Способ нанесения защитного покрытия на оксидные огнеупорные изделия Советский патент 1993 года по МПК C04B41/87 

Изобретение относится к способам изготовления многослойных огнеупорных изделий, используемых для футеровки тепловых технологических агрегатов, например вращающихся печей.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей процесса нанесения защитного покрытия на огнеупорные изделия за счет повышения показателей сцепляемое™ частичек материала защитного покрытия между собой и с поверхностью огнеупорного изделия в результате стабилизации характеристик теплового воздействия на материалы, участвующие в процессе образования защитного покрытия.

Для подготовки поверхности огнеупорного изделия к контакту с материалом защитного покрытия и обеспечения условий для их полной и взаимной адгезии необходима затрата тепловой энергии, определяемая теплофизическими характеристиками материала защищаемого изделия, а также рядом других факторов (конструктивных, технологических и пр.). Затраты энергии на подготовку материала защитного покрытия к контакту с поверхностью огнеупорного из дел ия определяются преимущественно энергетическим состоянием поверхности, необходимостью поддержания его на нормированном уровне, и в меньшей мере - минералогическим и гранулометрическим составом материала защитного покрытия. Таким образом формируется соотношение между затратами энергии на предварительную термическую обработку поверхности огнеупорного изделия, на нагрев и нанесение материала защитного покрытия, соблюдение которого гарантирует стабилизацию показателей качества сцепления свежена00 х| О

IGO

несенного защитного покрытия с поверхностью защищаемого изделия. Однако, пока- .затели качества защитного покрытия в значительной мере зависят от эффективности последующей термической обработки изделия (в частности свеженанесенного защитного покрытия), которая также связана с затратами энергии, адекватными энергетическому состоянию, т.е. температуре изделия. Этот факт объясняет механизм формирования соотношения между затратами энергии на последующую термическую обработку свеженанесенного защитного покрытия и на сею предшествующую обработку, что (при нормировании расходов энергии на нанесение защитного покрытия) позволяет нормировать затраты энергии иа последующую термическую обработку свеженанесенного защитного покрытия по уровню энергозатрат на предварительную термическую обработку поверхности защищаемого огнеупорного изделия.

Нормирование соотношения основных рабочих пзраметроо (удельной мощности) концентрированных источников тепла, используемых для предварительной обработки поверхности изделия, нанесения заа1итного покрытия и последующей термической обработки свеженанесенного защитного покрытия гарантирует расширение технологических возможностей нанесения защитного покрытия, проявляющееся в разработке и использовании типовых режимов обработки изделий из любого материала, любой конфигурации и с любыми скоростями. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критериям НОВИЗНА и СУЩЕСТВЕННЫЕ ОТЛИЧИЯ.

Предлагаемый способ упрочнения огнеупорных изделий был реализован в лаборатории торкретирования порошков Кингиссепского филиала Советско-французского предприятия Техникорд. На поверхность уложенного с зазорами набора огнеупорных кирпичей при комнатной температуре (+2°С) направляли пламя первой из двухтопливно-кислородных горелок, расположенных на одной линии в направлении предстоящего .их перемещения, и торкрет- фурмы, расположенной между ними. Тепловую мощность пламени горелки довели до рабочего значения. За 10...15 секунд в центре зоны нагрева была достигнута температура размягчения огнеупорного материала, о чем судили по деформации поверхности кирпичей. За это время тепловую мощность пламени торкретфурмы доводили до рабочего значения, включали подачу торкрет- массы (порошкообразного эгеринового

концентрата) в торкретфурму, после чего включали механизм перемещения горелок вдоль набора огнеупорных кирпичей и зажигали пламя второй топливно-кислородной горелки и выводили ее на рабочую мощность. Были использованы кирпичи из шамота и магнезита. Укладку кирпичей в наборах производили на то.рец и на плоскость. Величины рабочих значений тепловых мощностей топливно-кислородных горелок и торкретфурмы варьировали в достаточно широком диапазоне, сохраняя предельную производительность подачи порошка в торкретфурму. При скорости перемещения горелок 25 мм/с на поверхности огнеупорных кирпичей образовалось оплавленное защитное покрытие толщиной 5,..7 мм при ширине 80 мм, После охлаждения набора кирпичей с защитным покрытием

его демонтировали и оценивали показатели качества. Критериями оценки качества защитного покрытия служили степень остек- лованности (оплавления), наличие трещин в покрыт при охлаждении в потоке воздуха,

отколы покрытия при демонтаже набора кирпичей. Полученные результаты представлены в таблицах 1...12. Как видно из представленных данных, защитное покрытие, полученное по заявляемому способу,

отличается высокой (не менее 90%) степенью остеклованности, отсутствием трещин в покрытии при охлаждении в потоке воздуха и отколов покрытия при демонтаже набора кирпичей.

Расширение технологических возможностей процесса нанесения защитного покрытия на огнеупорные изделия за счет повышения показателей сцепляемости частичек материла защитного покрытия между

собой и с поверхностью огнеупорного изделия в результате стабилизации характеристик теплового воздействия на материалы, участвующие в процессе образования защитного покрытия обеспечивает возможность использования для футеровки тепловых технологических агрегатов огнеупорных, изделий с готовым защитным покрытием, изготовленных на высокомеханизированных стационарных установках. При этом исключается необходимость факельного торкретирования ранее эксплуатировавшейся футеровки с целью повышения ее работоспособности.

Прогнозируемый экономический эффект от использования предлагаемого способа получения защитного покрытия на огнеупорн ых изделиях в условиях Кингисеппского ПО Фосфорит может быть вычислен по Методике определения годового

экономического эффекта от создания и внедрения новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в химической промышленности (МХП, 1978, М). Исходные данные для расчета:

тыс. руб. - годовые фактические прямые затраты на капитальный ремонт печи ПО 114 (по справке цеха КОФ - 46,5 тыс. руб. - холодная часть печи - 236,5 тыс. руб. - горячая часть печи).

.2 тыс. руб. - годовые прямые затраты на капитальный ремонт той же печи факельным торкретированием в соответствии со сметой ОМ-17-7 К от 09.12.87 при гарантированном увеличении срока службы холодной части печи - до 4 лет и горячей части печи - до 1 года.

.0 тыс. руб. - планируемые затраты на нанесение защитного покрытия на огнеупорные кирпичи для футеровки печи ПО 114.

Таким образом, прогнозируемый экономический эффект от использования предполагаемого изобретения составит:

Э С1-С2-СЗ 283.0-166.2-50..2 тыс. руб.

Помимо того, использование предлагаемого способа получения защитного покрытия на огнеупорных изделиях обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

- увеличение исходного ресурса работы футеровки тепловых технологических агрегатов за счет постановки огнеупорных изделий с защитным покрытием на рабочей поверхности

- повышение качества защитного покрытия на огнеупорных изделиях за счет организации специализированного высокомеханизированного производства

- оздоровление условий труда при получении защитного покрытия на огнеупорных изделиях за счет создания стационарных установок.

Ф о рмула изобретен и я

Способ нанесения защитного покрытия на оксидные огнеупорные изделия путем последовательного перемещения трех концентрированных источников тепла, первый из которых обеспечивает размягчение поверхности ргнеупора, второй - нанесение слоя огнеупорного порошка и третий - оп- лавление частиц и спекание, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет улучшения качества покрытия и прочности его сцепления согнеупором, соотношение тепловых мощностей концентрированных источников тепла равно 1:(1.5-1,35):(0,50-0,60),

Назначение: изобретение относится к способам изготовления многослойных огнеупорных изделий, используемых для футеровки тепловых технологических агрегатов, например, вращающихся печей. Сущность изобретения: предварительную термическую обработку поверхности изделия, нагрев материала наносимого защитного покрытия и последующую термическую обработку свеженанесенного защитного покрытия с использованием концентрированных источников тепла при соблюдении соотношения удельных тепловых мощностей концентрированных источников тепла соответственно: 1.00:1.15... 1.35:0.50...0,60. 12 табл.

Примечания: Материал изделия- шамот.

Способ укладки набора- на торец Мощность W1 первой горелки -65,00 Квт Мощность W3 второй горелки - 35,75 Квт Соотношение мощностей W1:W3 -0,55

Т а б л и ц а 1

римечания: Материал изделия

Способ укладки набора Мощность W1 первой горелки Мощность W3 второй горелки Соотношение мощностей W1:W3

Материал изделия-магнезит,

Способ укладки набора- на торец

Мощность W-1 первой горелки- 78,00 Квт

Мощность W3 второй горелки-42,90 Квт

Соотношение мощностей W1:W3-0,55

Таблица 2

шамот,

плоскость 65,00 Кет

-35,75 Квт

-0,55

ТаблицаЗ

Материал изделия

Спосрб укладки набора Мощность W1 первой горелки Мощность W3 второй горелки Соотношение мощностей W1:W3

Материал изделия- шамот,

Способ укладки набора- на торец

Мощность W1 первой горелки- 65,00 Квт

Мощность W2 торкретфурмы- 74,75 Квт

Соотношение мощностей W1:W2- 1:1/15

Таблица 4

- магнезит,

плоскрсть

- 78,00 Кет

- 35,75 Квт

- 0,55

Таблица 5

римечани я: Материал изделия

Способ укладки набора Мощност ь W1 первой горелки Мощность W2 торкретфурмы

- Ч,..

- шайот,

пло

-б&ООКв

-74;75Кв

Соотношение мощностей W1 :W2 -1:1,15

П р и м е ч а н и я: Материал изделия-шамот,

Способ укладки набора- на торец Мощность W1 первой горелки -65,00 Квт Мощность W2 торкретфурмы - 87,75 Квт Соотношение мощностей W1:W2 -1:1,35

Таблица б

- Ч,.. -

- шайот,

плоскость

-б&ООКвт

-74;75Квт

Таблица 7

П р и м е ч а и и я; Материал изделия

Способ укладки набора Мощность W.1 первой горелки Мощность W2 торкретфурмы Соотношение мощностей W1:W2

П р и м е ч а ни я: Материал изделия-магнезит

Способ укладки набора- на торец

Мощность W1 первой горелки-78,00 Квт

Мощность W2 торкретфурмы- 89,70 Квт

Соотношение мощностей W1:W2-1:1,15

Таблица 8

шзмот,

- на плоскость

- 65,00 Квт

- 87,75 Квт

-1:1,35

Таблица 9

Примечания: Материал изделия

Способ укладки набора Мощность W1 первой горелки Мощность W2 торкретфурмы Соотношение мощностей W1:W2

П р им еч а ни я: Материал изделия- магнезит

Способ укладки набора- на торец

Мощность W1 первой горелки-78,00 Квт

Мощность W2 торкретфурмы- 105,30 Квт

Соотношение мощностей W1:W2-1:1,35

Таблица 10

магнезит

- на плоскость 78,00 Кет 89,70 Квт

-1:1,15

Т а б л и ц а 11

Примечай и я: Материал изделия

.Способ укладки набора

Мощность W1 первой горелки : Мощность W2 торкретфурмы Соотношение мощностей W1:W2

Таблица 12

- магнезит

- на плоскость

- 78,00 Квт

-105.30 Квт - 1:1,35