Огнеупорная масса Советский патент 1986 года по МПК C04B35/04 

Изобретение относится к огнеупорной промьшшенности н может быть использовано для получения набивных и

if прессованных основных огнеупоров,

стойких к термическим ударам, воздействию высоких температур, эрозии, и агрессивных среДд иcпoльзye ьк в устройствах новой техники, например для футеровки каналов плазмохимических

установок, МГД-преобразователей энер- 10 верхности тонкого и прочного слоя

( (5 0,05-0j1 мм) какого-либо минерала. В качестве минерала могут испольгии и металлургических агрегатов.

Целью изобретения является повышение адгезионно-структурной прочности, трещиностойкости и снижение темпера-туры обжига,

При введении в массу связующего в виде смеси солей MgCO 5 MgClj ,, MgSOii, Mg(OH)2s MgCNO j и магниевой соли карбоновой КИСЛОТЕ ввиду разни- 1ДЫ температур плавлени:я и последова- тельности их разложения.на. MgO и газовую фазу создаются условия, умень- шаюш;ие разупрочнение материала при обжиге, связанное с образованием не- разрыхляющейся активной формы окиси магния, которая быстро схватывается (цементируется) и уплотняется,.

Температуры разложения солей магния распределяются в следующей послезоваться гидромагнезит, кизерит (MgSO;. 7Hg О), оксихлорид магния,

15 азотно-кислый магний, магниевые соли карбоновых кислот (например, Mg (СН.| СОО) 2) 5 хромистые соли карбоновых и минеральных кислот. Наличие мине зализованных зерен дополнительно

20 активизирует продессы.сцепления частиц меж,т;у собой и способствует прочному с;хватыванию массы.

Механртзм действия их характеризуется тем, что связка, содержащая

25 смесь солей магния, вступает в массе .с минеральным слоем зерен в контактное взаимодействие В результате соли взаимно растворяются, образуя вокруг каждой частицы магнезиального комдовательности: магниеная соль карбо- 30 понеьл а обволакивающую тонкую пленку.

новой кислоты 250-350 С, HgiNO.) 340 С, MgCl ЮО-ЮОО С, (постепенное разложение), Mg(OH)., 450-480 с,, MgCOj 550 600 С, .

В отличие от других видов связки j которые выгорают в узком интервале температур и где материал теряет прочность практически сразу и сохраняет ее только за счет сил трения к взаимного сцепления частиц, связующее вещество, содержащее смесь солай магния, разлагается постепенно в широком интервале температур от 250 до с образованием активньпс не- разрыхляющихся огнеупорных окислов (магния, хрома). Это позволяет повысить контактную сцепляемость частиц и соответственно адгезионно-структурную прочность изделий,,

При отклонении от указанного количественного состава связующего уменьшается адгезионно -структурная прочность и повьжтается температура обжига изделийf При сьижении количественного составй связки компоненты массы непо;тностью охватываются ими и между эернаг- т-i и гранулШ да замедляются процессы твердения и спе4С

50

ЧЗ

После сушки пленка застывает, стягивая з:ерна материала и повышая адгезионно-структурную прочность изделий. В процессе обжига эта солевая гшенка постепенно разлагается с образованием активной формы огнеупорных окислов, активизирующих процесс спекания материала, что позволяет проводить обж1-5г при пониженной температуре.

Кроме того соли и окислы служат хорошими пограничньми мягчителями термоударов, возникающих при быстрой смене температур в условиях быстрого обжига бетонных масс и эксплуатации изделий, что позволяет повысить тре- Г1;яностойкость«

Образуюпщеся после разложения солей окис ЛЬ не разрыхляются, ггленка эласт:г чна и сохраняет свою активность на всем протяжении обжига. Эластичность ее поддерживается за счет расплавленных f-шнералов магния и хрома. Структура изделий из предлагаемой массы самоустанавливающаяся, т. е . размеры Ш1кротрещин устанавливаются в направлении силы термических ударов.

При изменении установленного со- отноп ения слоистьгх гранул (5-60 мас.%

кания, а при увеличении - межзерновые промежутки и поверхность их под действием солей разрыхляется, что приводит к ослаблению структурных ::вязей материала.

Предлагаемая огнеупорная масса дополнительно содержит минерализованные зерна магнезиального компонента, характеризующиеся наличием на их позоваться гидромагнезит, кизерит (MgSO;. 7Hg О), оксихлорид магния,

азотно-кислый магний, магниевые соли карбоновых кислот (например, Mg (СН.| СОО) 2) 5 хромистые соли карбоновых и минеральных кислот. Наличие мине зализованных зерен дополнительно

активизирует продессы.сцепления частиц меж,т;у собой и способствует прочному с;хватыванию массы.

Механртзм действия их характеризуется тем, что связка, содержащая

смесь солей магния, вступает в массе с минеральным слоем зерен в контактное взаимодействие В результате соли взаимно растворяются, образуя вокруг каждой частицы магнезиального ком

0

З

После сушки пленка застывает, стягивая з:ерна материала и повышая адгезионно-структурную прочность изделий. В процессе обжига эта солевая гшенка постепенно разлагается с образованием активной формы огнеупорных окислов, активизирующих процесс спекания материала, что позволяет проводить обж1-5г при пониженной температуре.

Кроме того соли и окислы служат хорошими пограничньми мягчителями термоударов, возникающих при быстрой смене температур в условиях быстрого обжига бетонных масс и эксплуатации изделий, что позволяет повысить тре- Г1;яностойкость«

Образуюпщеся после разложения солей окис ЛЬ не разрыхляются, ггленка эласт:г чна и сохраняет свою активность на всем протяжении обжига. Эластичность ее поддерживается за счет расплавленных f-шнералов магния и хрома. Структура изделий из предлагаемой массы самоустанавливающаяся, т. е . размеры Ш1кротрещин устанавливаются в направлении силы термических ударов.

При изменении установленного со- отноп ения слоистьгх гранул (5-60 мас.%)

и минерализованных зерен магнезиального компонента (5-60 мас.%) меняется количество комплексных элементов структуры, от содержания которых снижается трещиностойкость изделий, изготовленных из этой массы.

Предлагаемый состав массы позволяет формировать комплексные элементы структуры, которые характер изуются тем, что непосредственно вокруг слоистых гранул образуется дополнительный слой, состоящий из минерализованных зерен магнезиального компонента. Комплексные элементы имеют форму многоконечной звезды и образу- JroT между собой отдельные агрегаты, количество которых зависит от соотношения минеральных зерен и слоистых гранул массы.

Таким образом, в материале формируется сложная структура, состоящая из комплексных элементов структуры, микротрещин, фрагментов из кольцевых пор и мостообразных связей зерен и гранул массы. Она позволяет значительно повысить обжиговую и эксплуатационную трещиностойкость материала, производить ускоренньм обжиг огнеупоров при пониженных температурах и использовать изделия в условиях резкого нагрева и охлаждения.

Так как предлагаемая масса рассчитана на широкое применение в различных тепловых агрегатах, то в качестве неорганического компонента используются компоненты, позволяюпще повысить адгезионно-структурную прочность, трещиностойкостьи снизить температуру обжига и выбранные из группы, включающей хромит, , , MgO, Mg(NOj)2, магниевую соль карбо- новой кислоты, хромистую соль карбо- новой кислоты, IjOj, ZrOj или их смеси. Неорганические компоненты - хромит, окись хрома, хромовая соль кар- боновой кислоты применяются в печах цветной и черной металлургии, где требуется шлакоустойчивость материала, окись алюминия, магния, магниева соль карбоновой кислоты - в энергетических агрегатах (МГДГЭ, плазмотроны) с электронапряженными узлами и ZrOj - в вакуумной технике для уменьшения испарения огнеупора. Кроме того, применение указанных неорганических компонентов позволяет повысить заданнЕ 1е свойства огнеупора в условиях агрессивной среды.

244131

Минерализованные зерна магнезиального компонента получают путем осаясдения или наработки на перикла- зовые, периклазохромитовые и перикла- 5 зошпинелидные зерна тонкого слоя

(солей) минералов магния или хрома. . Они могут быть получены методами окунания порошков в растворы солей, кислот или их смесей. 10

Пример 1. Слоистые гранулы из зернистого периклаза с накатанным слоем смеси окиси магния (80%) и хромита 20%) фракции 1-0,5 мм в коли- 15 честве 600 г (60%) смешивали с минерализованными зернами магнезиального компонента (пepиклaзoxpo щтoвыe зерна, шнepaлизoвaнныe азотно-кислым хромом) фракции 1-0,5 мм в количест- 20 ве 50 г (5%) и связующим в количестве 180 г (18%), содержащим, мас.%: MgCOj 1, MgCl 20, MgSO, 20, Hg(OE) 5, магниевая соль карбоновой кислоты (уксусно-кислый магний) 6, N§(N0)2 25 А8.

В массу добавляли 70 г (7%) воды, а затем 100 г (10%) тонкодисперсного неорганического компонента, состоящего из смеси окиси магния (80%) и окиси хрома (20%).

40

30

Из подготовленной массы формовали

изделия, которые затем обжигали при 1380°С,

Пример 2. Слоистые гранулы из зернистого периклаза с накатанным

слоем смеси окиси магния (90%) с ук- сусно-кислым магнием (10%) фракции 2-0,2 мм в количестве 300 г(30%) смешивали с шнepaлизoвaнны {и зернами магнезиального компонента (перикла- зовые зерна, минерализованные наработкой оксихлорида магния) фракции 2-0,2 мм в количестве 300 г (30%) и связующим в количестве 100 г (10%), содержащим мас.%.: MgCO 3, MgCl 10,

MgSOi,10, Mg(OH)2 3, магниевая соль карбоновой кислоты (муравьино-кислый магний) 50, Mg(NO;)j 24.

В массу добавляли 40 г (4%) воды, 50 а затем 260 г (26%) тонкодисперсного неорганического компонента, состоящего из смеси окиси магния (95%) и ук- сусно-кислого магния (5%).

Из подготовленной массы формовали 55 изделия, которые затем обжигали при 1380 С.

Пример 3. Слоистые гранулы из -зернистого периклаза с накатанным

слоем смеси хромита (80%), хромистой соли карбоковой кис5лоты - уксуснокислого хрома Ч10%) и (MgO) (10%) фракции 5-0S, 06 мм в количестве 50 г (5%) смешивали с минерализованными зернами магнезиального компонента (периклазовые зерна, минерахсизованные наработкой кизерита) фракции 5-0,6 мм в количестве 600 г (60%) и связующим в количестве 20 г (2%), содержащим, мас.%: MgC03 5, MgCl 5, MgSO/, 1, Mg(OH)j 1, магниевая соль карбоновой кислоты (стеариново-кислый магний) 80, Мв(Шз), 8.

.В массу добавляли 30 г(3%) воды, а затем 300 г (30%) тонкодисперсного неорганического компонента, состояАдгезионно-структурная прочность изделий , МПА, при разогреве их до температур, С

300

400

700

900

1000

1200

1380

рещиностойкость при быстром агреве и охлаждении изделий бжиговая Трещиностойкость, корость нагрева 50-80 С/мин, наличие трещин

эксплуатационная трещино- стойкость, количество циклов (100-1800 С)

37

16

18,5

19

24

36

48

Температура обжига.

Т)

Нет

Более 10 1380

Адгезионно-структурную прочность материала определяли путем нагрева изделия до зад;анной температуры, раздавливания на прессе и регистрации величины предела прочности при сжатии

щего из смеси окиси магния (92%),

ZrO, (3%)

и

1,0з

(5%).

Из подготовленной массы формова- ли изделия, которые затем о(5жигали при ТЗВО С.

В таблице представлены технические свойства изделий, изготовленных из извес7 ной и предложенной масс. Таким образом, введение в состав массы связующего - смеси солей магния (MgCOj, MgCl, MgSO,, Mg(pH),, Mg(N03),, магниевой соли карбоновой кислоты) и минерализованных зерен магнезиаль- него компонента позволяет повысить адгезионно-структурную прочность массы, снизить температуру обжига на 300-400 С и избавиться от появления трещин при обжиге изделий,

32 15 16

18,5 21 33 45

25

8 3,5

5

8

15 28

Нет

10 .Более 10 1380

Нет

4 1700