ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРОВ Советский патент 1995 года по МПК C04B35/65 C04B35/58 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для приготовления обмазок узлов тепловых агрегатов черной и цветной металлургии.

Целью изобретения является увеличение прочности и шлакоустойчивости огнеупора.

Высокая шлакоустойчивость достигается за счет введения в шихту нитрида алюминия или титана, или кремния и карбида алюминия, или титана, или кремния и добавок металлов. В процессе службы огнеупоров алюминий, цирконий или магний образуют с углеродом, например, карбид алюминия Al₄C₃, который распределяется по границам чешуек графита в виде белых кольцеобразных частиц, усиливая связь между огнеупорными зернами, повышая тем самым прочность огнеупоров. Кроме того, поскольку алюминий, цирконий и магний обладают большим, чем углерод сродством к кислороду, он легче окисляется кислородом или оксидами железа шлака, что снижает скорость окисления углерода.

В результате введения в состав шихты окислителя в виде карбоната происходит процесс горения за счет экзотермической реакции (1a,1б,1в) между восстановителем из ряда металлов Al, Zr, Mg, Ti. В волне горения при высокой температуре восстановленный углерод вступает в реакцию с непрореагировавшим алюминием или цирконием, или магнием, или титаном, образуя высокоогнеупорные карбиды (Al₄C₃, ZrC, Mg₂C, TiC) (2а,2б,2в,2г).

a)4Al+3MgCO₃___→ 2Al₂O₃+ 3MgO+3C (1a)
4Al+3C___→ Al₄C₃ (2a)
Al₂O₃+MgO __→ MgO·Al₂O₃ (3a)
б)Zr +CaCO₃__→ ZrO₂+CaO+C (1б)
Zr+C__→ ZrC (2б)
CaO+ZrO₂ ___→ CaO·ZrO₂- (3б)
2Mg +SrCO₃__→ 2MgO+SrO+C (1в)
Mg+C __→ Mg₂C (2в)
г) Ti+BaCO₃__→ TiO₂+BaO+C (1г)
Ti+C __→ TiC (2г)
TiO₂+BaO __→ TiO₂·BaO (3г)
В случае, когда окислителем является алюмосиликат, то реакция горения может быть записана в виде
xSiO₂·yAl₂O₃+Al __→ z·SiO₂·yAl₂O₃·Al₂O₃, Si, где x,y,z число молей соответственно SiO₂, Al₂O₃, SiO. Продукты горения образуют прочный, шлакоустойчивый спек отдельных фаз.

xSiOOZ,SiO₂·yAl₂O₃·Al₂O₃,
П р и м е р 1. Для приготовления шихты смешивают, мас. 15 алюминия; 39 алюмосиликата; 0,7 лигносульфоната; 44,5 карбида алюминия. Смесь тщательно перемешивают. Полученную массу наносят на футеруемую поверхность и подвергают термической обработке в режиме горения. При прогреве футеровки при температуре 1000-1300^оС покрытие воспламеняется и сгорает. При горении образуется огнеупорный материал футеровки.

Остальные примеры осуществляются аналогично примеру 1, но с другими соотношениями компонентов согласно табл.1. Результаты испытаний полученных образцов приведены в табл.2. При использовании другого металла (циркония, магния или титана) были получены огнеупорные образцы с теми же характеристиками, что и в табл.1 и 2.

В случае использования в качестве окислителя любого карбоната из ряда магний, кальций, стронций, барий, цинк были получены характеристики с отклонениями порядка 20% от характеристик, указанных в табл.2.

Прочность на сжатие и огнеупорность определялась по стандартным методикам. Шлакоустойчивость оценивалась по глубине пропитки и разъедания тигля при 1,5 ч выдержке при 1700^оС. Измерения производились на аншлифах под микроскопом в отраженном свете.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для приготовления обмазок узлов тепловых агрегатов черной и цветной металлургии. Для увеличения прочности и шлакоустойчивости шихта для изготовления огнеупоров содержит огнеупорный наполнитель, металл в качестве восстановителя и окислитель, а в качестве восстановителя, по меньшей мере, один металл из ряда Al, Zr, Mg Ti, в качестве связки лигносульфонат, в качестве наполнителя нитрил и/или карбид алюминия или титана, или кремния при следующем соотношении компонентов, мас. восстановитель из ряда Al, Zr, Mg, Ti 8,0 15,0; окислитель 39,0 68,8; лигносульфонат 0,2 - 1,5, нитрид и/или карбид алюминия, или титана, или кремния 23,0 - 44,5 в качестве окислителя используют алюмосиликат или карбонат из ряда Mg, Ca, Sr, Ba, Zr, размер частиц окислителя и восстановителя составляет 10 200 мкм, а наполнителя 0,01 35 мм. Огнеупорность полученного материала 1900 1950°С, предел прочности при изгибе 57,5-62 кг/мм². 1 з. п. ф-лы. 2 табл.

1. ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРОВ, содержащая огнеупорный наполнитель нитрид или карбид металла из группы: алюминий, кремний, титан, восстановитель металл из группы: алюминий, цирконий, титан, магний и окислитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и шлакоустойчивости огнеупора, шихта в качестве окислителя содержит алюмосиликат или карбонат металла из группы: Mg, Ca, Sr, Ba, Zn и дополнительно - лигносульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанный наполнитель 23,0 44,5
Указанный восстановитель 8,0 15,0
Указанный окислитель 39,0 68,8
Лигносульфонат 0,2 1,5
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что размер частиц наполнителя составляет 0,001-35 мкм, а восстановителя и окислителя 10-200 мкм.