Шихта для изготовления огнеупорных изделий Советский патент 1982 года по МПК C04B35/02 

1

Изобретение относится к технологии изготовления магнезитохромитовых огнеупоров на основе плавленых материалов, предназначенных для футеровок камер порционного вакуумирования стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме с агрессивной средой.

Известны для футеровок ответственных элементов камер порционного вакуумирования стали огнеупоры на основе плавленого магнезитохромита in.

Однако такие виды огнеупоров после службы в камерах порционного вакуумирования стали, работающих на основных шлаках (СаО SiO() , нестойкие, быстро разрушаются ввиду накопления в них двухкальциевого силиката (Ь-2СаО SiO, который при охлаждении во время текущих ремонтов инвертирует в - -форму. -Полиморфное превращение ( SiOr происходит с увеличением объема на 10-12, что

приводит к растрескиванию и образованию в огнеупорах зоны пылевидных продуктов.

Известна шихта, состоящая из плавленых магнёзитохромита и хромомагнезита 2 .

Однако огнеупоры, изготовленные из такой шихты, также характеризуются пониженной износоустойчивостью вследствие того, что в них происходит аналогичный процесс накопления двухкальциевого силиката, инвертирующего в д- -форму.

Известны огнеупоры изготовленные из шихты на основе магнезии и смеси магнезии и хромита, в которые вводятся стабилизирующие добавки двухкальциевого силиката, борная кислота и водорастворимый полифосфат, присутствующие в виде связки ГЗ JОднако такие огнеупоры не могут быть применены для футеровки устройств порционного вакуумирования стали (УПВС), так как спеченная

магнезия и смесь магнезита с хромитом характеризуется более низкой стойкостью в УПВС, чем плавлеиые материалы. Кроме того, добавки полифосфата также снижают прочностные свойства огнеупоров при высоких температурах.

Наиболее близкой к изобретению является шихта Г для изготовления основных огнеупоров, состоящая, %: Плавленый зернистый i магнезитохромитовый материал5Q-65

Зернистый

хромит10-20

Тонкомолотый плавленый хромомагнезит: Огнеупоры, изговленные из этой шахты обладают более высокой износостойкостью, однако она недостаточна при применении таких огнеупоров в установках порционного вакуумирования стали. Кроме того, присутствие в составе шихты повышенного количества хромитовой руды (более 100%) способствует развитию канальной пористости изделий, создает условия образования мелкотрещиноватой структуры, что приводит к снижению износоустойчивости вследствие повышенной пропитки огнеупора расплавами, особенно в условиях вакуума. Наименее устойчивой к расплавленному шлаку в огнеупорах из такой шихты является тонкомолотая связующая плавленый хромомагнезит. В процессе обжига при спекации огнеупоров она скрепляет крупнозернистый каркас. При этом между крупнозернистой и связующей составляющими огнеупоров образуются канальные поры. В процессе службы в металлургических агрегатах (особенно в условиях вакуума) канальные поры заполняются продуктами плавки и вызывают в первую очередь перерождение связки и накопление новообразований. В частности, в футеровке камеры УПВС происходит образование двухкальциевого силиката, который при охлаждении во время текущих ремонтов инвертирует в

-форму, образование которой происходит с увеличеним объема на 10 12%, что приводит к растрескиванию и образованию в огнеупорах под отслоившейся рабочей зоны пылевидных продуктов разрушения. Такое перерождение снижает стойкость огнеупоров и приводит к разрушению футеровки.

Целью изобретения является повышение износоустойчивости огнеупоров.

Поставленная цель достигается тем, что в шихте, включающей зернистый плавленый магнезитохромит, зернистый хромит и связующее на основе тонкомолотого плавленого, магнезиальносодержащего компонента, связующее дополнительно содержит окисный борсодержащий компонент в количестве 1,2-7,5% от магнезиальносодержащего компонента связки при следующем соотношении компонентов, мас.%. Плавленый магнезитохромит50,,0 Хромит3,0-9,5 Связующее 22,,0 Окисный борсодержащий компонент (бура или борная кислота) , введенный в состав связующего, предотвращает

инверсию ( 2f aOSiO(2 в огнеупорах, изготовленных из предлагаемой шихты и следовательно препятствует образованию пылевидных продуктов разрушения,в результате повышается износоустойчивость огнеупоров.

При соотношении окисного борсодержащего и плавленого магнезиальносодержащего компонентов менее 1,2 :

: 98,8 стабилизация r2CaOSiOQ

не достигается и инвертированный

f -2CaO-SiOQ приводит к образованию рыхлой зоны в огнеупорах, резко снижающей износоустойчивость футеровки. °

Применение связующего в соотношение окисного борсодержащего и магнезиальносодержащего компонентов более 7,5:92,5 снижает термическую стойкость огнеупоров, что оказывает отрицательное влияние на износоустойчивость футеровки, вследствие

скалывания изделий при резкой смене температуры в процессе вакуумирования стали.

Введение борсодержащего компонента в состав шихты в процесс приготовления связующего позволяет равномерно распределить стабилизатор двухкальциевого силиката в канальных порах и капиллярах и повышает износоустойчивость огнеупоров вследствие предотвращения инверсии 1СаО SiO „

Введение в состав шихты связующего в количестве 22,,0 вес.% обусловлено тем, чтобы обеспечить необходимую плотность огнеупорных изделий, изготовленных из предлагаемой шихты, использующихся в установках, вакуумирования стали При содержании связующего в шихте менее 22% пустоты каркаса крупнозернистого наполнителя остаются незаполненными, что приводит к повышению пористости .изделий, следовательно к снижению износоустойчиовсти огЧеупоров. Если количество связующего более. 0%, то в процессе обжига каркас крупной фракции раздвигается, происходит усадка связующего и необходимое уплотнение огнеупоров не достига ется, что также оказывает отрицатель ное влияние на износоустойчивость футеровки. Введение в состав шихты крупнозер нистого хромита фракции мм в количестве 3,0-9,5 способствует повышению термической стойкости и, ввиду его повышенной устойчивости к расплавленным шлакам, повышает износоустойчивость огнеупоров. При содержании крупнозернистого .хромита менее 3,0 такие положительные качества огнеупоров не достигаются Введение в состав шихты хромитовой руды более 9 5% способствуют разви91 тию канальной пористости изделий, создает условия образования мелкотрещиноватой структуры, что приводит к повышению пористости изделий, следовательно к снижению износоустойчивости вследствие повышенной пропитки огнеупоров расплавами, особенно в условиях вакуума. Для приготовления шихт используют плавленый магнезитохромит, кемпирсай-, скую хромитовую руду и связующее, включающее окислый борсодержащий компонент (борную кислоту или буру) марки Ч и плавленый магнезиальносодержащий- компонент (магнезит, или магнезитохромит, или хромомагнезит). Магнезит получен электродуговым переплавом саткинского спеченного магнезита. Магнезитохромит получен электродуговым переплавом шихты из 20 кемпирсайской хромитовой руды и 80% спеченного саткинского магнезитового порошка. Хромомагнезит получен электродуговым переплавом шихты из 60 кемпирсайской хромитовой руды и «О саткинского спеченного магнезитового порошка. Химический состав материалов приведен в табл. 1. Таблица 1

Плавленый 1,2 2,1 1,3 магнезитохромит 3,6 13.8 7. Хромит Плавленый маг1,2 1.6 0,3 незит Плавленый хромо1,2 3.2 4,8 магнезит

Пример Г. Связующее готовят совместным помолом борной кислоты (окисный борсодержащий компонент) в количестве tO,5 г (в пересчете на 22,5 rj и плавленого магнезита магнезиальносодержащий компонент), взятого в количестве 277.5 г (соотношение 7,5: 92.5)

Получено связующего 318.0 г.

Для приготовления шихты плавления магнезитохромит фракции 3-0 мм в количестве 750 г (75 вес.) (из них фракции 3-1 мм 50 вес.; 1-0 мм 25 вес.%) перемешивают с хромитом фракции 3-1 мм, взятом в количестве 30 г (3 вес.). 8,7 85.5 1.2 52.5 21,9 0,8 95,7 1.2 27,6 62,1 1.1

792778

Смесь увлажняют сульфитно-спиртовой бардой плотностью 1i19 г/см (сверх 100 шихты) , затем добавляют связующее в количестве 220 г (22 вес.%) и снова перемешивают.s

Из полученной шихты прессуют изделия в виде цилиндров диаметром и высотой 35 мм при удельном давлении 1300 ктс/см.

Изделия обн(игают в туннельной пе- 10 чи при 1800 С с выдержкой 3ч.

Пример 2. Связующее готовят совместным помолом буры (окисный борсодержащий компонент) в количестве 40,5 г (в пересчете на 12,0 г) 15 и плавленого магнеэитохромита (магнезиальносодержрщий компонент) , взятого в количестве 288,0 г.(соотношение 4, О :9б, 0) .

Получено связующего 328,5

Для приготовления шихты плавленый магнезитохромит фракции мм в количестве г (,0%) (из них фракции 3-1 мм 50 весД, 1-0 мм 14,ОвесД) ; перемешивают с хромитом фракции 3 - 25 1 мм, взятом в количестве 60 г (60,0 вес.-) ,

Смесь увлажняют сульфитно-спиртовой бардой плотностью 1,19 г/см (сверх 100% шихты) , затем добавляют зо связующее в количестве 300 г (30,0 вес.) и снова перемешивают.

Из полученной шихты прессуют изделия в виде цилиндров диаметром и высотой 35 мм при удельном давле- jj НИИ 1300 кгс/см.

Изделия обжигают в туннельной печи при l800 C с выдержкой 3 чПример 3. Связующее готовят совместным помолом борной кислоты д (окисный борсодержащий компонент) в количестве 8,64 г (в пересчете на BnOjj 3,6 г) и плавленного хромома:- незита (магнезиальносодержащий компонент) взятого в количестве , (соотношение 1,2:9У,8).Получено связующего . г.

8

Для приготовления шихты плавленый магнезитохромит фракции ЗО мм в количестве 505 г (50,5 вес.°)( из них фракции 3-1 мм АО вес., 1-0 мм 10,5 вес.) перемешивают с хромитом фракции 3-1 мм, взятом в количестве 95 г (9,5 вес.).

Смесь увлажняют сульфитно-спиртоП

вой бардой плотностью 1,19 г/см (сверх 100 шихты) затем добавляют связующее в количестве АОО г (Ц0,0 вес.) и снова перемешивают.

Из полученной шихты прессуют изделия в виде цилиндров диаметром и высотой 35 мм при удельном давлении 1300 кгс/см .

Изделия обжигают в туннельной печи при с выдержкой 3 ч.

Огнеупорные изделия из-предлагаемой шихты испытывают на износоустойчивость.

Условия испытания огнеупорных образцов на износоустойчивость:

Температура испытаний,

С1620-1640

Продолжительность,

ч3

Среда - высоковосстановительная

создается графитовым стаканом, в который помещается высокоглиноземистый тигель с огнеупором и шлаком.

Разряжение 1-2 мм рт.ст. создается в высокоглиноземистой реторте путем откачки воздуха вакуумным насосом, в которую помещают графитовый стакан.

Вес,огнеупора, г100

Вес шлака, г100

Химический состав шлака, %: SiOrj 12,10-, 28,5, ,10Г МпО kM, СаО 27,8; МдО 11,10; 0,83.

Основность CaO:SiO rj 2,3 Нагрев и медленное охлаждение реторты проводят в криптоловой печи.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. Известная Износ с учетом порошка - 6

.Данные таблицы 2 показывают, что износоустойчивость предлагаемых шихт по сравнению с известной выше в 1,5 2 раза. Петрографическим анализом установлено, что осветленный порошок огнеупора из известной шихты состоит на 30-40 из -2СаО SiOfj. В борсодержащих огнеупорах, изготовленных из предлагаемых шихт в канальных порах обнаружен только ft -2СаО SiOn. Стабилизация 2СаО SiO(j предотвращает образование зоны пылевидных продуктов разрушения и способствует повышению износоустойчивости огнеупоров.

Применение магнезитохромировых огнеупоров, изготовленных из плавленых материалов, содержащих в томномолотом связующем окисных соединений бора, повышает стойкость днища УЛВС на 50 плавок. Экономический эффект на одну установку порционного вакуумирования составляет 71527 руб. в год.

Формула изобретения Шихта для изготовления огнеупорных изделий, включающая зернистый плавлеТаблица 2 2,0 - 3,0 2,5 - З.,0 1,5 - 2,0

ныи магне итохромит, зернистый хроми и связующее на основе тонкомолотого плавленого магнезиальносодержащего компонента, отличающая ся тем, что, с целью повышения износоустойчивости, связующее дополнительно содержит окисный борсодержащий компонент 0 количеств.е 1, от магнезиальносодержащего компонента связки при следующем соотношении компонентов, мас.:

Плавленый магнезитохромит 50, Хромит3-9,5

Связующее22- 40

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

3- Патент Франции, tf 2305+09, кл. С uk 3 35/00, 197.

Ц . Авторское свидетельство СССР ff , кл. С 04 В 35/02, 197. Поверхность плотная, ошлакованная, трещин и сколов не обнаружено Порошок отсутствует Реакционная корочка мощностью 2,0-3,0 мм отслоилась. Под ней обнаружен осветленный порошок толщиной 2- мм.