Огнеупорная масса для футеровки индукционных тигельных печей для плавки никелевых и медно-никелевых сплавов

 

Изобретение относится к составу огнеупорной массы для изготовления изделий и футеровок индукционных печей , предназначенных для плавки преимущественно никелевых и медно-никелевых сплавов. Цель изобретения - улучшение формуемости набивной массы, повышение жизнеспособности и термостойкости при сохранении прочности на сжатие при температуре 250-800°С. Огнеупорная масса для футеровки индукционных тигельных печей для плавки никелевых и медно-никелевых сплавов содержит, мас.%: огнеупорная глина 5-7, жидкое стекло 6-12, самораспадающийся шлак силикотермичеекого производства малоуглеродистого феррохрома 5-7, суперфосфат 1,5-3, хромомагнезитовый порошок остальное. 1Хизнеспособность смеси 100-115 мин, термостойкость 13-15 теплосмен, прочность на сжатие при температуре 250- 800°С, 2,4-2,8 МПа. 1 табл. (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU, 16363

А1 (5))5 С 04 В 35 04.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Зь.i,1 ЧЯЯД

Ь1., " " :";ЦЫЦ«„«!

К ДBTÎPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ тающей два типа химической связи, которые дополняют друг друга и обеспечивают требуемую достаточную прочность в процессе низкотемпературного обжига (250-800 С).

Введение суперфосфата в мелкую составляющую хромомагнезита усиливает химическую связь„ а также задерживает активизацмю процесса твердения за счет уменьшения выхода продуктов химических реакций гидратации дву" кальциевого силиката натриевым кид" ким стеклам, увеличивая тем самым

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4498728/33 (22) 15.09.88 (46) 23.03.91. Бюл. 1"- 11 (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов "Гипроцветметобработка" (72) JI. А. Никольский, А.А. Клевцов, В.А.Измайлов, В.А.Курочкин и О.Д.Молдавский (53) 666,94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 - 282365, кл. С 2.1 С 5/57., 1971.

А втор с ко е с вид ет ел ьс тв о СССР

Р 675034, кл. С 04 В 35/04, 1979. (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ ФУТЕРОВКИ

ИНДУКЦИОНН11Х ТИГЕЛЬН1 1Х ПЕЧЕЙ ДЛЯ

ПЛАВКИ НИКЕЛЕВ11Х И МЕДНО-НИКЕЛЕВ1 1Х

СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к составу

Изобретение относится к составу огнеупорной массы для изготовления чзделий и Аутеровок индукционных печей, предназначенных для плавки преимущественно никелевых и медноникелевых сплавов.

Целью изобретения является улучшение Аормуемости набивной массы, повышение жизнеспособности и термостойкости При сохранении прочности на сжатие при 250-800 С.

Сущность изобретения заключается в создании огнеупорной массы, соче2 огнеупорной массы для изготовления изделий и футеровок индукционных печей, предназначенных для плавки преимущественно никелевых и медно-никелевых сплавов. Цель изобретения — улучшение Аормуемости набивной массы, повьппение жизнеспособности и термостойФ кости при сохранении прочности на сжатие при температуре ?50-800 С.

Огнеупорная масса для футеровки индукционных тигельных печей для плавки никелевых и медно-никелевых сплавов содержит, мас.%: огнеупорная глина 5-7, жидкое стекло 6-12, самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого

Аеррохрома 5-7, суперйосйат 1,5-3, хромомагнезитовый порошок остальное.

".<изнеспособность смеси 100-115 мин, термостойкость 13-15 теплосмен, прочность на сжатие при температуре 250800 С, 2,4-2,8 MIIa. 1 табл.

1636394 жизнеспособность смеси до 1,5-2 ч, т.е. сохраняя такие важные технологические свойства, как пластичность и удобоукладываемость. В отличие от суперфосфата, являющегося кислой солью, в которой АосАор находится в виде Са(Н Р04) Н 0 и свободной ортофосфорной кислоты, самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого Аеррохрома в основном состоит из двукальциевога силиката и содержит, мас.l: CaO 48-52;

Si0 22-28; HgO 11-14", А1 0э 5-6.

1Гри введении самораспадающегося шлака 15 в смесь происходит твердение, так как шлак одновременно является гидратационным вяжущим и минерализаторош глины. Б результате химического взаи-модействия двукальциевогo cHJIHKBTB c 20 жидким стеклом образуются пересьппенные растворы. Из них в последующем выкристаллизовываются новообразования, которые представляют собой низкооснов ные натрийкальпиевые гидросиликаты.

Добавка кальцийсодержащих комп.>нентов в хромомагнезитовую массу. содержащую глину и жидкое стекло, лриво|дит к увеличению строительной прочности футеровки за счет сочетания гидратационной и АосАВТНОН химических связей и более раннего образования . муллита из метакаолинита глины и оксида алюминия, содержащегося в шлаке. при oTHoc@T >Ho HH> < температурах. 35

Таким образом, присутствие в мелкой составляющей такой огнеупорной смеси суперАосфата замедляет твердение ее при сушке на воздухе и повьппает жизнеспособность смеси, повьппает 40 термостойкость и обеспечивает требуемую прочность футеровки (особенно при температуре 25,РС, при которой производится выемка стального шаблона}.

При содержании жидкого стекла в та 45 кой смеси менее 6 мас.7 нельзя обеспечить достаточную пластичность и удобоукладываемость массы. Содержание жидкого стекла более 12 мас.7. приводит к переувлажнению массы, кроме того, происходит растрескивание тигля во время обжига в температурном интервале 250-400 С.

При содержании глины менее 5 мас.X не достигается достаточная прочность футеровки после обжига (800 С}. о 55

I и затруднено получение равномерной плотности при послойной набивке подины и стен тигля. При содержании глины более 7 мас.X. повышается склонность футеровки к растрескиванию и скалыванию во время сушки на воздухе, а также в условиях неравномерной тепловой нагрузки при индукционной плавке.

При содержании самораспадающегося шлака менее 5 мас.X не успевают полностью.пройти обменные реакции взаимодействия двукальциевого силиката с жидким стеклом во влажном состояпии и очень слабо протекает процесс минерализации глины. При содержании самораспадающегося шлака более

7 мас.X черезмерно увеличивается скорость химической реакции гидратации двукальциевого силиката с жидким стеклом с образованием низкоосновных натрийкальциевых гидроснликатов. Кро=ме того, повышение содержания мелкой составляющей в огнеупорной шихте в связи с тем, что шлак имеет размеры частиц менее 0,1 мм, приводит к обре зованию сплошного монолита после с:"-кания Аутеровки и образованию трез;;.-; в процессе термоциклирования. Наряду с этим при обжиге в температурном тервале 600-800 С появляется прова;строительной прочности д>утеровки в результате диссоциации низкоосновны.-.. натрийкальциевых гидросиликатов.

При содержании суперфосд>ата в огнеупорной смеси менее 1,5 мас.X жиз-" неспособность ее остается практически такой же, как и без этой добавки.

Увеличение содержания суперАосфата (более 3 мас.X) сопровождается увеличением жизнеспособности смеси, но прочность и термостойкость снижаются.

Это обусловлено тем, что плотность жидкого стекла, применяемого для затворения огнеупорной смеси, может изменяться от содержания воды. Из-эа недостатка свободной воды и смеси количество образующихся химических фосфатных связей оказывается недоста" точно для того, чтобы компенсировать снижение прочности Аутеровки при сушке. Поэтому для того, чтобы регулировать скорости твердения, отношение содержания шлака к содержанию суперфосфата должно находиться в пределах

2,3-3,3. При отношении содержания шлака к содержанию суперфосАата более

3,30 количество суперфосАата недоста-точно для увеличения времени жизни смеси до 1,5-2,0.ч.. При отношении этих компонентов менее 2,30 возможн

163639 разупрочнение футеровки при обжиге в интервале температур 600-800 С изза избыточного количества суперфосфата.

Огнеупорную массу приготавливают следующим образом.

В качестве исходных материалов используют порошок хромомагнезита, приготовленный из кирпичей марки ГОСТ

538 1-72, следующего гранулометрического состава, %: 1 мм 50; 1-2 мм 30;

2-4 мм 20 глину с размером частиц

f мм, самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого Аеррохрома, суперАосАат жидкое стекло (модуль M=2).

При подготовке массы перемешивают глину, шпак, суперфосфат и сагчую мелкую фракцию хромомагнезита, затем до- 20 бавляют более крупные фракции хромомагнезитового порошка.

Приготовленную смесь затворяют жидким стеклом. Дпя определения строительной прочности из смеси изготавливают образцы 6 30 мм и высотой 25 мм на ручном прессе при усилии 1 IG(a, соответствующему минимальному допустимому давлению при ручном трамбованни тиглей индукционных печей. Образцы 30 выдерживают на воздухе в течение

2 сут и обжигают при 250, 400, 600 и 800 С в течение 2 ч. Максимальная о, температура обжига выбрана и соответствии с технологией изготовления на35 бивных ти гл ей с нерас ходу емым шаблоном . Затем образцы испытывают на сжатие на разрывной манине Р5.

Для определения жизнеспособности смеси часть порций огнеупорной массы 40 выдерживают в течение О;5-2 ч на воздухе, затем Аормируют образцы при давлении 0,3-0,5 KIa. При извлечении образцов разрушение соответствует максимальной жизнеспособности смеси . 45

Для. определения термостойкости образцы заданного вещественного состава прессуют при давлении 1 ИПа и обжигают в муАепьной печи при 800 С в течео, ние б ч. Обогюкенньге образцы опускают 50 в воду и после охпаждения вновь помещают в печь и вьдерживают 30 мин при той же температуре. Термоциклирование осуществляют до тех пор, пока образец не разрушится ° 55

В т а бли це пр едс тавл ены составы массы и свойства.

Повышенными свойствами обладают смеси, содержащие, мас. : шпак 5-7;

4 6 глина 5-7; суперАосАат 1,5-3; жидкое стекло 6-12; хромоыагнезит остальное, причем отношение содержания шпака к содержанию суперфосАата находится в пределах 2,3-3,3.

Промышпенные испытания футеровки индукционной тигельной печи емкостью

30 кг проводят из массы следующего состава, мас.%: жидкое стекло 10; глина 6, самораспадающийся шпак силикотермического производства феррохрома б; суперфосфат 7.; хромомагнезит остальное. Массу готовят смешением сухих компонентов хромомагнезита, гли" ны, шлака и суперфосфата, с последую" щим затворением ее жидким стеклом.

Тигель набивают методом ручного трамбования. Сушку тигля производят на воздухе в течение 2 сут.

Обжггг тигля проводят с помощью графитового шаблона — нагревателя. Нагрев до температуры 800 С проводят со скоростью 30-50 град/ч, выдержка при 800 С 1 ч.

Плавку никелевых сплавов ведут под слоем оксидно-солевого флюса, без "болота": Режим работы печи—

1 плавка в сутки с полньгм охпаждением тигля между плавками. После проведения 10 плавок тигель с.охраняет полную работоспособность.

Опытно-промьншгенное опробование огнеупорной массы проводят на индукционно-плазменной печи.

Набивку проводят пневмотрамбованием по стальному шаблону. Тигель выдерживают на воздухе 2 сут. Затем шаблон вынимают и в тигель помещают электронагреватель, обеспечивающий нагрев тигля до 800 С, выдержка при

800 С 2 ч. После обжига проводят плавку отходов сгглава НМ-40А с использованием плазменного нагрева.

При визуальном осмотре тигля после плавки не обнаружено поверхностных дефектов . В ;;альнейшем проводят

30 плавок никелевых и медно-никелевых сплавов в режиме индукционной плавки.

Таким образом, проведенные испытания показывают высокую эксплуатационную надежность футеровки тигля, изготовленного из предлагаемой огнеупор-: ной массы. формула изоор ет ения

Огнеупорная масса для Аутеровки индукционных тигельных печей для

1636394

5-7

1,5-3,0

Остально1

Оправ» Прочвостъ aps caaewi 181ае ааа ввв со» тв34вФРатзвог даовйвтв с7оаоч»0а

8оавчоотэо т вввосввв

Iasaetaoсобвоств

24 28

2,6 . 25

2,2 23

2,4 24

2,5 г.г

2,4 г,з г,4

2,5

2,3 г,о

1,5

1,8

1,8

1,7 аз

8О

77

10» 6

10 . 6

10 15

5 15

13

12

18 15 38

2,6 2,8 115

2,2 3,1 100

2 ° 2 2 9 105

2,4 2,8 110

18 15 90

2>1 2,5 40

1,9

2,5

2,3 г,о г,з з,о г,о

О,а

2,4

2,5 г,о г,з г,з

2,О

3,.6

2 35

3,0 з,о

2,0

З,з .

8,6

79

78

74

71

67

1 ° 1 5

З 6

2 8

2 12 1г

4 1З г 10

6

7

8 7

Редактор Н.Гунько - Техред,Л.Олийнык" Корректор В.Горняк

Заказ 794 Тираж 443 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауйская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 плавки никелевых и медно-цинелевых сплавов, включающая огнеупорную глину, жидкое стекло и хромомагнезитовый порошок, отличающаяся тем, что, с целью улучшения формуе5 мости набивной массы, повышения жизнеспособности и термостойкости при сохранении прочности на сжатие при

250-8000С, она дополнительно содер- 10 жит .самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома и суперфосфат при

Ивэаст" вв8

4 з

Праввагаеий

5 4

6 5

7 6 а 6

9 7

1О 8

6 следующем соотношении компонентов, мас.%:

Огнеупорная глина 5-7

Жидкое стекло 6-12

Самораспадающийся шйак силикотермичес-,. кого производства малоуглеродистого феррохрома

Суперфосфат

Хромомагнезитовый порошок