Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к составам для кладки и сварки алюмосиликатных изделий.
Целью изобретения является повышение термостойкости.
Предлагаемый раствор позволяет получить огнеупорный материал в режиме технологического горения, в котором фазовый состав является однородным с составом алюмосиликатных изделий. Это повышает термостойкость шва за счет отсутствия в нем местных термических расширений и гомогенности фазового состава. Продуктами горения в шве, по данным рентгенофазового анализа, являются высокотемпературные износостойкие алюмохроммагниевокремниевые или алюмокремниевые шпинели, которые по своему составу близки к составу алюмосиликатных огнеупоров.
При горении, происходящем при 900оС, поверхность кирпича размягчается и вступает в химическое и диффузионное взаимодействие со швом, в результате чего образуется керамическая связь.
Предлагаемый в изобретении состав позволяет варьировать составляющие его в зависимости от марки и качества используемого шамота (в зависимости от содержания алюминия в шамотном огнеупоре).
Отмечена возможность кладки футеровки без воды, но при этом прочность шва составляет 60-70% от прочности шва раствора.
При нагреве футеровки шов, полученный из исходной смеси, воспламеняется при 900оС и сгорает со скоростью 1-2 мм/с. Горение происходит за счет экзотермической реакции между алюминием, который является восстановителем, и смесью оксидов железа в виде отходов черной металлургии и сульфатов алюминия или магния. Состав используемых отходов черной металлургии, кислоты, органических шлаков и наполнителя приведен в табл. 1.
В зоне горения развивается температура 1600-1700оС (определено экспериментально), поверхность алюмосиликата размягчается и вступает в химическое и диффузное взаимодействие с реагирующим швом, в результате чего образуется прочная керамическая связь, дающая эффект "сварки" на микрошвах видно, что граница между швом и кирпичом размыта.
Наличие ТiO2 в составе отходов черной металлургии снижает в процессе СВС вязкость расплавов, что облегчает прохождение ВС-реакции в глубину шва.
Оксиды циркония и бария образуют при нагревании до 700оС эвтектики, снижающие температуру прохождения СВС-реакции. Ориентировочный вид эвтектики: Al2O3 FeO BaO SiO2; Al2O3 FeO ZrO2 SiO2.
При этом в конце реакции благодаря наличию соединений титана и циркония, характеризующихся высокой твердостью, образуется СВС-шов, обладающий такими характеристиками, так прочность и термостойкость.
Эвтектическая система, содержащая оксид бария, способствует образованию прочного связующего огнеупорного шва с огнеупорными алюмосиликатными изделиями.
Следует отметить, что введение оксидов железа в виде отходов в предлагаемый состав способствует образованию высокопрочной муллитовой фазы. Наличие в составе шихты железа приводит также к образованию высокопрочного соединения.
nTi2O3 x m Al2O3 x Fe2O3 X SiO2
Частично восстановленное железо в металлическом виде и в виде низших окислов (FeO) заполняет поры сгоревшей СВС-шихты, что является фактором, повышающим прочность получаемого шва и его термостойкость (7 циклов нагрев-вода). Имеется также суперэффект от применения Fe2O3 и Fe3O4 и сульфата алюминия. От реакции железа и серы Fe+S=FeS2 получается высокотемпературный сульфит железа (FeS2) с температурой плавления 1700оС. За счет этой реакции получают плотные, структурнооднородные до и после сгорания швы. При этом повышается твердость и пластичность швов, что позволяет получить менее хрупкий шов. Кроме того, применение отходов черной металлургии, а не оксида железа (III) позволяет снизить себестоимость раствора для кладки в 2-3 раза.
Введение в смесь сульфата магния или сульфата алюминия зависит от места использования расплава. Так, например, если раствор применяется для футеровки изделий, работающих в кислых средах, то используется Al2(SO4)3, а для основных сред MgSO4.
П р и м е р 1. Раствор готовят в следующей последовательности. Растворяют 8 мас. сульфата магния в 9 мас. воды и одновременно перемешивают 16 мас. хромитового концентрата и 57 мас. пиритных огарков, после чего обе смеси соединяют и тщательно перемешивают. К однородной массе добавляют 10 мас. алюминия, например АПВ, и вновь перемешивают. Полученный раствор готов для кладки алюмосиликатных огнеупоров, кладку осуществляют слоем толщиной 3-5 мм. После окончания футеровки огнеупорных изделий начинается ее разогрев.
Состав исходного раствора и результаты его испытания после сгорания приведены в табл. 2 и 3.
В других примерах (см. табл. 2) составы готовят аналогично примеру 1, но при других соотношениях компонентов. Результаты их испытаний приведены в табл. 3.
Из табл. 3 видно, что предлагаемый раствор обладает следующими преимуществами: повышенной термостойкостью и относительной дешевизной раствора по сравнению с аналогами. Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет получать шов с фазовым составом близким к составу алюмосиликатного огнеупора, что ведет к образованию термостойкой и прочной муллитовой фазы.
Использование состава для кладки алюмосиликатных изделий должно увеличить срок службы футеровки в 1,4-3 раза.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ОГНЕУПОРНАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ЕЕ ЗАТВОРЕНИЯ | 2002 |
|
RU2211200C1 |
КЛАДОЧНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ФУТЕРОВКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ АГРЕГАТОВ | 1992 |
|
RU2065426C1 |
ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ОГНЕУПОРНЫЙ МЕРТЕЛЬ | 1996 |
|
RU2163579C2 |
Огнеупорный раствор для кладки периклазохромитовых изделий | 1987 |
|
SU1717586A1 |
СПОСОБ ГОРЯЧЕГО РЕМОНТА ФУТЕРОВКИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ И ТЕРМИТНАЯ МАССА ДЛЯ ГОРЯЧЕГО РЕМОНТА ГАММА - 2КС | 2001 |
|
RU2187484C1 |
ОГНЕУПОРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ МОНТАЖА И РЕМОНТА ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ | 2012 |
|
RU2497779C1 |
Способ получения огнеупорного углеродсодержащего материала | 2021 |
|
RU2776253C1 |
Огнеупорная смесь для футеровочных и ремонтных работ тепловых агрегатов | 2023 |
|
RU2813865C1 |
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ОГНЕУПОРОВ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ АГРЕГАТОВ | 2003 |
|
RU2231512C1 |
Огнеупорный мертель | 1990 |
|
SU1742262A1 |
Использование: изобретение относится к огнеупорной промышленности и предназначен для кладки и сварки алюмосиликатных изделий. Сущность изобретения: раствор для сварки алюмосиликатных изделий содержит 5-15 мас.% восстановителя - алюминия, 5-25% сульфата магния или алюминия и 7-57 мас.% отходов черной металлургии: пиритных огарков, железных окатышей или органических шлаков сварочных электродов в качестве окислителя, 16-68 мас.% наполнителя из группы: хромистый концентрат, каолин, кварцит, огнеупорная глина, шамот, отходы керамического производства, 7-15 мас.%воды. 3 табл.
РАСТВОР ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий экзотермическую смесь, включающую восстановитель алюминий, окислитель сульфат металла, оксидный наполнитель и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, он содержит в качестве окислителя сульфат алюминия или магния, дополнительно отходы черной металлургии: пиритные огарки или железные окатыши, или органические шлаки сварочных электродов, а в качестве наполнителя
компонент из группы: хромитовый концентрат, каолин, кварцит, огнеупорная глина, шамот, отходы керамического производства, при следующем соотношении компонентов, мас.
Алюминий 5 15
Сульфат магния или алюминия 5 25
Отходы черной металлургии или органические шлаки сварочных электродов 7 57
Наполнитель 16 68
Вода 7 15
причем при использовании в качестве наполнителя хромитового концентрата его содержание составляет 16 20 мас.
Авторское свидетельство СССР N 1693859, кл | |||
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Авторы
Даты
1996-04-10—Публикация
1990-11-19—Подача