Магнезиальная масса для футеровки металлургических агрегатов

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для ремонта и футеровки металлургических агрегатов, в том числе промежуточных ковшей. Магнезиальная масса, включающая периклазсодержащий заполнитель и связующее, содержит в качестве связующего полифосфат натрия и метасиликат натрия и/или сульфат магния, бентонит, двуокись кремния и неорганическое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: периклазсодержащий заполнитель фракции 1-0,063 мм 57-75, фракции < 0,063 мм 17-31, полифосфат натрия 0,2-0,8, метасиликат натрия и/или сульфат магния 1,7-3,5, бентонит фракции 0,5-0 мм 1,7-3,5, двуокись кремния фракции < 0,01 мм 1,5-3,4, неорганическое волокно 0,5-1,3. Изобретение обеспечивает стабилизацию линейных размеров и прочностных характеристик массы в процессе разогрева, а также увеличение адгезии массы к поверхности футеровки. 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к составам огнеупорных масс для ремонта и футеровки металлургических агрегатов, в том числе промежуточных ковшей.

Известна огнеупорная масса на основе периклаза, используемая в качестве обмазки металлургических агрегатов, содержащая, мас.%: периклаз фракции менее 0,075 мм (с Fe₂O₃ - 1-3%, водопоглощением менее 4%) - 77,5, порошок бентонита 3,5; порошок метасиликата натрия Na₂SiO₃5H₂O - 19 (Патент Великобритании N 1272845, C 04 B 19/04, B 22 C 3/00, 1972). Основным недостатком указанных масс является довольно высокое изменение линейных размеров в процессе термообработки и низкие прочностные характеристики.

Известна огнеупорная масса состава, мас.%: Магнезиальный заполнитель фракции < 0,008 мм - 25 - 40 Магнезиальный заполнитель фракции 1,5-0,5 мм - Основа Связующее (цемент глиноземистый, фосфатное связующее, метасиликат натрия) - 5 - 20 Древесная мука фракции < 0,2 мм - 1 - 5 (А.с. СССР N 1616881, C 04 B 35/68, 35, 1989 г.).

Однако данная масса также имеет большую усадку в процессе термообработки и невысокие прочностные характеристики.

Прототипом является огнеупорная масса, преимущественно для промежуточных ковшей, включающая заполнитель из группы магнезиальных, магнезиально-хромитовых или форстеритовых огнеупорных материалов в количестве 75-95 мас.%, 3-12% перлита, 0,5-5% связки и 0,1-5% пластификатора (заявка EP N 0047728 A1, C 04 B 35/66, 17.03.82). В качестве связующего могут быть использованы полифосфат натрия, силикат натрия, сульфат магния и другие неорганические связующие. В качестве пластификатора может быть использован бетонит. От 0,5 до 10 мас.% огнеупорного заполнителя может быть заменено неорганическим волокном, в частности стекло- или минеральным волокном.

Однако прочностные характеристики этой массы при температуре 110^oC и выше не удовлетворяют условиям эксплуатации металлургических агрегатов, способствуют преждевременному выходу упомянутых агрегатов из строя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является стабилизация линейных размеров и прочностных характеристик массы в процессе разогрева.

Поставленная задача решается за счет того, что магнезиальная масса для футеровки металлургических агрегатов, включающая периклазсодержащий заполнитель, связующее-полифосфат натрия и метасиликат натрия и/или сульфат магния, бентонит и неорганическое волокно, дополнительно содержит двуокись кремния фракции < 0,01 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Периклазсодержащий заполнитель фракции 1-0,063 мм - 57 - 75 фракции < 0,063 мм - 17 - 31 Полифосфат натрия - 0,2 - 0,8 Метасиликат натрия и/или сульфат магния - 1,7 - 4,8
Бентонит фракции 0,5-0 мм - 1,7 - 3,5
Двуокись кремния фракции < 0,01 мм - 1,5 - 3,4
Неорганическое волокно - 0,5 - 1,3
Введение в торкрет-массу предлагаемого количества огнеупорного периклазсодержащего заполнителя обеспечивает требуемую огнеупорность.

Введенное в торкрет-массу связующее обеспечивает прилипание массы к покрываемой поверхности. В качестве связующего использования полифосфат натрия и метасиликат натрия и/или сульфат магния.

Сульфат магния вводят для того, чтобы снизить содержание щелочи в массе, так как повышенное содержание щелочи приводит к нежелательным последствиям в процессе службы массы. В то же время содержание сульфата магния в массе не должно превышать 5%, так как большее количество на свойства массы влияние не оказывает, а в некоторых случаях даже ухудшает их.

Если в массе в качестве связующего использовать только сульфат магния, то можно стабилизировать изменение линейных размеров в температурном интервале от 110 до 1400^oC, но при этом прочностные характеристики уменьшаются.

Совместное введение полифосфата натрия, метасиликата натрия и сульфата магния позволяет стабилизировать такие характеристики, как изменение линейных размеров в интервале температур от 110 до 1400^oC и прочности в интервале температур от 20 до 1400^oC.

Бетонит является пластификатором и замедлителем схватывания.

Введение в массу двуокиси кремния позволяет скомпенсировать усадку в процессе термообработки, а в некоторых случаях наблюдается даже небольшой рост линейных размеров массы, что хорошо сказывается на эксплуатационных характеристиках массы.

Неорганическое волокно - базальтовое или каолиновое, введенное в массу, создает армирующий каркас и позволяет уменьшить усадку или рост образцов, тем самым создавая стабилизирующий эффект.

Пример
В качестве исходных компонентов использовали периклаз спеченный, содержащий MgO не менее 91%; периклазохромит, содержащего MgO не менее 55%, Cr₂O₃ 15-25%; обожженный дунит, с содержанием MgO не менее 46% фракции 1-0 мм, метасиликат натрия фракцией менее 0,1 мм, молотый бентонит фракции 0,5-0 мм, сульфат магния MgSO₄ · 7H₂O фракции менее 1 мм, двуокись кремния тонкодисперсная фирмы "Elkem", полифосфат натрия фракции 0,1-0 мм, неорганическое волокно (базальтовое и каолиновое) длиной 10-12 мм. Все компоненты массы промышленного изготовления.

Для изготовления образцов все исходные компоненты смешивали в скоростном смесителе в течение 2-3 мин. В готовую массу добавляли воду (15-20% сверх 100% компонентов массы), перемешивали в течение минуты. Влажность массы составляла до 20%.

Кажущуюся плотность и открытую пористость определяли согласно ГОСТ 2409-80, в качестве насыщающей жидкости использовали керосин плотностью 0,8 г/см³.

Предел прочности при сжатии определяли согласно ГОСТ 4071.2-94 на кубиках размером 50 х 50 х 50 мм.

Изменение линейных размеров определяли измерением параметров кубика до и после термообработки по формуле:
Δl = (l₀-l₁)/l₀,
где l₀ - размер образца до термообработки;
l - размер образца после термообработки.

Для определения кажущейся плотности и открытой пористости, предела прочности при сжатии и определения изменений линейных размеров образцы подготавливали следующим образом: в стальные формы массы укладывали набивкой и 24 ч держали на воздухе.

Через сутки снимали опалубку и измеряли линейные размеры, и ставили сушить при температуре 110^oC на 24 ч. После этого треть образцов обжигалась при температуре 1100^oC с выдержкой 3 ч и треть при 1380^oC с выдержкой 2 ч.

Составы испытанных масс и массы-прототипа приведены в табл. 1, результаты их испытаний - в табл. 2.

Как видно из таблиц, результаты исследований показывают, что разработанная масса по сравнению с прототипом обладает меньшим изменением линейных размеров в интервале температур от 110 до 1400^oC и в этом же интервале температур удалось стабилизировать прочностные характеристики.

Формула изобретения

Магнезиальная масса для футеровки металлургических агрегатов, включающая периклазсодержащий заполнитель, связующее - полифосфат натрия и метасиликат натрия и/или сульфат магния, бентонит и неорганическое волокно, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит двуокись кремния фракции менее 0,01 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Периклазсодержащий заполнитель
фракции 1 - 0,063 мм - 57 - 75
фракции менее 0,063 мм - 17 - 31
Полифосфат натрия - 0,2 - 0,8
Метасиликат натрия и/или сульфат магния - 1,7 - 4,8
Бентонит фракции 0,5 - 0 мм - 1,7 - 3,5
Двуокись кремния фракции менее 0,01 мм - 1,5 - 3,4
Неорганическое волокно - 0,5 - 1,3

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2