Шихта для изготовления периклазошпинелидных огнеупорных изделий

 

Изобретение относится к шихтам для изготовления периклазошпинелидных изделий, используемых для футеровки термонапряженных участков тепловых агрегатов металлургической промышленности. Цель изобретения - повышение износостойкости и термостойкости, снижение скорости высокотемпературной пластической деформации и токсичности. Шихта содержит (мас.) периклаз 40 85 и шпинелидсодержащий компонент 15 - 60, имеющий в составе (об.) хромпикотит с показателем светопреломления N 2,00 2,09 85 90; периклаз с включениями вторичных шпинделей в соотношении (93 96) (7 4) 7 11; силикаты 1 6; металлическую фазу 1 2. Свойства полученных огнеупоров: температура начала размягчения под нагрузкой 0,2 H/мм² 1710 1720°С, термостойкость (1300°С вода) 17-23 теплосмены, износ огнеупоров 1,5 - 2,0 мм/гор.ч. 1 ил. 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в производстве огнеупоров для термонапряженных участков тепловых агрегатов, например, для внепечной обработки стали, вакууматоров, агрегатов типа печь-ковш, конвертеров газокислородного рафинирования и др. Известен периклазошпинелидный огнеупор, содержащий, мас. периклаз 55-75; хромит магния 12-22; форстерит 2-4; монтичеллит 1-2; алюминат магния 6-9; феррит магния 4-8. Недостатком известного огнеупора является невысокая термостойкость вследствие большой разницы коэффициентов термического расширения составляющих его фаз. Наиболее близкой к предлагаемой является шихта для изготовления периклазошпинелидных огнеупорных изделий марки ПШПХ, содержащая периклаз, плавленый шпинелидсодержащий компонент в виде периклазохромита и хромсодержащий компонент. Недостатками огнеупора из известной шихты являются недостаточная износостойкость и термостойкость, значительная скорость высокотемпературной пластической деформации, а также наличие токсичного шестивалентного хрома в синтезированном хромсодержащем компоненте. Целью изобретения является повышение износостойкости в службе и термостойкости, снижение скорости пластической деформации при температуре службы 1650-1750^оС, а также токсичности производства. Поставленная цель достигается тем, что шихта для производства периклазошпинелидных огнеупорных изделий, включающая периклаз и плавленый шпинелидсодержащий компонент, содержит плавленый шпинелидсодержащий компонент следующего состава, об% Хромпикотит с пока- зателем светопре- ломления N 2,00-2,09 85-90 Периклаз с включениями вторичных шпинелей в соотношении (93:96):(7:4) 7-11 Силикаты 1-6 Металлическая фаза 1-2 при следующем соотношении компонентов, мас. Периклаз 40-85 Указанный шпинелид- содержащий компонент 15-60 Причем металлическая фаза распределена равномерно в объеме шпинелидсодержащего компонента. За счет высокого содержания хромпикотита при обжиге изделий создается высокий градиент концентраций, повышающий скорость диффузионных процессов массопереноса, что способствует повышению степени завершенности реакции образования вторичного шпинелида. Формируется фрагментарная кристаллическая структура. Это обусловливает высокую термостойкость, снижение скорости высокотемпературной пластической деформации и повышение износостойкости изделий. Снижение токсичности производства обусловлено исключением исходного компонента, выделяющего вредные соединения шестивалентного хрома. При повышении содержания шпинелида в шихте свыше 60% и снижении содержания периклаза менее 40% уменьшаются размеры кристаллов, снижается образование прямых связей и, как следствие, повышается скорость высокотемпературной пластической деформации и снижается высокотемпературная прочность. При повышении содержания периклаза более 85% и снижении содержания шпинелидного компонента менее 15% снижается коррозионная устойчивость и термостойкость. Шпинелидсодержащий компонент и плавленый периклаз получали плавкой соответствующих сырьевых материалов в электродуговой печи. На чертеже показана микроструктура плавленого шпинелидсодержащего материала. Она представлена шпинелидом (III) в виде хромпикотита, состоящего из сростков идиоморфных кристаллов, а также изолированных гипидиоморфных кристаллов твердого раствора периклаза (II) с включениями вторичных шпинелей. Присутствуют также силикаты (С) и включения металлической фазы (М). Плавленые материалы дробили и расфракционировали, дозировали в определенном соотношении в смесителе и готовили шихты и массы. Из масс прессовали изделия и обжигали при 1900^оС. Соотношение компонентов шихт, химический и минералогический составы шпинелидсодержащего компонента приведены в табл. 1. В табл. 2 приведены данные испытаний огнеупоров на температуру начала размягчения, термическую стойкость, скорость пластической деформации, а также данные по износостойкости огнеупорных изделий в службе в сравнении с прототипом. Использование составов шихт по изобретению значительно повышает термическую стойкость и снижает скорость пластической деформации при 1650-1750^оС, при этом увеличивается износостойкость огнеупоров в службе. Кроме того, снижается токсичность производства.

Формула изобретения

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИКЛАЗОШПИНЕЛИДНЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащая периклаз и плавленый шпинелидсодержащий компонент, отличающаяся тем, что, с целью повышения износостойкости и термостойкости, снижения скорости высокотемпературной пластической деформации и токсичности, она содержит плавленый шпинелидсодержащий компонент следующего состава, об. Хромпикотит с показателем светопреломления N 2,00 2,09 85 90 Периклаз с включениями вторичных шпинелей в соотношении (93 96) (7 - 4) 7 11 Силикаты 1 6
Металлическая фаза 1 2
при следующем соотношении компонентов, мас. Периклаз 40 85
Указанный шпинелидсодержащий компонент 15 60

РИСУНКИ

Рисунок 1