ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛИДНЫЙ ОГНЕУПОР Российский патент 2009 года по МПК C04B35/47 

Описание патента на изобретение RU2348592C2

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству периклазошпинелидных материалов, предназначенных для футеровок агрегатов внепечной обработки стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме с агрессивной средой.

Известен периклазошпинелидный огнеупор (выпускается в ОАО «Комбинат «Магнезит» по ТИ 200-0-45-89), который готовят из шихты следующего состава, мас.%:

Плавленый периклазохромитОсноваХромит10-15Дисперсный плавленый периклаз25-35

При этом плавленый периклазохромит содержит, мас.%: SiO2 - 0,89; Al2О3 - 1,99; Cr2О3 - 9,53; CaO - 0,68; MgO - 82,45; Fe2О3 - 4,14, а дисперсный плавленый периклаз получают помолом до удельной поверхности 0,8-1,1 м2/г.

Недостатком данного технического решения является то, что огнеупор имеет невысокую стойкость к агрессивному воздействию расплавов стали и шлаков. При указанном соотношении компонентов огнеупорные изделия обладают низкой прочностью и высокой теплопроводностью, в результате чего при эксплуатации огнеупорные изделия пропитываются расплавами металла и шлака и размываются.

Известен огнеупор (а.с. СССР №494370, кл. С04В 35/02, заявл. 12.05.74 г.), содержащий, мас.%:

Хромит10-20Плавленый хромомагнезит25-30Плавленый магнезитохромит60-65

Плавленый магнезитохромитовый порошок содержит, мас.%: SiO2 - 1,1; Al2О3 - 2,2; Cr2О3 - 7,8; CaO - 1,4; MgO - 84,7; FeO - 4,4, а плавленый хромомагнезит содержит, мас.%: SiO2 - 1,3; Al2О3 - 5,5; Cr2О3 - 28,2; CaO - 1,0; MgO - 56,9; FeO - 8,6. Плавленый хромомагнезит применяют в качестве дисперсной составляющей.

Введение в состав шихты дисперсного плавленого хромомагнезитового порошка приводит к образованию фрагментальной микротрещиноватой с развитой канальной пористостью микроструктуры огнеупора, высокой термической стойкости и прочности изделий.

Однако стойкость указанного огнеупора к воздействию расплавов стали и шлака недостаточна: он пропитывается металлом и шлаком, смывается или скалывается.

Наиболее близким по составу к предлагаемому периклазошпинелидному огнеупору является огнеупор (а.с. СССР №564291, кл. С04В 35/02, заявл. 13.10.75 г.), полученный из массы, мас.%:

Плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 5-3 мм40Плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 3-1 мм25Плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 1-0 мм15Плавленый хромомагнезитовый тонкомолотый порошок20

Химический состав плавленых материалов: наполнителя, мас.%: SiO2 - 1,12; Al2О3 - 1,98; Cr2O3 - 9,52; CaO - 1,28; MgO - 81,81; FeO - 4,29; хромомагнезитового тонкомолотого порошка, мас.%: SiO2 - 1,20; Al2О3 - 5,64; Cr2O3 - 27,59; CaO - 0,7; MgO - 54,92; FeO - 9,69.

Огнеупорным изделиям из известной шихты присущи существенные недостатки: ползучесть, невысокая высокотемпературная прочность и высокая теплопроводность.

Цель предлагаемого технического решения - повышение высокотемпературной прочности периклазошпинелидных огнеупоров, снижение теплопроводности, повышение устойчивости к воздействию расплавов стали и шлака.

Для достижения указанного технического эффекта предлагаемый периклазошпинелидный огнеупор, включающий плавленый зернистый хромсодержащий наполнитель и дисперсный периклазовый порошок, содержит в качестве плавленого хромсодержащего наполнителя плавленый хромитопериклаз при массовом отношении 2,5-5,0 и 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0, а в качестве дисперсного периклазового порошка плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,2-2,5 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Плавленый хромитопериклазОсноваДисперсный плавленый периклаз15-30

Использование заявляемого соотношения компонентов обеспечивает формирование микроструктуры огнеупора с высокой долей непосредственного сопряжения высокоогнеупорных фаз, с низкой теплопроводностью, устойчивого к воздействию расплавов стали и шлака.

Применение дисперсного плавленого периклаза с удельной поверхностью 1,2-2,5 м2/г позволяет получить мелкопористую структуру, предотвращающую проникновение металло-шлакового расплава в поры.

Применение в качестве наполнителя плавленого хромитопериклаза при соотношении 2,5-5,0 и 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0 обеспечивает высокотемпературную прочность огнеупора, сдерживает перерождение огнеупора и деградацию свойств в условиях эксплуатации.

Плавленый хромитопериклаз с заданными массовыми отношениями оксидов , , модулем крупности и предельным размером зерен получают плавкой «на блок» смеси периклаза и хромита, дроблением плавленого материала и последующим высевом из него фракции менее 6 мм. При несоответствии модуля крупности порошок подвергают повторной классификации или добавляют определенные классы зерен.

Соотношения оксидов в плавленом хромитопериклазе 2,5-5,0 и 1,10-0,20 обеспечивают активную спекаемость образующегося твердого раствора хромшпинелида в периклазе и равномерное распределение продуктов распада твердого раствора в периклазовой матрице при охлаждении, что способствует повышению высокотемпературной прочности изделий.

Модуль крупности плавленого хромитопериклаза должен находиться в пределах 2,0-4,0. При использовании порошка с модулем крупности <2,0 или > 4,0 формируется структура огнеупора с повышенной открытой пористостью и низкой устойчивостью к капиллярной пропитке металлошлаковым расплавом, что влияет на эрозионную и коррозионную устойчивость огнеупоров в процессе эксплуатации.

Дисперсный плавленый периклаз с удельной поверхностью (1,2-2,5 м2/г) получают в помольных агрегатах.

Удельная поверхность дисперсного плавленого периклаза должна быть не менее 1,2 м2/г и не более 2,5 м2/г. Использование материала с удельной поверхностью <1,2 и >2,5 м2/г приводит к увеличению количества и размера пор и, как следствие, активному проникновению металлошлакового расплава в поры, вымыванию и скалыванию огнеупора в процессе эксплуатации.

Примеры

Приготовление масс (табл. 1) производили следующим образом: зернистые порошки плавленого хромитопериклаза загружали в смеситель, перемешивали с раствором лигносульфонатов технических, затем вводили дисперсный плавленый периклаз. Перемешивание продолжали до получения гомогенной смеси.

Приготовление массы состава прототипа производили аналогичным образом.

Из приготовленных масс прессовали огнеупорные изделия при удельном давлении 150 Н/мм2 и термообрабатывали при температуре 120°С.

Термообработанные образцы подвергали обжигу при 1850°С в течение 3 часов.

Термический коэффициент линейного расширения образцов определяли при 1400°С в окислительной среде.

Предел прочности при изгибе образцов определяли при 1400°С в окислительной среде.

Теплопроводность образцов определяли при 1400°С в окислительной среде.

Эрозионную устойчивость оценивали по величине потери массы образцов после вращения их в расплаве металлургического шлака с основностью (CaO/SiO2) 2,8 при 1600°С.

Свойства образцов заявленных составов и прототипа приведены в табл. 2, из которой видно, что предлагаемый состав (2) имеет более высокие показатели свойств.

Применение предлагамых периклазошпинелидных огнеупоров позволит увеличить стойкость футеровок и продолжительность компании, в частности установок вакуумирования стали, а также интенсифицировать технологические процессы в агрегатах черной металлургии, т.к. при их использовании снижаются удельный расход огнеупоров и затраты на ремонт.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает существенной новизной, полезностью и технически осуществимо.

Таблица 1Состав шихтКомпонентыСостав, мас.%Прототип12345678910111213Плавленый хромитопериклаз* с модулем крупности 1,8-----80------65-Плавленый хромитопериклаз* с модулем крупности 3,18080809065---------Плавленый хромитопериклаз* с модулем крупности 4,2------80----65--Плавленый хромитопериклаз** с модулем крупности 3,2-------80------Плавленый хромитопериклаз*** с модулем крупности 3,2--------806590--80Плавленый периклаз с удельной поверхностью 0,8 м220----------3535-Плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,5 м2-20-103520202020-----Плавленый периклаз с удельной поверхностью 2,5 м2--20------3510---Дисперсный плавленый хромитопериклаз-------------20* Массовое отношение и ** Массовое отношение и *** Массовое отношение и

Таблица 2Физико-технические свойства огнеупоровНаименование свойствСостав, мас. %Прототип12345678910111213Термический коэффициент линейного расширения при 1400°С, относительное удлинение ΔL/L·10311,311,510,89,410,311,311,110,19,98,810,49,910,29,9Эрозионная устойчивость, %10,48,513,114,613,810,213,515,915,817,420,218,018,627,7Предел прочности при изгибе при 1400°С, Н/мм28,09,57.46,07,29,18,76,86,55,73,45,65,23,1Теплопроводность при 1400°С, Вт/м·К3,102,973,273,103,043,153,203,133,053,143,153,143,103,50

Похожие патенты RU2348592C2

название год авторы номер документа
Хромитопериклазовый огнеупор 2016
  • Аксельрод Лев Моисеевич
  • Турчин Максим Юрьевич
  • Ерошин Михаил Александрович
  • Ярушина Татьяна Викторовна
  • Жильцова Анастасия Германовна
RU2634140C1
ХРОМИТОПЕРИКЛАЗОВЫЙ ОГНЕУПОР 2019
  • Ярушина Татьяна Викторовна
  • Турчин Максим Юрьевич
  • Ерошин Михаил Александрович
  • Лаптев Александр Павлович
RU2708926C1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛИДНЫХ ОГНЕУПОРОВ 2014
  • Аксельрод Лев Моисеевич
  • Шаров Максим Борисович
  • Пицик Ольга Николаевна
  • Найман Дмитрий Александрович
RU2570176C1
ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛИДНЫЙ ОГНЕУПОР 2015
  • Аксельрод Лев Моисеевич
  • Устинов Виталий Александрович
  • Пицик Ольга Николаевна
  • Марясев Игорь Геннадьевич
  • Найман Дмитрий Александрович
RU2623760C2
Состав для изготовления периклазошпинельных огнеупоров 2016
  • Аксельрод Лев Моисеевич
  • Турчин Максим Юрьевич
  • Ерошин Михаил Александрович
  • Пицик Ольга Николаевна
  • Найман Дмитрий Александрович
RU2634142C1
ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛИДНЫЙ ОГНЕУПОР 1999
  • Савченко Ю.И.
  • Шубин В.И.
RU2142926C1
Шпинельсодержащий карбонированный огнеупор 2002
  • Шатилов О.Ф.
  • Баранов А.П.
  • Коптелов В.Н.
  • Ярушина Т.В.
  • Спесивцев С.В.
RU2223246C2
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2010
  • Коростелёв Сергей Павлович
  • Дунаев Владимир Валериевич
  • Сырескин Сергей Николаевич
  • Реан Ашот Александрович
  • Одегов Сергей Юрьевич
  • Аксельрод Лев Моисеевич
  • Таратухин Григорий Владимирович
  • Ненашев Евгений Николаевич
  • Пицик Ольга Николаевна
RU2443657C1
ХРОМИТОПЕРИКЛАЗОВЫЙ ОГНЕУПОР 2022
  • Коростелев Сергей Павлович
  • Дунаев Владимир Валериевич
  • Реан Ашот Александрович
  • Сырескин Сергей Николаевич
  • Одегов Сергей Юрьевич
  • Таратухин Григорий Владимирович
  • Верзаков Василий Александрович
RU2785728C1
МАГНЕЗИАЛЬНО-СИЛИКАТНЫЙ ОГНЕУПОР 2001
  • Савченко Ю.И.
  • Савченко И.Ю.
RU2182140C1

Реферат патента 2009 года ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛИДНЫЙ ОГНЕУПОР

Изобретение относится к производству периклазошпинелидных материалов, предназначенных для футеровок агрегатов внепечной обработки стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме с агрессивной средой. Технический результат изобретения: повышение высокотемпературной прочности периклазошпинелидных огнеупоров, снижение теплопроводности, повышение устойчивости к воздействию расплавов стали и шлака. Предлагаемый периклазошпинелидный огнеупор, включающий плавленый хромсодержащий наполнитель и дисперсный периклазовый порошок, содержит в качестве плавленого хромсодержащего наполнителя плавленый хромитопериклаз при массовом отношении MgO/Cr2О3 2,5-5,0 и Al2О3/Cr2О3 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0, а в качестве дисперсного периклазового порошка - плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,2-2,5 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: плавленый хромитопериклаз - основа, дисперсный плавленый периклаз - 15-30. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 348 592 C2

Периклазошпинелидный огнеупор, включающий плавленый зернистый хромсодержащий наполнитель и дисперсный периклазовый порошок, отличающийся тем, что в качестве плавленого хромсодержащего наполнителя содержит плавленый хромитопериклаз при массовом отношении 2,5-5,0 и 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0, в качестве дисперсного периклазового порошка - плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,2-2,5 м2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Плавленый хромитопериклазОсноваДисперсный плавленый периклаз15-30

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2348592C2

Способ изготовления магнезитохромитовых огнеупоров 1975
  • Кононенко Геннадий Васильевич
  • Зубаков Сергей Михайлович
  • Нечистых Гавриил Александрович
  • Бугаев Николай Федорович
  • Симонов Константин Васильевич
SU564291A1
Шихта для изготовления огнеупоров 1983
  • Романовский Лев Борисович
  • Корен Леонид Николаевич
  • Терехин Вячеслав Александрович
SU1194858A1
Способ распылительной сушки термочувствительных материалов 1986
  • Юсупбеков Надырбек Рустамбекович
  • Юсупов Шовкатджан Рихсибаевич
  • Шипилевский Александр Борисович
  • Ким Анатолий Сергеевич
  • Цепковский Георгий Алексеевич
  • Голубева Галина Алексеевна
  • Кравцов Николай Борисович
  • Решетько Ольга Петровна
  • Свердлин Давид Исаакович
SU1386825A1
GB 1267749 A, 22.03.1972
Передвижная тележка для перемещения грузов по монорельсовому пути 1961
  • Токарев В.А.
  • Воронин В.Н.
  • Ворошилов Г.В.
  • Мишуров Н.И.
  • Селезнев Ю.И.
SU146457A1

RU 2 348 592 C2

Авторы

Ярушина Татьяна Викторовна

Суворов Станислав Алексеевич

Шатилов Олег Федорович

Даты

2009-03-10Публикация

2004-07-06Подача