Шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом

 

Использование: в металлургии, в стекловаренной, химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом содержит 40 - 60 мас. % огнеупорного наполнителя фракции более 0,5 мм (циркон, муллитокорундовый шамот) и 40 - 60 мас. % смеси совместного помола фракции менее 0,09 мм, содержащей 1 - 70 мас. % муллитсодержашего наполнителя, 1 - 70 мас. % циркона) 20 - 30 мас. % огнеупорной глины или каолина и диоксид циркония - остальное при соотношении свободных SiO₂/ZrO₂, равном 0,7 - 0,25. 2 с.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии огнеупоров, которые могут использоваться в черной и цветной металлургии, в стекловаренной, химической и других отраслях промышленности.

Известна шихта для изготовления огнеупоров, используемых при непрерывной разливке стали [1], содержащая огнеупорную глину, шамот, обезжелезненный циркон при следующем соотношении компонентов, мас.%: Шамот - 60-70 Огнеупорная глина - 23-30 Обезжелезненный циркон - 7-10 Однако огнеупоры, изготовленные на основе данной шихты, имеют большую дополнительную линейную усадку и низкую стойкость к воздействию высокой температуры.

Известна шихта для изготовления огнеупорных изделий, содержащая шамот, огнеупорную глину и добавку, в которой в качестве добавки могут быть использованы двуокись олова, двуокись циркония или церия при следующем соотношении компонентов, %: шамот 45-70, огнеупорная глина 15-30, добавка 10-40. Приведенной шихте присущи те же недостатки, что и шихте по [1].

Наиболее близкой к предлагаемой шихте является шихта для изготовления огнеупорных изделий [2], включающая огнеупорный наполнитель, один из группы периклаз, шамот, корунд 40-80 (из них частиц с размером зерен 0,088-0,5 мм 3-25), связующее 5-10, смесь совместного помола, включающую, мас.%: глина 15-30, глинозем 2-15, материал огнеупорного наполнителя 55-80 в количестве 15-50 (из них частицы с размером зерен 0,088-2 мм 5-15, с размером зерен менее 0,088 мм 85-96).

Улучшая технологичность, авторы вводят в состав шихты глинистый компонент (минеральный пластификатор). Общеизвестно, что введение глинистого компонента при изготовлении огнеупоров указанного состава снижает их технические свойства: строительную прочность и постоянство объема при высокой температуре. В изобретении предлагается связать свободный кремнезем, образующийся при термическом разложении глинистого компонента, в муллит в присутствии тонкомолотого глинозема.

Недостаток этого состоит в необходимости вести процесс при высокой температуре, равной 1550-1600^oC, для полного завершения процесса.

Предлагаемое изобретение в сравнении с прототипом позволяет при сохранении основных технических характеристик улучшить эксплуатационные (шлако- и металлоустойчивость) характеристики огнеупоров, изготавливаемых на основе предлагаемой шихты. Этот результат достигается тем, что в шихте для изготовления огнеупоров, имеющей прерывистый зерновой состав, содержится (в мас.%) 40-60 зернистого огнеупорного наполнителя фракции более 0,5 мм, остальное - тонкомолотые алюмосиликатный и цирконистый компоненты фракции менее 0,09 мм в виде смеси совместного помола, причем в качестве огнеупорного наполнителя она содержит циркон, а смесь совместного помола имеет следующий состав, мас. %: Муллитсодержащий наполнитель - 1-70 Циркон 1-70 Огнеупорная глина или каолин - 20-30 Диоксид циркония - Остальное (но не менее 9) а соотношение свободных SiO₂/ZrO₂ = 0,7-0,25.

Этот результат достигается и в шихте для изготовления огнеупоров, имеющей прерывистый зерновой состав, в которой содержится (в мас.%) 40-60% зернистого муллитсодеращего наполнителя фракции более 0,5 мм, остальное - тонкомолотые алюмосиликтаный и цирконистый компоненты фракции менее 0,09 мм в виде смеси совместного помола, причем смесь совместного помола имеет следующий состав, мас.%:
Муллитсодержащий наполнитель - 1-70
Циркон - 1-70
Огнеупорная глина или каолин - 20-30
Диоксид циркония - Остальное (но не менее 9)
а соотношение свободных SiO₂/ZrO₂ = 0,7-0,25.

Пример шихты для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом.

Цирконовый концентр зернистостью 2-0,5 мм в качестве 50% увлажняют глинистым шликером (плотность не менее 1,2 г/см³), перемешивают и добавляют смесь совместного помола состава, мас.%:
Муллитсодержащий наполнитель - 58
Каолин - 25
Диоксид циркония - 17
При таком составе компонентов смеси совместного помола соотношение SiO₂/ZrO₂ = 0,6 (SiO₂ несвязанный в муллит).

Смесь совместного помола приготавливают в трубной мельнице (размер фракции менее 0,09 мм).

Количество диоксида циркония, необходимого для связывания свободного SiO₂ в циркон, рассчитывается следующим образом:
В каолине содержится,%:
Al₂O₃ - 40
SiO₂ - 56
В смеси совместного помола:
40 · 0,25 = 10% Al₂O₃
56 · 0,25 = 14% SiO₂
Часть SiO₂ уйдет на образование муллита. Соотношение в муллите Al₂O₃/SiO₂ = 2,55, SiO₂ = 10/2,55 = 3,92%.

Остается несвязанного SiO₂ 14-3,92 = 10,08%.

Для связывания такого количества SiO₂ в циркон при соотношении SiO₂/ZeO₂ = 0,5 потребуется 10,08/0,5 = 20,16% ZrO₂, но для создания прямых связей между кристаллами необходимо связать в циркон не менее 70% несвязанного SiO₂, для этого необходимо 20,16 · 0,7 = 14,11% ZrO₂.

Следовательно, в рассматриваемом примере ZrO₂ берется в количестве, достаточном для создания в огнеупоре прямосвязанной структуры из циркона и соотношение свободных SiO₂/ZrO₂ = 0,6. Обжигают изделия при температуре 1480-1550^oC.

Формула изобретения

1. Шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом, включающая 40 - 60 мас.% огнеупорного наполнителя фракции более 0,5 мм и 40 - 60 мас.% смеси совместного помола фракции менее 0,09 мм, включающей муллитсодержащий наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя она содержит циркон, а смесь совместного помола дополнительно содержит огнеупорную глину или каолин, циркон и диоксид циркония при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Муллитсодержащий наполнитель - 1 - 70
Циркон - 1 - 70
Огнеупорная глина или каолин - 20 - 30
Диоксид циркония - Остальное (но не менее 9)
при соотношении свободных SiO₂/ZrO₂ = 0,7 - 0,25.

2. Шихта для изготовления огнеупоров с прерывистым зерновым составом, включающая 40 - 60 мас.% муллитсодержащего наполнителя фракции более 0,5 мм и 40 - 60 мас.% смеси совместного помола фракции менее 0,09 мм, включающий муллитсодержащий наполнитель, отличающаяся тем, что смесь совместного помола дополнительно содержит огнеупорную глину или каолин, циркон и диоксид циркония при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Муллитсодержащий наполнитель - 1 - 70
Циркон - 1 - 70
Огнеупорная глина - 20 - 30
Диоксид циркония - Остальное (но не менее 9)
при соотношении свободных SiO₂/ZrO₂ = 0,7 - 0,25.