Способ обработки огнеупорных плит Советский патент 1980 года по МПК C04B41/22 C04B35/52 

Изобретение относится к производству огнеупорных изделий, например огнеупорных плит, используемых в металлургической промышленности. Недостатком огнеупорных изделий, широко применяемых в черной металлургии, является пористость - неизбежное следствие технологического процесса их производства. Пористость может быть устранена только последующей обработкой изделий, однако при применяемых в настоящее время способах такой обработки, в частности при пропитке различными смолами, значительно повышаются технологические и эксплуатационные затраты производств на, образующиеся канцерогенные вещества по концентрации выше допустимых корм утвержденных ПДК. Известна пропитка огнеупорных изде- ЛИЙ (шамотный кирпич) каменноугольной смолой при 1ОО-150°С в вакууме. Но- мальное время пропитки 48 ч. После про- питки следует коксующий отжиг изделий при 6ОО С. Наличие свободного углерода на границе раздела фаз жидкий металл-опнеупор приводит к замедлению разрушения огнеупорных изделий, к увеличению их износоустойчивости. Так, применение огнеупорных изделий, предварительно обработанных описанным способом, показывает увеличение их стойкости по сравнению с необработанными примерно в 2 раза 1 , Однако широкого практического применения известный способ обработки огнеупорных изделий не находит, что связано со следующими недостатками: при термообработке огнеупорных изделий пропитан- ных углеродсодержащим полимером,выделяется большое количество канцерогенных веществ (бензапирен), что практически исключает возможность широкого применения в производстве этого способа обработки и использование вакуумного оборудования значительно усложняет технологию об работки. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ обработки огнеупорных плит, согласно которому огнеупорные плиты перед механической обработкой (шлифовкой) вакуумируют, пропитывают и термообрабатывают при 150180С. При этом использование вакуумного оборудования значительно усложняет процесс обработки, а выделение при термообработке пропитанных изделий больших количество канцерогенных веществ (выше нор ПДК)практически исключает возможность про мышленного применения этого способа . Целью изобретения является уменьшение пористости и улучшения санитарных условий за счет исключения выделения канцерогенных веществ. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем обработку углеродсодержащим веществом, термообработку и шлифовку, огнеупорные плиты перед шли фовкой обрабатывают газовой смесью, содержащей: 60-90 об.% азота, 5-25 об,% углеводорода, 5-15 об,% галоидпроизводного углеводорода при 400-8ОО°С и давлении 765-78О мм рт.ст. Причем, в качестве углеводородов используют природный газ, керосин или пропан-бутановую смесь, а в качестве галоидпроизводных углеводородов используют четыреххлористый углерод или хлороформ. Сущность предлагаемого способа заклю чается в следующем. Огнеупорные плиты помеиоиют в печь сопротивления, нагревают в Токе инертного газа (азот) и обрабатывают газовой смесью углеводорода (природный газ, керосин, пропан, бутан), галогенпроизводного углеводорода (четыреххлористый углерод, хлороформ) и азота. Послойное наращивание углерода происходит по всему объему внутренней поверхности материала плиты путем чередования реакцией кондекн сации; поверхность + галоидпроизводный углеводород + углеводород + т. в. Рассматриваемые реакции - чисто поверхностный процесс, при котором образование твёрдого углерода происходит толь- ко при столкновении исходных молекул ре агентов с поверхностью. Поэтому наращивание углерода осуществляется с достаточ но тонким регулированием толщины растущего слоя, а, следовательно, с постеленным заращиванием всех открытых пустот {микрополостей) огнеупорных плит.Газооб разные реагенты не взаимодействуют меж ду собой в объеме и поэтому каждая по- следуЬщая реакция на поверхности осущес вляется лишь после полного завершения предыдущей. Механизм реакций, протекающих при наращивании углеродного слоя,обеспечива ет вьгсокую aareat-no углеродного слоя и олное заполнение внутренней заступной оверхности огнеупорного изделия графиоподобным изотропным углеродом. Примеение газообразных реагентов в процессе бработки позволяет заращивать микропо- ы с размерами, соответствующими разерам молекул исходных реагентов (10- 0 А), исключает необходимость применения вакуумного оборудования. Механизм протекающих при этом реакций и химическая природа реагентов определяет отсутствие канцерогенных веществ в газообразных продуктах. Пример 1. Огнеупорные плиты, например для бесстопорной разливки стали, изготовленные из плавленного периклаза, помещают в печь сопротивления с регулируемой температурой, нагревают в атмосфере азота. Процесс объемного заполнения изделий проводят при 600°С в потоке газовой смеси, содержащей 80 об.% азота, 15 об,% природного газа и 5% четыреххлористого углерода. Процесс ведут при постоянной температуре и давлении 765- 78О мм рт.ст, в течение 10 ч. Процесс завершают, охлаждая изделия до нормальной температуры в токе азота. После извлечения из лечи плиты шлифуют. Количество наращенного углерода после обработки составляет 2,5%, П р и м е р 2, Огнеупорные плиты, изготовленные из корунда, помещают в рабочую камеру - часть камеры пламенного горна нагревают до 7ОО С в атмосфере газовой смеси,содержащей 90 об.% азота, 5 об.% керосина и 5 об.% технического хлороформа. Процесс ведут при постоянной температуре и давлении 765-780 мм рт.ст, в течение ЗО ч. Охлаждение проводят в атмосфере азота.Обработанные плиты шлифуют. Содержание нарощенного углерода в объеме пор плит составляет 3 вес,%. Пример 3, Огнеупорные плиты изготовленные из корунда,помещают в рабочую камеру - часть камеры пламенного горна. Нагревают в воздушной атмосфере до , Вытесняют кислород воздуха азотом и подают в камеру газовую смесь60 об,% азота, 25 об,% пропан-бутана и 15 об.% четыреххлористого углерода при .давлении 765-780 мм рт.ст. Изделие охлаждают в токе азота, извлекают из камеры и шлифуют. Содержание углерода в объеме плит составляет 2 вес,%. Испытание на металлостойкость для огнеупорных плит объемноуплотненных угле