повышении устойчивости огнеупорного бетона к расплавам металлов.

Для обеспечения этого связующее дополнительно включает железосодержащий компонент с массовой долей оксида железа не менее 90% на прокаленное вещество и размером частиц не более 100 мкм в составе, мас.%:

Указанный огнеупорный компонент 75-90

Триполифосфат натрия 5-20

Указанный железосодержащий компонент 5-10

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Корундовый и/или алюмомагниевый заполнитель 50-80

Указанное связующее 20-50,

при этом содержание оксида кальция в огнеупорной бетонной смеси не превышает 1 мас.%.

Сущность изобретения заключается в том, что под действием высоких температур в огнеупоре образуются жидкоподвижные соединения, которые мигрируют к границе огнеупор - жидкий металл. В связи с этим в огнеупоре образуется приграничный слой с пористостью менее 5%, который препятствует проникновению металла в огнеупор.

Нами установлено, что содержание оксида кальция должно быть не более 1%. В противном случае происходит разрыхление огнеупора, что не приводит к образованию упомянутого пограничного слоя.

Если количество железосодержащего компонента будет менее 5 мас.% или массовая доля оксида железа будет менее 90 мас.% на прокаленное вещество, то затрудняется образование пограничного низкопористого слоя, что снижает металлоустойчивость огнеупора.

При увеличении количества железосодержащего компонента более 10 мас.% образуется избыток низкоплавких соединений, что снижает огнеупорность материала.

При размере частиц железосодержащего компонента более 100 мкм не происходит равномерного смешивания материала в связующем.

При содержании указанного связующего в огнеупорной бетонной смеси менее 20 мас.% снижается механическая прочность монолитной футеровки.

При увеличении содержания связующего более 50 мас.% происходит растрескивание футеровки в связи со спеканием тонкомолотой составляющей.

Железосодержащий компонент может быть выбран из ряда: технический оксид железа (Fе₂О₃), металлическое железо (Fе), обогащенный феррохромовый шлак, пыль с фильтров при производстве железорудных окатышей и т.д.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Для получения огнеупорной бетонной смеси использовали следующие исходные материалы:

- корунд фр. 5-0 мм с содержанием оксида алюминия не менее 97 мас.%;

- алюмомагниевая шпинель фр. 5-0 мм с содержанием оксида алюминия 72 мас.% и оксида магния 26 мас.%;

- триполифосфат натрия по ГОСТ 3447.2-91 в виде порошка фр. менее 1 мм;

- технический оксид железа (Fе₂О₃, 98%) в виде порошка размером частиц менее 65 мкм;

- пыль с фильтров при производстве железорудных окатышей (Fе₂О₃, 91%) со средним размером частиц не более 50 мкм;

- щавелевая кислота в виде порошка фр. менее 1 мм (относится к прототипу).

Конкретные составы огнеупорных бетонных смесей приведены в таблице.

Для получения связующего в шаровую мельницу одновременно загружали в заявленных соотношениях огнеупорный компонент (корунд или алюмомагниевую шпинель), триполифосфат натрия и железосодержащий компонент (технический оксид железа или пыль с фильтров при производстве железорудных окатышей).

Совместный сухой помол компонентов производили до получения тонкомолотой смеси с размером частиц не более 50 мкм.

Для получения огнеупорной бетонной смеси огнеупорный заполнитель (корунд или алюмомагниевую шпинель) равномерно перемешивали с полученным связующим в заявленных соотношениях. Содержание оксида кальция в смеси составило 0,9%.

Огнеупорный бетонный раствор приготовляли по месту изготовления футеровки сталевыпускного желоба. Для этого в огнеупорную бетонную смесь добавляли 6 мас.% воды сверх 100% и тщательно перемешивали. Бетонную массу заливали в зазор между шаблоном и арматурным слоем желоба. Футеровку сушили с помощью газовой горелки, а после удаления шаблона термообрабатывали до 1000°С со скоростью подъема температуры 100°/ч. Температура проходящего через желоб металла составляла 1570°С.

Свойства огнеупорных бетонных смесей, определенные на образцах, приведены в таблице.

Определяли внешний вид и следующие показатели образцов: предел прочности при сжатии по ГОСТ 8462-85, открытую пористость по ГОСТ 4071.1-94. Устойчивость образцов к расплаву металла (сталь марки 3сп) определяли визуально по глубине пропитки металла в огнеупор (по шлифу).

Как видно из таблицы, характеристики и пористость предложенной смеси и прототипа близки. Однако металлоустойчивость предложенной смеси значительно выше.

Таким образом, использование патентуемых составов огнеупорной бетонной смеси позволяет применять их для футеровок металлургических агрегатов, работающих при контакте с расплавленным металлом при обеспечении высоких термомеханических характеристик.

Составы и свойства огнеупорных бетонных смесей 
Составы, мас.%Предел прочности при сжатии (мПа)Открытая пористость, %Металлоустойчивость (глубина пропитки, мм)1. Корунд70   Связующее30   (корунд85   ТПФН882146технический оксид железа)7   2. Алюмомагниевая шпинель55   Связующее4584155(алюмомагниевая шпинель75   ТПФН15   технический оксид железа)10   3. Алюмомагниевая шпинель50   Корунд25   Связующее2590135(алюмомагниевая шпинель50   корунд25   ТПФН18   пыль с фильтров при производстве железо рудных окатышей)7   4. (прототип) Корунд70   Связующее30   (корунд95611723ТПФН4   щавелевая кислота)1   

ТПФН – триполифосфат натрия.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности. Огнеупорная бетонная смесь включает корундовый и/или алюмомагниевый заполнитель и связующее в виде тонкомолотой смеси огнеупорного компонента того же состава, что и заполнитель, и триполифосфата натрия, которое дополнительно включает железосодержащий компонент с массовой долей оксида железа не менее 90% на прокаленное вещество и размером частиц не более 100 мкм в составе, мас.%: указанный огнеупорный компонент 75-90, триполифосфат натрия 5-20, указанный железосодержащий компонент 5-10, при следующем соотношении компонентов, мас.%: корундовый и/или алюмомагниевый заполнитель 50-80, указанное связующее 20-50. При этом содержание оксида кальция в огнеупорной бетонной смеси не превышает 1 мас.%. Технический результат - высокая металлоустойчивость при работе в контакте с расплавленным металлом. 1 табл.

Огнеупорная бетонная смесь, включающая корундовый и/или алюмомагниевый заполнитель и связующее в виде тонкомолотой смеси огнеупорного компонента того же состава, что и заполнитель, и триполифосфата натрия, отличающаяся тем, что связующее дополнительно включает железосодержащий компонент с массовой долей оксида железа не менее 90% на прокаленное вещество и размером частиц не более 100 мкм в составе, мас.%:

Указанный огнеупорный компонент 75-90

Триполифосфат натрия 5-20

Указанный железосодержащий компонент 5-10

при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Корундовый и/или алюмомагниевый заполнитель 50-80

Указанное связующее 20-50,

при этом содержание оксида кальция в огнеупорной бетонной смеси не превышает 1 мас.%.