Плавленолитой глиноземистый огнеупорный материал

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к огнеупорным материалам для футеровки стекловаренных печей. Сущность изобретения: плавленолитой глиноземистый огнеупорный материал содержит, мас. Al₂O₃ 93,6-98,3; SiO₂ 0,5-1,5; B₂O₃ 0,1-0,2; по меньшей мере один щелочной оксид из группы Na₂O, K₂O, Li₂O 0,5 2,4; по меньшей мере один оксид из группы MgO, CaO 0,5 1,9; по меньшей мере один галоген из группы F, Cl 0,1 0,4. Указанное соотношение компонентов обеспечивает высокие коррозионные свойства огнеупора к действию расплавов оптических стекол, повышает степень проплавляемости материала, удельную производительность плавильного агрегата. Использование изобретения позволит продлить кампанию стекловаренных печей. 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления плавленолитых глиноземистых огнеупорных материалов для футеровки стекловаренных печей.

Известен плавленолитой глиноземистый огнеупорный материал, содержащий, мас. MgO 5 10, SiO₂ 0,2 0,4; Na₂O 0,2 0,4; Al₂O₃ остальное.

Недостатком этого огнеупора является повышенная пористость и низкая степень проплавляемости материала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является плавленолитой огнеупорный материал, содержащий, мас. MgO 0,4 2,8; В₂О₃ 0,2 2,5; SiO₂ 0,2 0,4; Na₂O 0,2 0,4; Al₂O₃ остальное.

Указанный огнеупор характеризуется высокой кристалличностью (низким содержанием стеклофазы, равным ≈2% объемн.) и пористостью, что ограничивает его коррозионную стойкость. Кроме того, низкая степень проплавляемости шихты такого огнеупорного материала ведет к низкой удельной производительности плавильного агрегата по расплаву.

Целью изобретения является улучшение качества огнеупорного материала за счет снижения его пористости при достаточной высокой коррозионной стойкости в расплаве оптического стекла, а также улучшение технологических показателей: увеличение степени проплавляемости материала и удельной производительности плавильного агрегата по расплаву.

Поставленная цель достигается тем, что плавленолитой глиноземистый огнеупорный материал, включающий Al₂O₃, SiO₂, B₂O₃, R₂O и RO в качестве R₂O содержит по меньшей мере один щелочной оксид из группы Na₂O, K₂O, Li₂O, в качестве RO по меньшей мере один оксид из группы MgO, CaO и дополнительно по меньшей мере один галоген из группы F, Cl при следующем соотношении компонентов, мас. Al₂O₃ 93,6-98,3 SiO₂ 0,5-1,5 B₂O₃ 0,1-0,2 По меньшей мере один щелочной оксид из группы Na₂O, K₂O, Li₂O 0,5-2,4 По меньшей мере один оксид из группы MgO, CaО 0,5-1,9 По меньшей мере один галоген из группы F, Cl 0,1-0,4 Высокая коррозионная стойкость данного огнеупорного материала достигается соотношением и свойствами кристаллической и стекловидной фаз, определенных опытным путем.

Кристаллическая фаза огнеупора формируется корундом l α A_l2O₃ l щелочными алюминатами типа R₂O ^. nAl₂O₃ (где R Na, K, Li, n 5-11), магнезиальной шпинелью MgAl₂O₄, а также алюминатами кальция.

Снижение содержания щелочного оксида R₂O менее 0,5% в огнеупоре сопровождается увеличением рассеянной газовой пористости и, следовательно, уменьшением коррозионной стойкости. Напротив, увеличение содержания щелочного оксида сверх 2,4% с образованием щелочных алюминатов ограничивает коррозионную стойкость огнеупора в расплаве оптического стекла.

Содержание оксида RO (MgO, CaO) в количестве 0,5-1,9% обеспечивает огнеупору помимо плотности требуемую термостойкость. Повышение количества RO сверх 1,9% при заданном содержании кремнезема ведет к снижению коррозионной стойкости материала.

Содержание SiO₂ в пределах 0,5-1,5% в совокупности с оксидом бора и галогеном (F, Cl) позволяет, во-первых, сформировать в огнеупоре стекловидную фазу в количестве, позволяющем обеспечить высокие эксплуатационные характеристики огнеупору (коррозионную стойкость, низкую пористость). Во-вторых, стеклообразующие компоненты в расплавленном состоянии с вязкостными характеристиками, обеспеченными содержанием 0,1-0,2% и 0,1-0,4% галогена (F, Cl) в комплексе с расплавленными щелочными оксидами определяют высокую степень проплавляемости материала, высокую жидкотекучесть расплава и, следовательно, высокую производительность плавильного агрегата по расплаву.

Для получения огнеупорного материала подготавливали шихты, состоящие из глинозема, окиси магния, кварцевого песка, карналлита, криолита, карбонатов натрия и лития. Шихты плавили в электродуговой печи с диаметром корпуса 1200 мм при напряжении 140-150 В и токе 0,7-1,5 кА. Расплав заливали в графитовые литейные формы, после чего отливки размером 180х250х300 мм отжигали в естественных условиях в термоящиках с диатомитовой засыпкой в течение 3-4 сут.

Конкретные составы предлагаемого огнеупорного материала представлены в табл.1.

Степень проплавляемости (К_пр,) материала определяли по формуле К_пр S_p/S_n x 100 где S_n площадь внутреннего сечения корпуса печи (S_n π R², R 600 мм); S_р площадь поверхности расплава огнеупорного материала внутри печи после плавления материала (шихты) в течение 60 мин.

За 100% принята удельная производительность плавильного агрегата при получении огнеупорного материала состава 2 (табл.1-2).

Определение коррозионной стойкости огнеупорных материалов проводили в расплаве фосфатного оптического стекла состава, мас. Al₂O₃ 3,0; BaO 39,0; P₂O₅ 54,0; B₂O₃ 2,5; Ce 1,0; в статических условиях при 1200^оС в течение 24 ч.

Коррозионную стойкость (скорость коррозии) образцов огнеупора определяли по изменению линейных размеров (сечение образцов 10х10 мм) на уровне стекла после коррозионных испытаний.

Технологические показатели и результаты эксплуатационных испытаний огнеупоров приведены в табл.2.

Из табл. 2 следует, что огнеупорный материал предлагаемого состава (составы 1-4) имеет в 1,6-2 раза меньшую скорость коррозии в расплаве оптического стекла, характеризуется меньшей пористостью, обладает более высокой технологичностью изготовления изделий по сравнению с известным огнеупором (составы 5-6).

Использование предлагаемого изобретения позволяет:
организовать производство плавленолитых глиноземистых огнеупоров для нужд оптической промышленности;
повысить продолжительность кампании стекловаренных печей за счет большей коррозионной стойкости огнеупоров.

Формула изобретения

ПЛАВЛЕНОЛИТОЙ ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ОГНЕУПОРНЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий Al₂O₃, SiO₂, B₂O₃, R₂O и PO, отличающийся тем, что в качестве R₂O он содержит по меньшей мере один щелочной оксид из группы Na₂O, K₂O, Li₂O, в качестве RO по меньшей мере один оксид из группы MgO, CaO и дополнительно по меньшей мере один галоген из группы F, Cl при следующем соотношении компонентов, мас.

Al₂O₃ 93,6 98,3
SiO₂ 0,5 1,5
B₂O₃ 0,1 0,2
По меньшей мере один щелочной оксид из группы Na₂O, K₂O, Li₂O 0,5 2,4
По меньшей мере один оксид из группы MgO, CaO 0,5 1,9
По меньшей мере один галоген из группы F, Cl 0,1 0,4

РИСУНКИ

Рисунок 1