Высокотемпературная теплоизоляционная масса для футеровки сводов промышленных печей Советский патент 1988 года по МПК C04B28/34 

(21)4138697/29-33

(22)27.10.86

(46) 07.08.88. Бюл. № 29

(71)Государственный научно-исследовательский, проектньш и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов и Ленинградское производственное объединение Красный выборжед

(72)В.А.Измайлов, Р.М.Фридлянский, А.А.Клевцов, Л.М.Орлова, Б.И.Сергеев, В.А.Гутов, А.И.Суворов и Л.Ф.Вьюгин

(53)666.974.2(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 523064, кл. С 04 В 35/04, 1974.

(54)ВЫСОКОТЕ ШЕРАТУРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАССА ДЛЯ ФУТЕРОВКИ СВОДОВ ПРОМЬШШЕННЫХ ПЕЧЕЙ

(57)Изобретение относится к тепловой защите металлических поверхностей и может быть использовано для

футеровки водоохлаждаемьгх сводов промышленных печей. С целью снижения теплопроводности и повышения прочности и термостойкости высокотемпературная теплоизоляционная масса для футеровки сводов промышленных печей включает, мас.%: водный раствор полифосфата натрия плотностью 1,38- 1,45 г/см 5-8; вспученный вермикулит 1,5-5; самораспадающийся шлак силико- термического производства малоуглеродистого феррохрома 1,5-5; вода 3-5; бой магнезиально-шпинелидных изде-д ЛИЙ - остальное, причем бой магнезиально-шпинелидных изделий имеет следующий гранулометрический состав, мас.%: зерна размером 5-10 мм 40-50; зерна размером 3-5 мм 20-30; зерна размером 1-3 мм 20-30. Полученный материал обладает коэффициентом теплопроводности 4,42-4,58 Вт/м°С, прочностью на отрыв 2-3,1 Ша, термостойкостью 30-46 циклов. 1 табл.

(Л

00 00

го

Изобретение относится к тепловой защите металлических поверхностей и может быть использовано для футеровки водоохлаждаемых сводов электро- дуговых и плазменных печей.

Цель изобретения - снижение теплопроводности и повьпиение прочности И термостойкости.

Готовят массу из следующих ком- Понентов, мас.%: Водный раствор

полифосфатов j натрия плотностью I 1-38-1,45 г/смз ,5-8

Вспученный верми. кулит1,5-5,0 : Самораспадающийся

шлак силикотерми- ческого производ-

ства малоуглеродистого феррохрома 1,5-5,0 : Вода3,0-5,0

Бой магнезиальношпинелидных изде-

ЛИЙОстальное

Причем бой магнезиально-шпинелидных рзделий имеет следующий грануломет- фический состав, мас.%:

зерна размером

5-10 мм4Q-50

зерна размером

3-5 мм20-30

зерна размером

3-1 мм20-30

Вспученньй вермикулит- - продукт тепловой обработки биотитовых и фло гопитовых слюд содержащий оксиды.маг- ния, кремния и алюминия, обладает низкой насыпной массой 70-200 кг/м , высокой температуроустойчивостью. и огнеупорностью до 1430 С, низким коэффициентом теплопроводности 0,03- 0,05 Вт/м с (в 90 раз ниже магнезита) , большим водопоглощением и дефо Мируемостью и имеет пластинчатое строение.

Самораспадающийся шлак силикотер мического Производства малоуглеродистого феррохрома содержит в основном оксиды кальция, кремния в форме соединений 2СаО SiO/j, которые обладают свойствами гидратационного вяжущего.

Ввод в магнезиально-шпинелидные массы на полифосфатном связующем вспученного вермикулита и более 1,5 самораспределяющегося шлака силикоте мического производства малоуглеро

д

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дистого феррохрома позволяет без снижения ее огнеупорности- повысить теплоизоляционные свойства огнеупорного покрытия свода и сохранить низкую открытую пористость наружной его поверхности за счет частичного оплавления вермикулита (на наружной поверхности покрытия) и тем самым закупорки пор огнеупорного каркаса слоя, а вспученный вермикулит, находящийся во внутренних объемах этого слоя при более низких температурах, продолжает выполнять роль теплоизо- ляциор ной добавки. При этом повышаются термостойкость opEieynopHuro покрытия за счет его армирования пластинами вермикулита, упрочненными фос- связующим, а также прочность внутренних объемов огнеупорного слоя свода, находящегося при низких температурах (50-1 ), за счет сочетания фосфатного и гидратационного вяжущего (полифосфата натрия и диси- ликата кальция шлака). Кроме того, ускоряется твердение внутрен шх объемов огнеупорного слоя без его растрескивания за счет ввода в массу , кальцийсодержащей добавки (), которая в процессе нагрева свода способна гидратироваться парами водь, выделяемыми полифосфатами натрия, и испарением воды увлажненной смеси.

Таким образом, магнезиально-шпин- дельная масса на связующем из полифосфатов натрия, включающая вспученный вермикулит и шлак силикотерми- ческого производства малоуглеродистого феррохрома, позволяет увеличить теплоизоляцию свода, химическую и термическую стойкость, огнеупорного покрытия, прочность внутренних объемов огнеупорного слоя и его адгезию к металлической поверхности свода, повысить стойкость водоохлажддемого свода и обеспечить более высокие технико-экономические показатели работы печи. Это достигается благодаря тому, что использование огнеупорных масс на основе только шпине- лидно-магнезиальных огнеупорных ма- териалов (особенно после их службы в высокотемпературных агрегатах) позволяет не проводить операцию их высокотемпературного отжига. Такие массы обладают высокой стабильностью размеров, что снжкает термические напряжения в огнеупорном слое, предотвращает образование трещин и

сколов, повышая тем самым стойкость свода..

Наличие вспученного вермикулита в составе такой смеси способствует повышению химической стойкости и снижению теплопроводности огнеупорного слоя без существенного снижения его огнеупорности, так-как расположенный в порах оргеупорного заполнителя при температурах выше вермикулит размягчается и закупоривает поры поверхности зтого слоя, в то время как в более глубоких слоях, где температура значительно ниже указанной, он продолжает выполнять теплоизолирующую роль. Кроме того, вспученньм вермикулит в такой смеси выполняет роль пластификатора. Это повышает теплоизоляционные и технологические свойства без снижения огнеупорности футеровки свода; .вермикулит снижает удельный вес огнеупорного слоя и ослабляет тем „ самым постоянно действующие усилия на разрыв и отрыв этого слоя от металлической поверхности свода, по- 1вышая, таким образом, стойкость свода.

Сочетание воды, вспученного вермикулита с полифосфатами натрия позволяет покрыть пластины вермикулита фосфатными пленками, при затвердевании которых относительно слабые пластины вермикулита приобретают прочность и армируют огнеупорный слой, так как предварительно увлажненные пластины вермикулита легко смачиваются раствором полифосфатов натрия. Сочетание воды, водного раствора по-н лифосфата с избыточным количеством самораспадающегося шлака силикотер- мического производства малоуглеродистого феррохрома (более 1,5%), которы содержит гидрацио;нное вяжущее (2CaOi ), не только способствует как кальцийсодержащая добавка ускоренному твердению массы на полифосфатах натрия, но и упрочняет огнеупорный слой за счет образования гидратаци- онных связей, что особенно важно для низкотемпературных внутренних его слоев. Кроме того, это сочетание .предотвращает также образование внутренних трещин в огнеупорном слое, вызванных испарением и удалением воды при его сушке и нагреве в процессе эксп.пуатации, так как избыток воды в этом случае связывается с

2СаО Si.0,jшлака с образованием водородных связей и не удаляется из внутренних объемов этого слоя. Сочетание гидратационаых связей меж,цу

частицами массы, которые вызывают провал прочности слоя при средних температурах 300-900°С, с фосфатными связями обеспечивает непрерывное

увеличение прочности огнеупорного слоя во всем рабочем интервале температур. Это повышает прочность огнеупорного слоя, особенно его внутренних обьемов, обжиг которых принципиально невозможен, и, таким образом, предотвращает образование внутренних трещин и повьш1ает стойкость свода. Сочетание огнеупорного наполнителя с повышенным содержанием крупной и практически не содержащего мелкой фракции (цемента) с вспученным вермикулитом позволяет увеличить массу вермикулита в смеси за счет повышенного объема и размера пор

каркаса наполнителя, в которых рас- полагается вермикулит. Это понижает теплопроводность, удельный вес и увеличивает термостойкость огнеупорного слоя за счет армирования его

крупными фракциями наполнителя и пластинами вермикулита.

Использование огнеупорного наполнителя (несмотря на отсутствие мелкой фракции) совместно с вермикулитом и шлаком понижает температуру спекания массы вследствие того, что при приготовлении массы часть вспученного вермикулита измельчается и совместно с порош кообразным шлаком

образует мелкую составляющую (цемент из оксидов Са, Si, Mg, Al) с более низкими, чем основа, температурами плавления, которая обладает повышенной химической активностью к магнезиальным шпинелям. Это повьшшет прочность и стойкость огнеупорного слоя. Macci готовят в бегунах смешением .боя кирпичей феррохромового шлака и вермикулита, даЛее ее увлажняют водои, а затем вводят раствор полифосфатов натрия плотностью 1,42 г/см. После получения однородной смеси ее подают к месту набивки свода. Первоначально на поверхности свода выполняют ячейки размером 200x200 (м и высотой 60 мм. На все плоскости ячейки и свода предварительно наносят клей, состоящий из полифосфата натрия плотностью 1,42 г/см . Далее набивку

свода осуществляют ручной трамбовкой слоем 40-60 мм. Сушку свода ведут по схеме: 2 сут на воздухе, далее 1 сут с подачей пара в охлаждающую полость спода и разведением костра на огнеупорном слое.

Свойства массы оценивают на образцах диаметром 30 мм и h 25 мм, которые готовят при удельном давлени 1 МПа (усилия ручного трамбования) и сушат при в течение 3 ч. Стойкость огнеупорных образцов оценивают по количеству теплосмен ЮОСРс - вода и по усилию на отрыв сухих об- разцов от стальной пластины, зафор- мованной вместе с образцом.

Результаты исследований приведены в таблице.

Использование массы позволяет сни- зить трудозатраты и расход огнеупорных материалов.

Формула изобретения

Высокотемпературная теплоизоляционная масса для футеровки сводов промышленных печей, включающая водный раствор полифосфата натрия плотностью 1,38-1,45 г/см, бой магнезиально- шпинелидных изделий, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью снижения

5

о

5

0

теплопроводности и повышения прочности и термостойкости, она дополнительно содержит вспученный вермикулит, самораспадающийся шлак силикотерми- ческого производства малоуглеродистого феррохрома и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Водньй раствор

полифосфата натрия

плотностью

1,38-1,45 г/смз 5-8

Вспученный вермикулит1 ,5-5

Самораспадающийся

шлак силикотермического производства

малоуглеродистого

феррохрома

Вода3-5

Бой магнезиально-

шпинелидных изделийОстальноепричем бой магнезиально-шпинелидных изделий имеет следующий гранулометрический состав, мас.%:

зерна размером

5-10 мм40-50

зерна размером

3-5 мм20-30

зерна размером

1-3 мм20-30

Q Iт

t, t.о

у оЧ

102

III

«I

I

- 6 о Н Ы A4

U

So

§5

о о о я - в

о tn

00 Р « vO .sr о ОО sr П О ГМ 2 - П . st.t чГ f tn (Пгп

О еч

.П -400 О vO ON ON.OO 00. 1Л «4cslt ieMfMe4Mf MeMc4

8«

I . &Н и

я П00

в| t оо

« 5«

« о S «

bd 9 (

SS

00 ю

eooooooooO -«- - «- - t ioic4tMcs

Щ1Л1Л1Л ЛШЮЮ ЛкП- 1 - - Г-

. «9-- r

м

«

О СЧ

о о о о ОО ОО о -о о о о о о

со Г со РО со со СО СО d С СО го ГО СО

к

tt U

§

S

«

э

я

ш

о

г

л

о

tM

2ООООООООООООООm п p n n nc jfocMfnoooi ел

О сч

О о о о о о о о ОО О о о о Г1Л- - 5«Г|- 1П 9 « «Л-

SI

Е

я

g 5,.

isоо«люш1л лоооо1Г|

о,«.

g« ssssss sssss ssss

ё

S

м«OO.u%-cn« inr - « nmm- sr cn

Ч.

« о,

et «.I

S

ig4 S-S S S S5S 5 S 15 5 5 5 5 5

I I §||| - - - - - -. - - - . -- .- - .4

i:;ejM{ 1ПШ ооОи |1П в осоа9 ЛчО О 1ОвО

О B

О О ЮО о о о Ш о о о о ео 1Г tn . п fiio «TV (Ctn irr«iv

Ь . «ЛИЧЩ ОООООООООО

ч - ЮСЛСОПП1Г 1П1Л«Л 1П

«1

. 3

ыяе - « - rt or ooo4O - .

аз г

S

ON vO Ю CS «N N

. «9-- r

О сч

SI