Состав массы углеродсодержащих огнеупоров

 

Изобретение относится к технологии углеродсодержащих огнеупоров на основе тугоплавких оксидов и может быть использовано в огнеупорной и металлургической промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение качества огнеупорных материалов, упрощение технологического процесса на стадии отверждения, в частности повышение жизнеспособности связующего и улучшение взаимодействия его компонентов при полимеризации, а также сокращение времени и снижение температуры отверждения изделия. Предлагаемый состав массы углеродсодержащих огнеупоров содержит, мас.%: резорцинсодержащее органическое связующее с добавкой олигооксипропиленгликоля (в количестве 0,5-5,0 мас.% по отношению к связующему) 5-30, углеродистый компонент 2-30, огнеупорный наполнитель остальное. В качестве огнеупорного наполнителя используют оксиды магния, алюминия, циркония, боксит, карбид кремния, доломит, по отдельности или в смеси. Связующее в качестве отвердителя дополнительно может содержать гексаметилентетрамин в количестве 0,1-10 мас.%, а в качестве модификатора - карбамидформальдегидный олигомер в количестве 5-20 мас.% Наполнитель может дополнительно содержать добавку антиоксиданта в количестве 0,1-5 мас.%, например алюминий, кремний, магний и их сплавы. 4 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к технологии углеродсодержащих огнеупоров на основе тугоплавких оксидов и карбида кремния и может быть использовано в огнеупорной и металлургической промышленности.

Известны массы для изготовления углеродсодержащих огнеупоров из огнеупорного наполнителя, в качестве которого могут быть использованы оксиды магния, алюминия, доломит, карбид кремния и др., углеродистого компонента - графита, сажи, кокса, угольной или коксовой пыли, твердого углерода, бурого угля, а также коксового мусора и смеси полимерных смол, образованных гомополимеризацией резорцинола [заявка Великобритании N 2096985, C 04 B 35/00, 1982 г.].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигнутому результату является состав массы углеродсодержащих огнеупоров на основе алкилрезорциновой смолы, модифицированной карбамидформальдегидным олигомером [Решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке N 97-118725 от 29.10.97] (прототип). Недостатком прототипа является нестабильное качество изделий, обусловленное быстрым твердением (полимеризацией) связующего при смешении его компонентов и, как следствие, некачественным взаимодействием связующего с наполнителем. Связующее не обладает длительной жизнеспособностью и не обеспечивает высокой прочности огнеупоров.

Задачей данного изобретения является повышение качества огнеупорных материалов, упрощение технологического процесса на стадии отверждения, в частности повышение жизнеспособности связующего и снижение температуры при сокращении времени отверждения изделия. Поставленная задача решается предлагаемым составом массы углеродсодержащих огнеупоров, содержащим огнеупорный наполнитель, такой как оксиды магния, алюминия, боксит, доломит и карбид кремния по отдельности или в смеси, углеродистый компонент и резорцинсодержащее органическое связующее, причем связующее содержит поверхностно-активную добавку олигооксипропиленгликоля в количестве 0,5 - 5,0 мас.%, при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: резорцинсодержащее органическое связующее с добавкой олигооксипропиленгликоля (в количестве 0,5 - 5,0 мас.% по отношению к связующему) - 5 - 30 углеродистый компонент - 2 - 30 огнеупорный наполнитель - остальное Отличие предложенного состава от известного заключается в том, что в состав связующего введена поверхностно-активная добавка в виде олигооксипропиленгликоля в количестве 0,5 - 5,0% по отношению к связующему. В качестве отвердителя связующее дополнительно может содержать 0,1 - 10 мас.% гексаметилентетрамина. Состав массы может дополнительно содержать добавку антиоксиданта в количестве 0,1 - 5 мас.%, например алюминий, кремний, магний и их сплавы. В качестве огнеупорного наполнителя состав массы может содержать диоксид циркония. В качестве модификатора связующее дополнительно может содержать карбамидформальдегидный олигомер в количестве 5 - 20 мас.%.

Такая совокупность признаков состава массы для упрощения и сокращения процесса ее отверждения, повышения жизнеспособности связующего и качества огнеупоров в литературе не известна.

Пример 1 Состав массы известковопериклазоуглеродистых огнеупоров Следующие компоненты массы (в кг) смешивали сухим способом в Z-образном смесителе 20 мин.: доломит - 86,5; графит тигельный - 6,5; Резорцинсодержащее органическое связующее, состоящее из следующих компонентов:
резорцин-альдегидной смолы - 6,97;
олигооксипропиленгликоля - 0,03.

Приготовленную массу вылеживали на воздухе 2 ч. Затем из нее полусухим способом формовали огнеупорные изделия под давлением 100 МПа и отверждали при комнатной температуре в течение 24 ч.

Огнеупоры, полученные по предлагаемому способу, обладали следующими свойствами:
Предел прочности при сжатии, МПа 59,5 ± 6,1
Предел прочности при трехточечном изгибе, МПа 8,1 ± 1,0
Средняя плотность, г/см³ 3,09
Открытая пористость, % 7,2
Пример 2
Состав массы периклазоуглеродистых огнеупоров
Следующие компоненты массы смешивают в количестве (в кг):
периклаз электроплавленный - 79;
графит чешуйчатый - 15.

Резорцинсодержащее органическое связующее, состоящее из следующих компонентов:
резорцин-альдегидной смолы - 5,55;
гексаметилентетрамина - 0,35;
олигооксипропиленгликоля - 0,1.

Затем из нее формуют огнеупорные изделия и термообрабатывают при температуре 160^oC в течение 3 ч.

Огнеупоры, полученные по предлагаемому способу, обладают следующими свойствами:
Предел прочности при сжатии, МПа - 42,3 ± 2,7
Предел прочности при трехточечном изгибе, МПа - 5,1 ± 0,3
Средняя плотность, г/см³ - 2,91
Открытая пористость, % - 9,0
Пример 3
Состав массы алюмопериклазоуглеродистых огнеупоров
Следующие компоненты массы смешивают в количестве (в кг):
боксит - 81,0;
графит чешуйчатый - 10;
алюминий - 3.

Резорцинсодержащее органическое связующее, состоящее из следующих компонентов:
резорцин-альдегидной смолы - 5,76;
гексаметилентетрамина - 0,2;
олигооксипропиленгликоля - 0,04.

Затем из нее формуют огнеупорные изделия и отверждают при 170^oC течение 3 ч.

Огнеупоры, полученные по предлагаемому способу, обладают следующими свойствами:
Предел прочности при сжатии, МПа - 46,7 ± 3,8
Средняя плотность, г/см³ - 2,78
Открытая пористость, % - 12,4
Пример 4
Состав массы корундоцирконийграфитовых огнеупоров
Следующие компоненты массы смешивают в количестве (в кг):
корунд электроплавленный - 74;
диоксид циркония - 10;
графит чешуйчатый - 10.

Резорцинсодержащее органическое связующее, состоящее из следующих компонентов;
резорцин-альдегидной смолы - 4,48;
карбамидформальдегидного олигомера - 1,02;
гексаметилентетрамина - 0,40;
олигооксипропиленгликоля - 0,1.

Затем из нее формуют огнеупорные изделия и термообрабатывают при температуре 170^oC в течение 3 ч.

Огнеупоры, полученные по предлагаемому способу, обладают следующими свойствами:
Предел прочности при сжатии, МПа - 61,7 ± 5,3
Средняя плотность, г/см³ - 3,34н

Формула изобретения

1. Состав массы углеродсодержащих огнеупоров, содержащий огнеупорный наполнитель, например оксид магния, оксид алюминия, доломит, боксит, карбид кремния по отдельности или в смеси, углеродистый компонент в виде графита, сажи, кокса или твердого углерода по отдельности или в смеси, также резорцинсодержащее органическое связующее, модифицированное добавкой, отличающийся тем, что в качестве добавки оно содержит поверхностно-активное вещество олигооксипропиленгликоль в количестве 0,5 - 5,0 мас.% по отношению к связующему при следующем соотношении компонентов массы, мас.%:
Резорцинсодержащее органическое связующее с добавкой олигооксипропиленгликоля - 5 - 30
Углеродистый компонент - 2 - 30
Огнеупорный наполнитель - Остальное
2. Состав массы по п.1, отличающийся тем, что в качестве отвердителя он дополнительно содержит гексаметилентетрамин в количестве 0,1 - 10 мас.% по отношению к связующему.

3. Состав массы по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит добавку антиоксиданта в количестве 0,1 - 5 мас.%, например алюминий, кремний, магний и их сплавы.

4. Состав массы по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя он содержит диоксид циркония.

5. Состав массы по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что в качестве модификатора он дополнительно содержит карбамидформальдегидный олигомер в количестве 5 - 20 мас.% по отношению к связующему.