Огнеупорный раствор Советский патент 1983 года по МПК C04B35/04 

(54) ОГНЕУПОРНЫЙ РАСТВОР

1

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к составу раствора, который может быть использован для заполнения швов огнеупорной кладки тепловых агрегатов, например плавильных печей.

Известен огнеупорный связующий материал для кладки высокотемпературных агрегатов, включающий магнийсодержащий компонент (окись магния ЗО-58% и перик д лаз 2О-40%), жидкое стекло (20-ЗО%) и термитную добавку (1,5-2,5%) l.

Использование в составе раствора термитной добавки в качестве минерализатора значительно повышает его адгезию 5 к поверхности.

Однако большая огневая усадка такого раствора приводит к растрескиванию материального шва и повышению газопроницаемости кладки, что существенно сни- 20 жает срок ее службы. По этой же причине, применение данного состава раствора для заполнения утолщенных швов, которые в последнее время находят широкое

применение в кладке промыщленных печей, не эффективно.

Известен магнезиальный мертель, который после затворения водным раствором силиката натрия (жидким стеклом) применяют для заполнения швов огнеупорной кладки металлургических агрегатов ( 2 J содержащий следующие компоненты, вес.%: Бой магнезитохромитовоГ0| кирпича. 75-86

с размером частиц 1-О,5мм Огнеупорная глина6-10

Железо (минерализующая добавка) с размером частиц 2-О,О1 мм8-15

Известный состав раствора, имея достаточно высокую адгезию к поверхносм, низкую газопроницаемость и являясь безусадочным при эксплуатационных темпера турах, характеризуется пониженной огне упорностью и термостойкостью, что приводит в условиях высоко температурной эксплуатации магнезиальной кладки к вытеканию (вследствие плавления) материального шва из кладки и последующему скальша- нию изделий. Указанные недостатки известного соста ва раствора проявляются в большей степе ни с увеличением толщины заполняемых швов и обусловливают небольшой срок службы огнеупорной кладки в высокотемпе ратурных агрегатах. Наиболее близким к предложенному является состав на основе магнезита, связки и 4% тонкодисперсного металличес кого алюминия 3 Т Гранулометрический состав магнезиального компонента обеспечивает массе мини мальную порисгосгь а добавка металличес кого алюминия используется в форме дисперсного алюминиевого порошка. Такие составы благодаря плотной укладке зерен магнезита и кристаллизации в процессе нагревания крупнокристаллической шпинели (при добавке алюминиевого порошка); обеспечивают получение высокоплотньЛс . огнеупоров и набивных масс с высокой шлако- и металлоустойчивостью. Футеровка, выполненная из таких составов, при непосредственном контакте со шлаками и металлом имеет высокуюизносоустойчи вость, Однако использование названных соста вов в качестве раствора для заполнения утолщенных швов (до 12 мм) между кирпичами, например в кладке сводов ив верхних рядах стен электродуговых печей, где основной причиной износа является не воздействие шлака и металла, а термо циклические и термомеханические напряжения в кладке, не дает положительного эффекта. Объясняется это тем, что ВЫСОКО Ш1О1Ные материальные швы из указанных составов имеют высокие упругие характеристики, т. е, моДуль упругости и меру хрупкости. Такие материальные швы не способны компенсировать термомеханические напряжения в кладке, которые возника ют вследствие расширения кирпичей при одностороннем нагреве футеровки, что неизбеж11о приводит к деформации (короблению) свода. Кроме того, швы из таких составов, как и сами изделия, применяемые для кладки, склонны к растрескиванию и поэтому исчезает эффект от механи ческого удержания скалывакшихся кусков кирпича слоем раствора. Целью изобретения является увеличени срока службы магнезитовой, магнезитохро М1трвой и хромомагнезитовой кладки в высокотемпературных агрегатах за счет повышения огеупорности и сниже ния упругих характеристик магнезиального раствора, применяемого для нижения упругих характеристик магнеиального раствора, применяемого для ладки изделий. Поставленная.цель достигается тем, то огнеупорный .раствор для кладки; утеровки тепловых агрегатов, преимущестенно плавильных печей, включающий агнийсодержащий компонент, минерализующую добавку-металлический алюминий жидкое стекло, содержит магнийсодержащий компонент фракции 3-1 мм и фракции 0,09 мм и в качестве неметаллического алюминия-алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас,%: Магнийсодержащий компонент фракции 3-1 мм40-50 М агнийсодержащий компонент фракции 7/ 0,09 мм 30-40 Алюминиевая пудра 3-8 Жидкое стекло1О-15 В качестве магнийсодержашего компо|Нента может быть использован плавле ный или спеченный магнезит, а также измельченный бой магнезитовых, магнезитохромитовых и хромомагнезитовых изделий. Введение высокодисперсного металлического алюминия (алюминиевой пудры) в состав раствора с крупнозернистым заполнителем (не содержащим средней фракции 1-0,О9 мм) обусловливает в процессе нагревания активное формирование в нем кристаллических высокоогнеупорных новообразований и субмикротрещиноватой структуры, что обеспечивает высокую огнеупорность и эластичность утолщенных материальных швов (до 12 мм) в кладке, выполненной на таком растворе. Благодаря этому уменьшается скорость износа кладки сколами за счет механического удержания скалывающихся кусков кирпича толстым слоем раствора и за счет снижения термомеханических напряжений в кладке которые возникают вследствие расширения кирпича при одностороннем нагреве. I Формирование высокоогнеупорных минералов при этом вызвано двумя процессами, протекаюшими в смесях МоО и АВ при термообработке в присутствии воздуха: окислением АЕ и образованием шпинели MgO-AB.j.O с температурсй плавления 2135 С. В первом процессе гроисходит увеличение объема на 42%, а шпинелеобразование сопровождается возраста59нием объема на 6,8%. В случае применения предложенного зернового состава рас твора указанное расширение протекает в утолщенном материальном шве пористой структуры, которая способна компенсировать это расширение с последующим обра зованием субмикротрешиноватой структуры, обеспечивающей снижение упругих характеристик материального шва, а следовательно, и напряжений в кяадке в условиях высокотемпературной эксплуатации. Экспериментально установлено, что для предложенного зернового состава магнийсодержащего раствора величина добавки алюминиевой пудры должна соста лять 3-8% . Уменьшение величины нижнего предела добавки приводит к растрескиванию материального шва гри нагревании, поскольку процессы окисления Ае и образования шпинеля MgO- сопровождающееся увеличением объема, оказываются недост точными, чтобы скомпенсировать усадку раствора. Превышение величины, верхнего преде- ла добавки вызывает разрыхление материального шва в связи с чрезмерным уве личением его объема по указанным процессам. i Огнеупорную кладку электродуговой печи с применением предложенного состава раствора изготавливают следующим образом. Пример 1. В растворомешалку загружают 40% плавленого магнезита фракции 3-1 мм , 3% алюминиевой пудры и перемешивают в течение 2-3 мин. Затем загружают 45% плавленого магнезита фракции медьче О,09 мм и по мере перемешивания увлажняют жидким стеклом плотностью 1,28-1,35 г/см до получения раствора полугустой консистенции. При этом расход жидкого стекла равен 12%. Наборку свода и стен выполняют, используя общепринятые приемы кладки с применением раствора. При этом слой раствора, наносимый на плашку и боковую грань кирпича, должен обеспечивать толщи ну шва 8-12 мм После завершения кладг ки ее выдерживают в течение 3-5 ч непосредственно на месте наборки, и затем она может быть пущена в эксплуатацию. Стойкость такой кладки в электродуговых печах ДСП-1,5 для выплавки син тетического чугуна составляет 6 сут, а при использовании в ка1чесгве магний.содержащего компонента спеченного магне зита 4 сут, при использовании измельченdo6ного боя магнезитохромитовых изделий 5 сут. Пример 2. По технологии, опи.санной в примере I, изгогавливаюг кладку на растворе; включающем 45% плавленого магнезита фракцииЗ-1 мм, 5% алю; ииниевой пудры, 38% плавленого магнезита фракции мельче 0,О9 мм и 12% жидкого стёкла. Стойкость полученной кладки - 9 сут, при использовании спеченного магнезита - 6 сут, а измельченного боя магнезитохромитовых изделий - 8 сут. П р и м е р 3. По технологии, описанной в примере 1, изгогавливают кладку на растворе, включающем 50% плавленого магнезита фракции 3-1 мм, 8% алюминиевой пудры, 30% плавленого магнезита фракции мельче 0,09 мм и 12% жидкого стекла. Стойкость полученной кладки 7 сут, при использовании спеченного магнезита - 5 сут, а измельченного боя магнезитохромитовых изделий - 6 сут. Наблюдения за состоянием рабочей и наружной поверхностью футеровки сводов В процессе эксплуатации свидетельствуют io6 отсутствии оплавления материальных швов в кладке и об отсутствии каких либо деформаций (короблений) на наружной поверхности кладки, что объясняется высокой огнеупорностью и эластичностью утолщенных (до 12 мм) материальных швов. В отобранных пробах футеровки после службы видно механическое удержание скалывающихся кусков кирпичей материальными швами. Формула изобретения Огнеупорный раствор для кладки футеровки тепловых агрегатов, преимущественно плавильных печей, включающий магний- содержащий компонент, минерализующую добавку - металлический алюминий и жидкое стекло, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы огнеупорной кладки за счет повышения огнеупорности и снижения упругих характеристик раствора, он содержит магнийсодержащий компонент фракции 3-1 мм и фракции О,О9 мм и в качестве неметаллического алюминия - алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас,%: Магнийсодержащий компо- нент фракции 3-1 мм4О-50 Магнийсодержащий компонент фракции О,О9 ммЗО-4О Алюминиевая пудра3-8 Жидкое стеклоЮ-15

79869008

Источники информации,2. Авторское свидетельство СССР

принятые во внимание при экспертизе .№ 512199, кл. С 04 В 35/04, 1976.

1, Авторское свидетельство СССРз. Авторское свидетельство СССР

№ 442173, кл. С 04 В 35/04, 1974.№ 279408, кл. С 04 В 35/04, 1968.