ОГНЕУПОРНАЯ ТОРКРЕТ-МАССА Российский патент 2006 года по МПК C04B35/66 C04B35/80 C04B35/43 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, преимущественно к огнеупорным торкрет-массам для расходуемой футеровки промежуточного ковша МНЛЗ.

Известны огнеупорные торкрет-массы с периклазсодержащим заполнителем и связующим, например, изобретения по а.с. СССР №1616881 С 04 В 35/04, 1990 [1]; патентам РФ №2155733 С 04 В 35/043, 2000 [2], №2159219 С 04 В 35/043, 2000 [3]; патентам DE 10202964 С 08 К 5/10, С 04 В 35/622, 2003 [4]; ЕР 0758632 С 04 В 35/66, 1997 [5].

По совокупности общих существенных признаков наиболее близкой к патентуемой является торкрет-масса по патенту ЕР 0758632, С 04 В 35/66, 1997 [5]. Она содержит, мас.%: периклазсодержащий заполнитель - основа, органическое волокно 0,01-0,5, органическое полимерное связующее 2-10 в виде смеси пека и фенолформальдегидной смолы.

Недостатками данной массы являются: оползание массы при нанесении торкрет-слоя толщиной более 30 мм, спекание с футеровкой в процессе службы, повышенная теплопроводность. Перечисленные недостатки не обеспечивают эффективную теплозащиту рабочей футеровки промковша в службе и хорошую стойкость торкрет-покрытия.

Задачей настоящего изобретения является создание прочной, стойкой торкрет-массы, не оползающей при нанесении слоем до 65 мм и хорошими теплоизоляционными свойствами. Технический результат состоит в повышении пористости, снижении теплопроводности, повышении механической прочности и адгезии при нанесении, отсутствии прочного спекания торкрет-массы с поверхностью арматурного слоя в связи с меньшим коксованием, более легкого удаления скрапа без разрушения целостности арматурной футеровки, возможность наненесения утолщенного расходуемого рабочего торкрет-слоя за счет удерживания волокон связующим и создания внутреннего армирующего каркаса.

Для достижения этого согласно п.1 формулы изобретения огнеупорная масса дополнительно содержит неорганическое волокно и органическое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: органическое волокно 0,1-1,0; неорганическое волокно 0,1-0,4; указанное связующее 2,0-5,0; периклазсодержащий заполнитель - остальное.

Сущность изобретения состоит в том, что органическое волокно обеспечивает равномерное удаление влаги из торкрет-покрытия при сушке, исключая образование микротрещин и шелушение при разогреве ковша, и придает торкрет-покрытию теплоизоляционные свойства за счет образования мелкопористой структуры после выгорания волокон. Неорганическое волокно препятствует оползанию торкрет-покрытия за счет создания внутреннего армирующего каркаса, позволяет увеличивать толщину нанесения до 65 мм и уменьшает усадку торкрет-покрытия при сушке. Тонкая дисперсность неорганического волокна и рыхлая структура поверхности благоприятствуют механическому закреплению волокон в полимерных цепях связующего при каогуляции его частиц, в результате чего образуется прочный армирующий каркас. Для усиления этого эффекта замасливатель неорганического волокна должен быть совместимым с молекулами полимерного связующего и не создавать межмолекулярную разделительную фазу. Таким замасливателем может быть, например, крахмал или парафин.

Полимерное связующее с пластификатором на основе сложного эфира, применяющееся в торкрет-массе, представляет собой синтезированный полимер, растворимый в воде. При обезвоживании раствора связующего во время сушки торкрет-покрытия молекулы полимера сливаются и формируют полимерные пленки. Эти пленки на границе раздела материалов служат клеем, обеспечивающим повышенное сцепление торкрет-массы с поверхностью рабочей футеровки промковша.

При введении в состав торкрет-массы менее 0,1 мас.% органического волокна не достигаются показатели пористости и теплопроводности. Введение органического волокна более 1,0 мас.% приводит к забиванию мундштука торкрет-машины и значительному снижению механической прочности торкрет-покрытия при температуре 800-1000°С из-за повышенной пористости.

При введении в состав торкрет-массы менее 0,1 мас.% неорганического волокна не формируется упрочняющий каркас и происходит частичное оползание покрытия при толстом слое. Введение неорганического волокна более 0,5 мас.% вызывает зависание массы в бункере торкрет-машины и образование в службе излишнего количества легкоплавких соединений, что влечет повышенное проникновение шлака и металла в торкрет-покрытие.

В качестве органического волокна могут использоваться целлюлозные и/или древесные волокна, а в качестве неорганического - базальтовое и/или каолиновое, и/или стекловолокно.

В качестве периклазсодержащего заполнителя может использоваться, например, плавленый или спеченный периклаз, а также обожженный дунит или их смеси.

В соответствии с п.2 формулы изобретения торкрет-масса дополнительно содержит триполифосфат натрия и фенолформальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

органическое волокно0,1-1,0неорганическое волокно0,1-0,4указанное связующее2,0-5,0триполифосфат натрия0,5-4,0фенолформальдегидная смола0,2-2,0периклазсодержащий заполнительостальное

Дополнительное введение в торкрет-массу совместно с полимерным связующим, органическим и неорганическим волокном триполифосфата натрия и фенолформальдегидной смолы позволяет снизить водопотребление, усилить адгезию и значительно увеличить механическую прочность торкрет-покрытия в интервале низких и высоких температур. В качестве фенолформальдегидной смолы могут применяться порошкообразные резольные и новолачные смолы, например бакелитовая смола или фенолформальдегидное связующее типа СФП.

Введение в состав торкрет-массы триполифосфата натрия менее 0,5 мас.% и фенолформальдегидной смолы менее 0,2 мас.% недостаточно для существенного повышения механической прочности, а введение их более 4,0 и 2,0 мас.% соответственно увеличивает содержание щелочей в массе и ухудшает экологическую безопасность применения торкрет-массы.

Огнеупорную торкрет-массу получают следующим образом.

Применяемые материалы: спеченный периклаз с содержанием MgO 97,5 мас.%, органическое волокно - вата целлюлозная (ТУ 5768-001-24365670-2001), неорганическое волокно - нить базальтовая рубленая (ТУ 5952-034-00204949-95), дунит обожженный (ТУ 14-8-169-75), триполифосфат натрия (ТУ 48-0328-25-94), смола фенолформальдегидная (ТУ 2257-241-00203447-97), смола бакелитовая порошкообразная, полимерное связующее марки LITHOPIX ST5 с пластификатором на основе сложного эфира (карбоновой кислоты) в виде водорастворимого порошка полимера (диспергированного полиакрилата) фирмы ZSCHIMMER&SCHWARZ GMBH&СО (DE), разжижитель (для прототипа) - пластификатор С-3 (ТУ 2481-001-51831493-00).

Для получения огнеупорной массы использовали указанные компоненты в количествах, приведенных в формуле изобретения. Компоненты дозируются, загружаются в смеситель, перемешиваются в сухом состоянии, затем смесь выгружается и расфасовывается в мягкие контейнеры с полиэтиленовым вкладышем. Перед торкретированием к смеси добавляется вода в количестве 20-25 мас.% и масса перемешивается.

Составы и свойства огнеупорной торкрет-массы приведены в таблице.

Как видно из таблицы, патентуемая масса обладает большей пористостью, значительно меньшей теплопроводностью и более высокой механической прочностью. Стойкость созданной торкрет-массы в промышленных испытаниях составила восемь плавок.

Определение показателей свойств огнеупорной массы проводили:

- предел прочности при сжатии по ГОСТ 4071.1-94;

- теплопроводность по ГОСТ 12170-85.

Источники информации

1. А.с. СССР №1616881 С 04 В 35/04, 1990.

2. Патент РФ №2155733 С 04 В 35/043, 2000.

3. Патент РФ №2159219 С 04 В 35/043, 2000.

4. Патент DE 10202964 С 08 К 5/10, С 04 В 35/622, 2003.

Огнеупорная торкрет-масса (ОТМ) предназначена преимущественно для расходуемой футеровки промежуточного ковша для машин непрерывного литья заготовок. ОТМ содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: органическое волокно 0,1-1,0, неорганическое волокно 0,1-0,4, полимерное связующее с пластификатором на основе сложного эфира 2,0-5,0, периклазсодержащий заполнитель - остальное. ОТМ может также содержать 0,5-4,0 мас.% триполифосфата натрия и 0,2-2,0 мас.% фенолформальдегидной смолы. Технический результат изобретения - повышение пористости, снижение теплопроводности, повышение механической прочности и адгезии при нанесении, улучшение эксплуатационных свойств, а также возможность нанесения утолщенного слоя торкрет-массы. 1 з.п ф-лы, 1 табл.

1. Огнеупорная торкрет-масса, включающая периклазсодержащий заполнитель, органическое волокно и органическое связующее, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит неорганическое волокно, а в качестве органического связующего - полимерное связующее с пластификатором на основе сложного эфира при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Органическое волокно0,1-1,0Неорганическое волокно0,1-0,4Указанное связующее2,0-5,0Периклазсодержащий заполнительОстальное

Органическое волокно0,1-1,0Неорганическое волокно0,1-0,4Указанное связующее2,0-5,0Триполифосфат натрия0,5-4,0Фенолформальдегидная смола0,2-2,0Периклазсодержащий заполнительОстальное