ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ ФУТЕРОВКИ ЖЕЛОБОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ Российский патент 2006 года по МПК C04B35/66 C04B35/101 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для футеровки желобов доменных печей.

Известны огнеупорные массы для футеровки желобов доменных печей (далее - огнеупорные массы) на основе алюмосодержащего огнеупорного заполнителя, карбида кремния и каменноугольного пека, например, огнеупорные массы по А.С. Народной республики Болгарии №43600, кл. С 04 В 35/68, опубл. 15.07.1988, 6 с. [1]; патентам РФ №2140407 С 04 В 35/66, 1999 [2]; №2189955 С 04 В 35/528, С 04 В 35/66, 2002 [3]; №2153480 С 04 В 35/101, С 04 В 35/18, 2000 [4]; №2135428 С 04 В 33/22, С 04 В 35/66, 1999 [5].

По совокупности общих существенных признаков наиболее близкой к патентуемой является набивная огнеупорная масса по А.С. Народной республики Болгарии №43600, кл. С 04 В 35/68, опубл. 15.07.1988, 6 с. [1];

Она содержит, мас.%: карбид кремния 8-20, каменноугольный пек 2-8, алюминатный цемент 0,1-7, реакционноспособный оксид алюминия 3-10, порошкообразный алюминий 0,05-0,3, полифосфат натрия или гексаметафосфат натрия 0,05-3, корундсодержащий заполнитель - 50-90 и воду в количестве, необходимом для вибрационного формования.

Недостатком данной огнеупорной массы при применении в желобе доменной печи является низкая механическая прочность в момент начала разливки чугуна, ведущая к смыву поверхностного слоя, повышенной пропитке футеровки металлом вследствие этого и низкой стойкости. Это связано с тем, что выпуск металла начинается при разогреве футеровки желоба до 1000°С, при этой температуре разупрочняется связка - алюминатный цемент, а муллитокорундовая матрица, обеспечивающая прочность, еще не образована, так как для спекания оксидов алюминия и кремния требуется температура выше 1300°С.

Задачей настоящего изобретения является создание массы повышенной стойкости.

Технический результат состоит в увеличении механической прочности и стойкости огнеупорной массы в службе.

Для достижения этого согласно формулы изобретения огнеупорная масса содержит кальцийалюминатный цемент, в качестве дефлокулянта - диспергирующие глиноземы, а в качестве корундсодержащего заполнителя - отмагниченный электроплавленый корунд фракции до 6 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

карбид кремния21-28каменноугольный пек2-4кальцийалюминатный цемент4-6реактивный глинозем5-10диспергирующие глиноземы0,8-1,2вода4,0-4,5отмагниченный электроплавленый корунд фр. до 6 ммостальное

Сущность изобретения состоит в том, что комплекс введенных компонентов: кальцийалюминатного цемента, реактивного глинозема, дефлокулянта и отмагниченного электроплавленого корунда фракции до 6 мм позволяет достичь технического результата. Кальцийалюминатный цемент, имея высокую химическую активность, в сочетании с реактивным глиноземом и указанным дефлокулянтом хорошо уплотняет структуру и обеспечивает быстрый набор механической прочности после заливки массы в опалубку за счет возникновения экзотермической реакции. Диспергирующие глиноземы придают огнеупорной массе текучесть при минимальной влажности, подавляя агломерацию тонких частиц, и одновременно регулируют экзотермический процесс и скорость твердения.

Реактивный глинозем дополнительно активизирует спекание массы при температуре свыше 800°С в плотный черепок с высокой механической прочностью и к моменту разливки металла футеровка имеет достаточно прочную корундовую матрицу, устойчивую к размыванию.

Введение кальцийалюминатного цемента и дефлокулянта уменьшает также водопотребление огнеупорной массы, что позволяет сократить время сушки и минимизировать пористость.

Введение в огнеупорную массу кальцийалюминатного цемента менее заявленного нижнего предела не обеспечивает быстрого твердения массы и достаточной механической прочности к моменту снятия опалубки.

Введение в огнеупорную массу кальцийалюминатного цемента более заявленного верхнего предела разупрочняет массу при температуре свыше 800°С за счет образования легкоплавких фаз.

Диспергирующие глиноземы - это химически модифицированные реактивные глиноземы. Они представлен двумя видами, один из которых подавляет агломерацию тонких частиц и замедляет твердение цемента (замедлитель), а другой - ускоряет его (ускоритель). Оба вида диспергирующего глинозема необходимо вводить совместно. Отдельное введение замедлителя не оказывает влияния на скорость твердения огнеупорной массы, а отдельное введение ускорителя ведет к быстрому комкованию массы. Оптимальное соотношение в смеси ускорителя и замедлителя в количестве от 1:3 до 3:1 подобрано опытным путем и в каждом конкретном случае устанавливается с учетом температуры окружающей среды во время заливки желоба позволяя регулировать скорость твердения массы.

Введение в огнеупорную массу дефлокулянта менее заявленных нижних пределов не обеспечивает хорошей текучести массы, а введение более заявленных верхних пределов увеличивает время ее твердения.

В соответствии с формулой изобретения предлагаемая огнеупорная масса содержит в качестве корундсодержащего заполнителя отмагниченный электроплавленый корунд фракции до 6 мм. Отмагниченный и укрупненный зерновой состав заполнителя способствует повышению стойкости массы за счет исключения вредной примеси - намола металлического железа, взаимодействующего со шлаком при относительно низких температурах с образованием легкоплавких соединений. Ограничение верхнего предела фракцией 6 мм способствует достижению высокой плотности укладки зерен огнеупорного заполнителя и хорошей текучести массы при минимальном содержании воды.

Изобретение поясняется примером получения огнеупорной массы для футеровки желобов доменных печей.

Применяемые материалы: карбид кремния (ГОСТ 26327-84), каменноугольный пек (ГОСТ 1038-75), кальцийалюминатный цемент (Al₂O₃ 73 мас.%), реактивный глинозем (Al₂O₃ 99,8 мас.%), дефлокулянт - смесь диспергирующих глиноземов (ускоритель: замедлитель) в соотношении 3:1 (Al₂О₃ 76 и 80 мас.% соответственно), отмагниченный электроплавленый корунд фракции до 6 мм (Al₂O₃ 98 мас.%, Fe₂O₃ 0,15 мас.%).

Для получения огнеупорной массы использовали указанные компоненты в количествах, приведенных в формуле изобретения.

Компоненты, кроме кальцийалюминатного цемента и дефлокулянта, дозируются, загружаются в смеситель и смешиваются. Масса из смесителя выгружается в мягкие контейнеры типа МКР с полиэтиленовым вкладышем и герметично упаковывается. Кальцийалюминатный цемент, смесь диспергирующих глиноземов и вода вводятся в огнеупорную массу непосредственно перед началом заливки желоба.

Хорошая текучесть предложенной массы позволяет укладывать ее методом виброналивки, что обеспечивает равномерное уплотнение на всех участках желоба и повышает стойкость футеровки.

Примеры составов и свойства огнеупорной массы приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предложенная огнеупорная масса обладает повышенной механической прочностью при 1000°С и более высокой стойкостью по сравнению с прототипом (прогнозируемыми показателями).

В ходе промышленных испытаний разработанной массы на доменной печи №10 ОАО «ММК» через желоб было пропущено 167 тыс.т чугуна без промежуточных ремонтов, что на двадцать процентов превышает стойкость применяемой футеровки из высокоглиноземистой виброуплотняемой массы на связке ВСВС боксита (средний удельный расход массы 0,178 и 0,224 кг/т чугуна соответственно).

Таким образом, создана виброналивная огнеупорная масса повышенной стойкости для футеровки доменных желобов, что подтвердили результаты промышленных испытаний.

Источники информации

1. BG 43600, кл. С 04 В 35/68, опубл. 15.07.1988.

2. RU 2140407 С 04 В 35/66, 1999.

3. RU 2189955 С 04 В 3 5/528, С 04 В 35/66, 2002.

4. RU 2153480 С 04 В 35/101, С 04 В 35/18, 2000.

5. RU 2135428 С 04 В 33/22, С 04 В 35/66, 1999.

Таблица
Составы и свойства огнеупорных массМассаСодержание компонентов, мас. %Предел прочности при сжатии, МПа, после обжига при t°CПористость открытая, %, после обжига при t°CУдельн. расход массы на 1 т чугунаэлектрокорундкарбид кремниякаменноугольный пеккальций-алюминатный цементреактивный глиноземглина огнеупорнаяаморфный SiO₂дефлокулянтNa гексаметафосфатAl порошкообразныйвода100014001450100014001450167,221245--0.8--5,53045-18,718,4-0,165259,025357--1,0--5,33550-19,018,8-0,175350,8284610--1,2--5,23547-18,318.0-0,19462,1231,54,58--0,9--5,03550-19,018,5-0,18прототип66**1632 алюминатный цемент733-0,060,1625*-35--170,224 применяемой массы- * - прогнозируемый показатель
- ** - неотмагниченный корунд
- вода в составах - сверх 100%

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для футеровки желобов доменных печей. Огнеупорная масса содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: карбид кремния 21-28, каменноугольный пек 2-4, кальцийалюминатный цемент 4-6, реактивный глинозем 5-10, дефлокулянт 0,8-1,2, вода 4,0-4,5 и огнеупорный заполнитель - остальное. В качестве дефлокулянта используют химически модифицированные реактивные глиноземы - диспергирующие глинозёмы. В качестве огнеупорного заполнителя масса содержит электроплавленый корунд крупностью 0-6 мм, отмагниченный от металлических включений. Технический результат изобретения - огнеупорная масса имеет быстрое твердение после укладки, низкую пористость, высокую механическую прочность и огнеупорность, повышенную стойкость. Хорошая текучесть позволяет укладывать ее методом виброналивки. 1 табл.

Огнеупорная масса для футеровки желобов доменных печей, включающая корундсодержащий заполнитель, карбид кремния, каменноугольный пек, алюминатный цемент, реактивный глинозем, дефлокулянт и воду, отличающаяся тем, что она содержит кальцийалюминатный цемент, в качестве дефлокулянта - диспергирующие глиноземы, а в качестве корундсодержащего заполнителя - отмагниченный электроплавленый корунд фракции до 6 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид кремния 21-28Каменноугольный пек 2-4Кальцийалюминатный цемент 4-6Реактивный глинозем 5-10Диспергирующие глиноземы 0,8-1,2Вода 4,0-4,5Отмагниченный электроплавленый корунд фр. до 6 ммОстальное