Огнеупорный материал

 

Изобретение относится к материалам для производства огнеупорных металлопроводов, либо их частей для разливки стали. Материал включает спек на основе цирконата кальция состава, мас.%: двуокись циркония 55 - 75, оксид кальция 20 -45, оксид алюминия 1-5, а также 2 - 10% кремния или карбида кремния и 10 - 28% графита. Применение нового огнеупорного материала обеспечивает возможность эксплуатации металлопроводов при разливке стали без проблем с затягиванием канала. 3 табл.

Изобретение относится к производству огнеупоров и может быть использовано в качестве материала для производства огнеупорных металлопроводов либо их частей для разливки стали.

Известен огнеупорный материал, включающий двуокись циркония - основу, оксиды кальция, алюминия, кремния, магния, титана в количестве 3-20% и графит 5-40% (пат. США N 4691844, B 22 D 41/08, 1987).

Однако, этот огнеупорный материал не позволяет надежно обеспечить замедление процесса затягивания канала металлопровода глиноземсодержащими включениями в процессе разливки стали при повышении количества алюминия в качестве раскислителя.

Известен также огнеупорный материал, включающий цирконат кальция 40-89% с содержанием CaO 8-35%, силикат кальция 1-25%, а также графит в количестве 10-35% (пат. США N5086957, B 22 D 41/08, 1990).

Недостатком этого огнеупорного материала является склонность изделий, изготовленных из него к растрескиванию в процессе циклических термонагружений из-за известных модификационных переходов присущих силикатам кальция, сопровождаемых объемными изменениями.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является огнеупорный материал, включающий цирконат кальция с содержанием CaO 16-35%, получаемый в виде спека из двуокиси циркония и карбоната кальция, один или несколько оксидов III и IV группы таблицы Д.И.Менделеева в количестве 0,5-5%, а также графит 5-50% и кремний кристаллический в количестве 1% и менее (заявка Японии N 2-23494 C 04 B 35/48, 1991).

Однако и этот материал не решает в достаточной мере проблему борьбы с затягиванием канала металлопровода, так как через некоторое время с начала разливки процесс взаимодействия этого материала и глиноземистых включений, поступающих в зону взаимодействия, замедляется. Имеет место выделение CaO из цирконата кальция под воздействием упомянутых выше оксидов в межзеренное пространство во всем слое огнеупорного материала одновременно с последующим непрерывным взаимодействием с Al2O3, поступающим из разливаемого металла, и интенсивным удалением из огнеупора, из его контактной зоны, оксида кальция в виде алюминатов кальция.

Задачей являлось создание такого материала, в котором процесс выделения CaO из огнеупорного материала в зоне контакта с глиноземистыми включениями происходит постепенно по мере износа контактного слоя, а не по объему материала.

Этот результат достигается тем, что огнеупорный материал содержит спек на основе цирконата кальция, включающий двуокись циркония 55-75%, оксид кальция 20-45% и оксид алюминия 1-5% в качестве основы, кремнийсодержащую бескислородную добавку 2-10%, а также графит 10-28%.

Механизм процесса представляется следующим образом: этап 1 - во время разливки металла (температура 1490-1600oC) протекает ряд процессов внутри огнеупорного материала и на контакте его поверхности с кислородом, растворенным в стали и поступающим в эту зону извне, а именно: Si + C --SiC; C + [O ] --CO; Si(SiC) + [O ]--SiO+(CO) этап 2 - в зоне контакта протекает процесс выделения реакционноспособного оксида кальция ZrOCaO+SiO+[O2-]--CaO+ZrO2SiO2, этап 3 - выделившийся оксид кальция вступает в реакцию с Al2O3, поступающим из стали, с образованием легкоплавких алюминатов кальция, которые в свою очередь смываются потоком протекающего металла со стенок металлопровода CaO+2Al2O3--CaO2Al2O3; CaO+6Al2O3--CaO6Al2O3;
Следует отметить, что протеканию процесса по этапу 2 во всем объеме заявляемого огнеупорного материала препятствует отсутствие SiO (без SiO процесс выделения оксида кальция из цирконата кальция при контакте с Al2O3 имеет место, но с очень малой скоростью и, как результат, процесс затягивания канала металлопровода развивается интенсивно). Проникновению же SiO внутрь материала препятствует противодавление, создаваемое в порах монооксидом углерода-CO, который образуется существенно раньше, чем протекает реакция образования монооксида кремния SiO. По мере удаления из реакционной зоны алюминатов кальция и окисления графита и кремнийсодержащей бескислородной добавки, что синхронизировано количественными соотношениями компонентов, постепенно протекает процесс образования алюминатов кальция и предотвращения затягивания канала металлопровода.

Огнеупорный материал готовится в два приема: приготавливается спек путем смешивания компонентов с последующим обжигом сбрикетированной смеси, дробленный и частично молотый спек смешивается с молотой же кремнийсодержащей бескислородной добавкой и графитом; полученный таким образом огнеупорный материал засыпается в пресс-форму, формуется изделие и затем обжигается в восстановительной атмосфере.

В качестве исходных материалов использовали: бадделеитовый концентрат, мел белгородский (карбонат кальция), глинозем марки ГК, кремний кристаллический марки Кр1, карбид кремния зеленый N 6, графит марки ГТ-2, кварцит.

Смеси совместного помола готовили в вибромельнице до остатка на сите N 063 не более 3%, обжиг брикета проводили при 1500-1710oC, брикет дробили до фракции 0-2 мм, а 30% спека (брикета) подвергали помолу до остатка на сите N 063 не более 3%; затем зернистый и тонкомолотый спек смешивали в смесителе с графитом и тонкомолотой кремнийсодержащей бескислородной добавкой. Массу в процессе смешения увлажняли сульфитно-дрожжевой бражкой. Полученную массу засыпали в пресс-форму вокруг металлического сердечника, оформляющего при прессовании канал металлопровода, а между этим материалом и полиуретановой оболочкой засыпали корундографитовую массу на основе плавленого корунда и графита; пресс-форму помещали в пресс гидростатического прессования и после приложения давления 90 МРа извлекали изделие и затем его обжигали в коксовой засыпке при 1380oC. Составы апробированного огнеупорного материала приведены в табл. 1, состав спека в табл. 2 соответственно.

Сравнительная оценка пригодности огнеупорного материала для использования в качестве средства, замедляющего процесс затягивания канала металлопровода глиноземистыми включениями, выполнена на основании замеров диаметра канала металлопровода после использования при разливке стали. Приведенный коэффициент затягивания Kз показывает уменьшение эффективного диаметра канала металлопровода за минуту разливки, результаты приведены в табл. 3. Разливали на МНЛЗ сталь, раскисленную алюминием, скорость разливки 0,75-0,90 м/мин.

По условиям эксплуатации МНЛЗ при уменьшении диаметра канала металлопровода до 55 мм последний удаляется либо подвергается очистке от глиноземистых включений с использованием кислородной горелки, процесс разливки прекращается полностью либо на определенный промежуток времени с потерей производства и ухудшением качества металла.

Из табл. 3 видно, что применение заявляемого огнеупорного материала обеспечивает возможность эксплуатации металлопровода без проблем с затягиванием канала в течение существенно большего промежутка времени, чем при использовании огнеупорного материала согласно прототипа. При использовании нового огнеупорного материла ни разу не прекращали разливку стали в связи с критическим уменьшением эффективного диаметра канала металлопровода вследствие его затягивания.


Формула изобретения

Огнеупорный материал, включающий материал на основе цирконата кальция, оксид алюминия, кремнийсодержащую бескислородную добавку и графит, отличающийся тем, что в качестве материала на основе цирконата кальция содержит спек состава, мас. %: двуокись циркония 55 - 75, оксид кальция 20 - 45, оксид алюминия 1 - 5, а в качестве кремнийсодержащей бескислородной добавки - кремний или карбид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Кремний или карбид кремния - 2 - 10
Графит - 10 - 28
Указанный спек на основе цирконата кальция - Остальноеа

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

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

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано в цветной металлургии для изготовления изделий, контактирующих с расплавом алюминия и сплавов на его основе

Изобретение относится к огнеупорной промьшшенности и может быть использовано для изготовления огнеупорного материала, применяемого для футеровки стекловаренных печей

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупорных изделий и набивных футеровок

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к области производства углеродсодержащих огнеупоров для футеровки различных металлургических агрегатов, например конвертеров, электросталеплавильных печей, сталеразливочных ковшей

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению керамических материалов на основе стабилизированного диоксида циркония

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам изготовления бакоровых огнеупоров

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромалюмоциркониевых огнеупоров, применяемых для футеровки стекловаренных печей

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности, к изготовлению огнеупоров для футеровки высокотемпературных агрегатов, таких как плавильные печи, ковши и тигли для выплавки, обработки и транспортировки различных металлов

Изобретение относится к области керамической технологии получения высокоогнеупорного термостойкого материала из диоксида циркония, который может быть использован для изготовления футеровки ловушек ядерных реакторов, высокотемпературных печей, тиглей для плавки металлов и выращивания монокристаллов, огнеприпаса для обжига высокоогнеупорных изделий, специальных изделий для систем высокого давления, элементов футеровки систем, работающих при температурах до 2500°С

Изобретение относится к огнеупорным формованным изделиям, используемым в виде кирпичей или изделий нестандартных размеров для оснащения металлургических плавильных сосудов

Изобретение относится к спеченным изделиям, изготовленным из циркона и диоксида циркония, для использования в стекловаренной печи, в частности в изделиях, применяемых в качестве опорных блоков для электродов, или в электролизере в контакте с расплавом криолита

Изобретение относится к огнеупорному керамическому материалу и может быть использовано в качестве футеровки индукционной печи для исследования поведения расплава ядерного топлива
Наверх