Способ получения периклаза Советский патент 1982 года по МПК C04B35/62 

Изобретение относится к производ ству высокоогнеупорных материалов для изготовления на их основе магне зиальных изделий, преимущественно плит шиберного затвора для разливки стали. Прецизионные части плит из плавленного периклаза служат в исклю4ительно тяжелых условиях. Основной причиной износа плит является эрози струей металла, воздействие термических и механических нагрузок, всл ствие чего образуются значительные напряжения в изделии, приводящие к потере прочности, Коррозионно-эрози онное сопротивление плит и термомеханические свойства их определяются химико-минералогическим составом и структурой периклазового материала. Наиболее близким к изобретению является способ наплавления на блок магнийсодержащего сырья в дуговой трехэлектродной печи с постоянной скоростью 30 мм/ч в течение 40-45 ч при поддержании постоянного электрического режима 1. Вследствие неоднородности температурного поля примеси накапливаютс не только в корке, но и в центральной зоне блока, что приводит к снижению качества плавленного периклаза. Кроме того, отсутствие необходимых условий кристаллизации затрудняет рост монокристаллов, что приводит к уменьшению их выхода. Целью изобретения является повышение качества периклаза и увеличение выхода зоны направленной кристаллизации. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения периклаза плавлением магнийсодержащей шихты на блок в дуговой трехэлектродной печи, наплавление блока ведут при средней скорости 15-29 мм/ч в течение 46-80 ч, чередуя через каждый 3,5-20 ч большую скорость наплавления 30-50 мм/ч с малой скоростью 15 мм/ч, с которой и заканчивают процесс плавки, причем в течение 0,3-7,5 ч плавку ведут открытой дугой, При этом после розжига печи включают автоматическую систему, обеспечивающую поддержание постоянного электрического резкима. На фиг, 1 изображено изменение высоты наплавленного блока во времени. Кривая 1 описывает плавку с лочти постоянной скоростью около 30 мм/ч в течение 40 ч, характерную для известного способа. Ломаная: линия II схематично описывает плавк с переменной скоростью в пределах 0,1-50 мм/ч продолжительностью 72 ч согласно примеру 1. На фиг. 2 и 3 схематически изобр жена структура блоков в вертикально сечении. Схема включает корку 1, зону 2 монокристаллов, плотную 3 и пористу 4 зоны. Фиг. 2 иллюстрирует структу ру блока, полученного с постоянной скоростью, (известный сггособ) , фиг. 3 - соответственно примеру. Из сравнения этих фигур видно, что уменьшается объем корки 1 блока увеличивается объем зоны 2 монокрис таллов (зона направленной кристалли зации) и плотной зоны (зоны объемно кристаллизации) 3, уменьшается объе раковистой зоны 4. Ведение плавки с переменной периодической изменяющейся скоростью сог ласно графику фиг. 1 позволяет повысить выход столбчатых монокристаллов за счет возникновения чередующихся зон направленной и объемной кристаллизации (соответственно скачкам скорости плавки блока) по всему блоку. Последний период плавки, характеризу ющийся низкой скоростью, обеспечивает уменьшение, раковистой зоны блока и улучшение условий диффузии примесных легкоплавких компонентов из центральной зоны благодаря поддер жанию теплового равновесия системы. Общая продолжительность плавки менее 46 ч при средней скорости наплавления блока 29 мм/ч не приводит к повышению качества периклаза, а увеличение продолжительности плавки более 80 ч при средней скорости наплавления блока менее 15 мм/ч приводит к значительньзм тепловым потерям печи. Ведение плавки открытой дугой в общей сумме в течение 0,3-7,5 ч позволяет повысить качество плавленого периклаза за счет удаления парогазовой фазы, насыщенной примесными окислами, из зоны.горения дуги Плавка открытой дугой менее 0,3ч не приводит к улучшению качества периклаза, а более 7,5 ч приво.цит к прогару ванны и свода печи. Увеличение скорости наплавления блока выше 50 мм/ч приводит к значительному уве личению открытой пористости периклаза. Скорость наплавления блока бывает равна О, когда дуга открыта и над расплавленным материалом нет шихты.. Максимальный предел времени поддержания постоянной скорости 20 ч. Примесные окислы, содержащиеся в шихте, поступая в зону горения дуг, возгоняются. При большой скорости плавки над дугой поддерживают большой слой шихты и в этом слое конденсируются примесные окислы. По мере накопления этих примесных окислов дугу открывают, следовательно, уменьшают скорость плавки. При открытии |дуги происходит удаление примесных окислов с парогазовой фазой. Если же длительное время (более 20 ч) не уменьшать скорость плавки. То эти окислы расплавляются вместе с кусками шихты, на которой они сконденсировались . Высокую скорость плавки целесообразно поддерживать 3,5 и более часов, в противном случае сильно падает производительность печи и расход электроэнергии неоправданно возрастает. Низкую скорость наплавления блока по высоте поддерживают не менее чем 3,5 ч, так как в этот период энергия расходуется на наплавление блока в плане, а невысокий слой шихты не препятствует возгонке примесей. Перечисленные интервалы являются оптимальными с точки зрения химикоминералогического состава и структуры периклаза. Пример. В электропечи ОКБ-955Н комбината Магнезит проводят серию плавок на блок брусита Кульдурского месторождения при переменной скорости наплавления блока и при поддержании постоянного электрического режима после розжига. В табл. 1 даны режимы изменения скорости наплавления блока.

Сопоставительный химический состав брусита, плавленого периклаза, процентный выход монокристаллов.

Материал

Содержание окислов, %

3,2

1,0

0,4 0,2

0,8

2,3 0,2

0,5

0,8

2,3 0,2 0,6

2,3

0,3 0,3

1,3

Как Видно из табл. 2, качество периклаза, полученного по предлагавмому способу, значительно выше, чем по известному. Лимитирующие окислы представлены двухкальциевым силикатом (2 CaO-SiO-z.) С высокой температурой плавления (2130°.С) . Использование предлагаемого способа получения периклаза обеспечивает по сравнению с известным возможность повышения качества периклаза за счет удаления примесных окислов из него (МдО выше 97%) и улучшение структуры плавленого материала за счет увеличения зоны столбчатых монокристаллов. Кроме того, при увеличении продолжительности плавки повышается коэффициент использования сьгрья.

Формула изобретения Способ получения периклаза плайлением магнийсодержащей шихты на блок

полученных после перечисленных серий плавок в электродуговой печи ОКВ-955Н, приведены в табл. 2.

:Таблица 2

Зоны направленнойкристаллизации

2,8

92,9

35-40 0,8

98,4

0,2

2,2

94,6 1,0

15-30 97,9

0,3

94,6

2,2

12-15

1,0 97,9

0,2

94,6

2,2 96,7

0,2 1,4

3-7

в дуговой трехэлектродной печи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества периклаза и увеличения выхода монокристаллов, наплавление блока ведут- при средней скорости 15-29 мм/ч в течение 46-80 ч чередуя через каждые 3,5-20 ч большую скорость наплавления 30-50 мм/ч с малой скоростью- 15 мм/ч, с которо и заканчивают процесс плавки, причем в течение 0,3-7,5 час плавку ведут открытой дугой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Н,ММ

10 го 30 ko so во 70 Т,г фиг /