Огнеупорная футеровка плавильной печи и способ ее изготовления

 

1. Огнеупорная футеровка плавильной .печи, содержащая кладку из огнеупорного кирпича с теплоизоляционной засыпкой между слоями и покрытие на основе окиси алюминия на огневой поверхности кладки, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы за счет увеличения термостойкости покрытия, последнее дополнительно содержит у-окись алюминия при следующем соотношении компонентов, об. %: у-Окись алюминия20-50 л -Окись алюминия50-80 и выполнено многослойным с пористостью, изменяющейся от нуля в поверхностном слое до 60-70% в переходном слое. 2. Способ изготовления огнеупорной футеровки плавильной печи, включающий послойную кладку, заполнение зазоров между слоями теплоизоляционной засыпки, сущку кладки, приготовление суспензии из rt-окиси алюминия, нанёсенение ее на огневую поверхность с последующей сушкой и совместный обжиг кладки и полученного покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы футеровки за счет увеличения термостойкости покрытия, при приготовлении суспензии в нее вводят азотнокислый алюминий, суспензию для нанесения первых слоев покрытия аэрируют и используют для ее приготовления Х-окись алюминия в виде конгломератов, а суспензию для нанесения лицевого слоя вакуумируют и используют для ее приготовления ot -окись алюминия с размером частиц менее 2 мкм, при обжиге нагрев футеровки до 500-600°С осуществляют со скоростью 50- 60°С/ч, дальнейщий нагрев до 1100-1200°С- со скоростью 100-500°С/ч и выдерживают при этой температуре в течение 2-3 сут. сл 1чЭ tsD СО

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1015223 А

F 27 Р 1/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ у -Окись алюминия 20-50 м -Окись алюминия 50 — 80 и выполнено многослойным с пористостью, изменяющейся от нуля в поверхностном слое до 60 — 70% в переходном слое.

2. Способ изготовления огнеупорной футеровки плавильной печи, включающий послойную кладку, заполнение зазоров между слоями теплоизоляционной засыпки, сушку кладки, приготовление суспензии из и -окиси алюминия, нанесенение ее на огневую поверхность с последующей сушкой и совместный обжиг кладки и полученного покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы футеровки за счет увеличения термостойкости покрытия, при приготовлении суспензии в нее вводят азотнокислый алюминий, суспензию для нанесения первых слоев покрытия аэрируют и используют для ее приготовления d-окись алюминия в виде конгломератов, а суспензию для нанесения лицевого слоя вакуумируют и используют для ее приготовления ос -окись алюминия с размером частиц менее 2 мкм, при обжиге нагрев футеровки до

500 — 600 С осуществляют со скоростью 50—

60 С/ч, дальнейший нагрев до! 100 — 1200 С= со скоростью 100 — 500 С/ч и выдерживают при этой температуре в течение 2 — 3 сут. (21) 2914871/22-02 (22) 24.04.80 (46) 30.04.83. Бюл. № 16 (72):В. К. Скворок, Н. И. Сенчук, С. Г. Тресвятский,,Л. П. Горушкина, И. В. Андрейчук, 1О. И. Котельников, И. С.,Лябук, В. С. Мошкин, Д. А. Федоряка и А. И. Акименко (71) Украинский заочный политехнический институт и Завод «Поршень» (53) 66.043.1 (088.8) (56) I. Альтман М. В. Металлургия литейных алюминиевых сплавов. М., «Металлургия», 1972, с. 56 — 62.

2. Патент Великобритании № 962205, кл. С 7 1, опублик. 1964. (54) ОГНЕУПОРНАЯ ФУТЕРОВКА ПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, (57) 1. Огнеупорная футеровка плавильной .печи, содержащая кладку из огнеупорного кирпича с теплоизоляционной засыпкой между слоями и покрытие на основе окиси алюминия на огневой поверхности кладки, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы за счет увеличения термостойкости покрытия, последнее дополнительно содержит у-окись алюминия при следующем соотношении компонентов, об. %:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

1015223

Изобретение относится к металлургии, в частности к устройствам плавильных печей, а также к способам изготовления футеровки, и может быть использовано при плавке алюминия и его сплавов, черных металлов.

Известна футеровка печи для выплавки алюминия, состоящая из шамотного кирпича и облицованная высокоглиноземистым кирпичом.

Недостатками данной футеровки являются малый срок службы и загрязнение расплава. Это объясняется тем, что высокоглиноземистый кирпич, которым облицована огневая поверхность футеровки, является пористым, что вызывает фильтрацию в него расплава, разбухание и разру- 15 шение футеровки. Этот кирпич, кроме окиси алюминия, не взаимодействующей с расплавом, содержит также другие окислы, такие как двуокись кремния, окись железа, которые растворяются в расплаве, загрязняя его.

Способ изготовления данной футеровки предусматривает выполнение кладки из шамотного кирпича на глинисто-шамотном растворе и облицовку высокоглиноземистым кирпичом также на этом растворе, сушку и об- 25 жиг (1) .

К недостаткам этого способа относится то, ч.!о он не позволяет нанести на футеровку барьерный слой, не взаимодействующий с расплавом, в результате чего срок службы футеровки невелик, а расплав за- Зо грязняется компонентами футеровки.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является огнеупорная футеровка плавильной печи, содержащая кладку из огнеупорного кирпича с теплоизоляционной засыпкой между слоями и покрытие на основе окиси алюминия на огневой поверхности кладки.

Недостаток известной футеровки — низкая термостойкость покрытия, обусловлен- 4п ная его незначительной пористостью. Термостойкость покрытия в данном случае определяет срок службы футеровки, который также невелик.

Способ изготовления известной огнеупорной футеровки включает выполнение 45 послойной кладки, заполнение зазоров между слоями теплоизоляционной засыпкой, сушку кладки, приготовление суспензии из с<-окиси алюминия, нанесение ее на огневую поверхность с последующей сушкой и совместный обжиг кладки и полученного покрытия (2) .

К недостатками известного способа относятся малый срок службы получаемой футеровки, а также необходимость в создании высоких температур для обжига (около

1500 С) .

Цель изобретения — повышение срока службы футеровки за счет увеличения термостойкости покрытия, а также упрощение процесса за счет снижения температуры обжига.

Поставленная цель достигается тем, что в огнеупорной футеровке плавильной печи, содержащей кладку из огнеупорного кирпича с теплоизоляционной засыпкой между слоями и покрытия на основе с -окиси алюминия на огневой поверхности кладки, покрытие дополнительно содержит -окись алюминия при следующем соотношении компонентов, об. /!!. ъ -Окись алюминия 20--50 а -Окись алюминия 50 - 8() и выполнено многослойным с пориггос!ыо, изменяющейся от нуля в повсрхностном слое до 60 — 70О/О в переходном слое.

Поставленная цель ц!ст!!г!!ется тем, что согласно способу изготовления огпсуliopной футеровки плавильной печ и, вкл ючающему выполнение послойной кладки, заполнение зазоров между слоями теплоизоляционной засыпки, суilil .ó кладки, приготовление суспензии из ас-окиси алюминия, нанесение ее на огневую поверхность с последующей сушкой и совместный обжиг кладки и полученного покрытия, при приготовлении суспензии в нее вводят азотнокислый алюминий, суспензию для нанесения первых слоев покрытия аэрируют и используют для ее приготовления и -окись алюминия в виде конгломератов, а суспензию для нанесения лицевого слоя вакуумируют и используют для ее приготовления о -окись алюминия с размером частиц менее 2 мк!!, при обжиге нагрев футеровки до 500 — 600 С осуше.твляют со скоростью 50 — 60 С/ч, дальнейц!1!й нагрев до 1100 — 1200 Ñ вЂ” со скоростью

100 — 500 С/ч, и выдерживают при этой температуре в течение 2 — 3 сут.

Наличие в покрытии -окиси «люминия в количестве 20 — 50 об. /о приводит к образованию каркаса из у -окиси алюминия, связывающего частицы с -окиси алюминия, и тем самым повышает прочность покрытия.

Многослойность покрытия, а также беспористость лицевого слоя и пористость, составляющая 60 — 70 /!! внутреннего слоя, более чем в 100 раз повышает термостойкость покрытия и тем самым срок сл) жбы футеровки в целом. Кроме того. беспористость лицевого слоя препятствует фильтрации расплава через покрытие в футсровку и взаимодействие ее с расплавом.

Для получения у-окиси алюминия в покрытии используют азотнокислый алюминий, добавляемый в суспензию. Азотнокислый алюминий служит связкой в сыром (необожженном) покрытии и улучшает адгезию его в кладке.

Для придания необходимой пор:,стости покрытию суспензию для нанесения первых слоев покрытия аэрируют. 1ля э ГОЙ же це

1015223

Пример /. Футеровка состоит из многослойной кладки, выполненной только из шамотного кирпича с засыпкой из шамота (порош ка), введенного между слоями для улучшения теплоизоляции. Кладку кладут на шамотно-глинистом растворе.

На рабочей поверхности (своде, поде и др.) печи нанесено многослойное барьерное огнеупорное покрытие с пористостью до нули используют х-окись алюминия в виде конгломератов.

Использование для приготовления суспснзии для нанесения лицевого слоя покрытия са-окиси алюминия с размером частиц менее 2 мкм, что достигается тщательным размолом и прокалкой, а также вакуумирование суспензии обеспечивают получение беспористого покрытия.

На грев футеровки до 500 — 600 С со скоростью 50 — 60 С/ч обеспечивает удаление воды и разложение азотнокислого алюминия, а также предупреждает растрескивание покрытия.

Дальнейший нагрев до 1!00 — 1200 С со скоростью 100 — 500 С/ч и выдержка при этой температуре обеспечивают переход аморфной окиси алюминия в кристаллическую у-окись и спекание покрытия.

Способ изготовления огнеупорной футеровки осуществляют следующим образом.

Из шамотного кирпича на глинисто-шамотном растворе выполняют послойную кладку стен и пода печи с заполнением зазоров теплоизоляцибнной засыпкой, например шамотной крошкой.

Для нанесения покрытия приготавливают суспензию, используя порошок а -окиси алюминия, дистиллированную воду и азотнокислый алюминий, причем суспензию для нанесения первых слоев аэрируют любым известным методом и применяют для ее приготовления о -окись алюминия в виде конгломератов, а суспензию для нанесения лицевого слоя вакуумируют и используют тщательно размолотую и обожженную 4-окись алюминия с размером частиц менее 2 мкм.

Суспензию наносят на огневую поверхность предварительно высушенной кладки любым известным методом, например намазыванием или с помощью пульверизатора.

Для нанесения лицевого слоя лучше использовать пульверизатор, так как это облегчает обеспечение его сплошности. Перед нанесением следующего слоя покрытие сушат при 100 — 150 С.

После нанесения лицевого слоя футеровку с покрытием сушат в течение 1—

2 сут, а обжиг осуществляют по режиму, включающему нагрев, например, газовыми горелками, до 500 — 600 С со скоростью 50—

G0 С/ч; нагрев до 1100 †12 С со скоростью 100- — 500 C/÷ и выдержку при этой температуре в течение 2 — 3 сут.

1О

15 гс г5

35 ля в сторону контактной с расплавом поверхности, состоящее из тонкодисперсной смеси са- и у-окиси алюминия толщиной от нескольких микрон до нескольких миллиметров (от 3 — 5 мкм до 3 мм) с содержанием 20 — 50 об. 0/

80 об. о/о а -окиси алюминия с пористостью от 0 до 60 — 70О/ц. Лицевой, близкий к нулевой пористости слой, контактирующий с расплавом, закрывает поры покрытия (многослойного), поры шамотного кирпича и препятствует попаданию паров воды из футеровки в расплав, диффузии алюминия в сторону футеровки, предотвращает взаимодействие расплава с материалом футеровки.

Пористые слои покрытия служат каркасомносителем более плотных и плотного слоев покрытия. Толщина беспористого покрытия

3 — 20 мкм., пористого 100 мкм.

Пористость покрытия придает ему значительную термостойкость, сравнимую с термостойкостью шамотного кирпича (термические напряжения реллансируют в поры).

Барьерное покрытие устраняет образование настылей. Срок службы печей увеличивается в 1,5 — 2 раза, значительно экономится сплав.

Пример 2. Покрытие изгота вл и вают следующим способом. На свежеуложенную просохшую, например, в течение !Π— 12 ч кладку из шамотного кирпича на глинистошамотном растворе наносят покрытие из суспензни, состоящей из дистиллированной воды, обожженного при 1050 С, мелкодисперсного (40 мкм) порошка глинозема о -окиси алюминия (95О/0) и азотнокислого алюминия, в два или больше слоев.

Слои наносят таким образом, чтобы пористость убывала от футеровки к расплаву до нуля.

Первые слои наносятся из суспензии (пасты), насыщенной воздушными пузырьками для создания дополнительной пористости.

С этой целью суспензию (пасту) принудительно насыщают воздухом путем продувки. Такая цель достигается (что экономически более выгодно) применением для изготовления суспензии (пасты) непросушенного с неразрушенными конгломератами порошка at-окиси алюминия, а также заливкой воды в азотнокислый алюминий, что тоже образует воздушные пузырьки. Содержание составлющих (дистиллированная вода, азотнокислый алюминий и порошок глинозема ГК) выбирают из расчета на спеченное состояние (1100 — 1200 С) у -окиси алюминия 20 — 50О/о и ot-окиси алюминия

50 — 80О/о и из условий текучести суспензии.

Порядок приготовления суспензии (пасты) — произвольный: растворяют в дистиллированной воде азотнокислый алюминий, а затем в раствор засыпают порошок at-окиси алюминия (предпочтительный вариант), засыпают в дистиллированную воду поро1015223

Составитель А. Лютиков

Редактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор М. Коста

Заказ 3190/38 Тираж 615 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о1крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау1нская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4 шок ос-окиси алюминия, а затем добавляют азотнокислый алюминий и т. п.

Суспензию используют сразу же после приготовления, чтобы из нее не вышли воздушные пузырьки.

Наносят слой покрытия известными способами (кистью малярной, пульверизатором и т. и.), каждый последующий слой наносят после сушки предыдущего.

Разнопористость в слоях достигается особым ведением технологического процесса, изменением в суспензии (пасте) воздушных пузырьков, растиранием порошка о1-окиси алюминия, тщательностью вымешивания, ва куумированием.

Лицевой слой, прилегающий к расплаву, наносят из суспензии, приготовленной стандартными, перечисленными выше приемами: при тщательной сушке, растирании порошка глинозема (х — окиси алюминия), тщательном вымешивании и вакуумировании суспензии и т. л.,Лицевой слой лучше наносить пульверизатором, используя порошок с размером частиц меньше 2 мм, что обеспечивает его равномерность. Каждый последующий слой необходимо наносить после просыхания пре5 дыдущего. Сушку можно проводить при

100 — 150 Ñ с применением горячего воздуха и др. газов и т. д..

Футеровку с нанесенным на нее многослойным сырым покрытием подвергают дальнейшей совместной сушке в течение 1 — 2 сут

1О и совместному обжигу в течение 2 — 3 сут.

Обжиг футеровки с покрытием осуществляют по двухступенчатому нагреву: сначала нагревают газовыми горелками до 500—

600 С со скоростью 50 — 60 С/ч, а затем

15 нагревают от 500 — 600 С до 1100 — 1200 С со скоростью 100 — 500 С/ч. В процессе обжига азотнокислый алюминий разлагается с образованием у-окиси алюминия, покрывая частицы о1-ОКИСИ алЮмИния тОнкИМ СлОЕм

0,1 — 1 мкм и больше толщиной (Т-окись алюминия связывает частицы <х-окиси алюминия в одно целое).