Огнеупорная масса для заделки леток доменных печей

 

Изобретение относится к составам огнеупорных материалов, в частности к огнеупорным массам для закрытия чугунных леток доменных печей. Огнеупорная масса для закрытия чугунных леток доменных печей содержит, мас.%: шамотного порошка 10-15, глины огнеупорной 18-23, кокса молотого 33-38, полимеризованного поглотительного масла 20-25, пекоподобного продукта 8-13. Пекоподобный продукт получен путем смешивания органической массы угля с фракцией каменноугольной смолы в присутствии соединений железа в качестве катализатора, подогрева смеси до 300-400^oС и выдержки под давлением собственных газов. Использование массы предложенного состава позволяет получать огнеупорную массу с оптимальными свойствами, низкой себестоимостью и безвредную для экологии. 2 табл.

Изобретение относится к составам огнеупорных материалов, в частности к огнеупорным массам для заделки леток доменных печей.

Известна леточная масса, содержащая, вес.%: Кокс пековый электродный фракции менее 10 мм - 52 - 61 Высокотемпературный каменноугольный пек - 14 - 16 Огнеупорная глина - 20 - 22 Органическая смола - 5 - 10 (А. с. 833866, М.Кл.³ С 04 В 35/54, 1979г.).

Известная леточная масса имеет недостаточную пластичность и стойкость к расплавам металла, шлака; канцерогенна из-за наличия высокотемпературного каменноугольного пека и дорога из-за большого содержания в ней пекового кокса.

Известна огнеупорная масса для заделки леток доменных печей, содержащая молотый коксик, огнеупорную глину, высокотемпературный каменноугольный пек, шамотный порошок, полимеризованное поглотительное масло при следующем соотношении компонентов, мас.%: Огнеупорная глина - 20 - 25 Высокотемпературный каменноугольный пек - 5 - 10 Шамотный порошок - 10 - 15 Полимеризованное поглотительное масло - 16 - 20
Коксик молотый - Остальное
(А. с. 1224339, М.Кл.⁴ С 21 В 7/12, 1986г.).

Данная леточная масса содержит дорогую и канцерогенную составляющую - высокотемпературный каменноугольный пек.

Задачей изобретения является создание экологичной огнеупорной массы для заделки леток доменных печей с оптимальными свойствами и низкой себестоимостью.

Поставленная задача достигается тем, что огнеупорная масса для заделки леток доменных печей, включающая шамотный порошок, глину огнеупорную, кокс молотый, полимеризованное поглотительное масло и спекающую составляющую, согласно изобретению в качестве спекающей составляющей содержит пекоподобный продукт при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шамотный порошок - 10 - 15
Глина огнеупорная - 18 - 23
Кокс молотый - 33 - 38
Пекоподобный продукт - 8 - 13
Полимеризованное поглотительное масло - 20 - 25
Сущность изобретения заключается в следующем. Предлагаемую леточную массу получают дозированием компонентов и перемешиванием до получения однородной пластичной массы. Использование в составе леточной массы в качестве спекающей составляющей экологичного пекоподобного продукта, который за счет образования углеродистого каркаса при обжиге связывает все компоненты массы, обеспечивает повышение ее механической прочности на 50-60% при оптимальном (5-9%) объемном расширении.

Пекоподобный продукт получается путем смешивания органической массы угля с фракцией каменноугольной смолы в присутствии катализатора (соединения железа). Смесь подогревается до 300-400^oС и выдерживается под давлением собственных газов. Полученный пекоподобный продукт по свойствам подобен высокотемпературному пеку, но содержит меньшее количество токсичных полиароматических углеводородов. Температура размягчения 134-145^oС; выход летучих веществ 61,1-62,7%; количество веществ, нерастворимых в хинолине, 16,6-31,6%.

При содержании пекоподобного продукта в массе менее 8% снижается механическая прочность, шлакоустойчивость массы, ее объемный рост, что приводит к неполному заполнению канала летки.

Увеличение содержания пекоподобного продукта в массе более 13% нежелательно, т.к. необходимо повышать и содержание полимеризованного поглотительного масла выше 25%, которое является растворителем для пекоподобного продукта, а следовательно, снижать содержание глины огнеупорной, что в итоге приводит к снижению пластичности массы.

При содержании кокса в массе менее 33% снижается ее газопроницаемость и несмачиваемость чугуном и шлаком.

При избытке кокса в массе (более 38%) снижается ее прочность и пластичность за счет возрастания пористости, что затрудняет равномерное заполнение канала летки.

Глина огнеупорная выполняет роль связующего в массе, поэтому при содержании в последней глины менее 18% понижается плотность массы, увеличивается ее сыпучесть, снижается пластичность, следовательно, возникают трудности при заделке летки доменной печи.

Огнеупорная глина, содержащая Al₂O₃, SiO₂ и прочие минералы, при отжиге дает усадку за счет химических превращений. Усадка массы приводит к образованию трещин, снижению прочности, поэтому увеличение содержания глины более 23% нецелесообразно, т.к. повышается скорость разгара леточного канала при выпуске чугуна, что может привести к аварийной ситуации.

При содержании шамотного порошка менее 10% в массе необходимо увеличивать содержание глины, а т.к. она имеет схожие с шамотным порошком компоненты: Al₂O₃, SiO₂, муллит и др., следовательно, снижается прочность, термостойкость массы, увеличивается трещиноватость, скорость прогара леточного канала.

Содержание шамотного порошка в массе свыше 15% нежелательно, т.к. снижается ее пластичность и газопроницаемость.

Содержание в массе полимеризованного масла менее 20% ведет к снижению ее пластичности, что затрудняет заполнение канала летки доменной печи.

Увеличение содержания полимеризованного поглотительного масла в массе выше 25% нежелательно из-за значительного повышения пластичности, резкого снижения механической прочности при высокой температуре за счет выделения летучих из масла и образования пор в массе.

Пример. Огнеупорную массу для заделки леток доменных печей заявляемого состава готовили следующим образом. Загружали в бегуны кокс молотый 36%, шамотный порошок 13%, глину огнеупорную 22%, пекоподобный продукт 9% и перемешивали. Подготовленную шихту загружали в смеситель, после чего в шихту добавляли 20% полимеризованного поглотительного масла и перемешивали до получения однородной пластичной массы.

Результаты испытаний различных составов огнеупорной массы для заделки леток доменных печей сведены в табл. 1, 2. Испытания подтвердили, что массы, приготовленные из компонентов, количество которых взято в заявляемых пределах, обладают оптимальными свойствами (прочность 30-45 кг/см², объемный рост 5-15%, пластичность 2,6-8%).

Практические данные доказали, что соотношением компонентов при составлении шихты предлагаемой массы можно варьировать в достаточно широких пределах с сохранением требуемых свойств. Изменение содержания компонентов за заявляемые пределы нежелательно (см. табл. 1, 2), т.к. получаются огнеупорные массы с худшими свойствами.

Предлагаемая огнеупорная масса промышленно применима в металлургии, конкретно - для заделки леток доменных печей.

Формула изобретения

Огнеупорная масса для заделки леток доменных печей, включающая шамотный порошок, глину огнеупорную, кокс молотый, полимеризованное поглотительное масло и спекающую составляющую, отличающаяся тем, что в качестве спекающей составляющей она содержит пекоподобный продукт, полученный путем смешивания органической массы угля с фракцией каменноугольной смолы, в присутствии соединений железа в качестве катализатора, подогрева смеси до 300-400^oС и выдержки под давлением собственных газов при следующем соотношении компонентов, массы, мас.%:
Шамотный порошок - 10 - 15
Глина огнеупорная - 18 - 23
Кокс молотый - 33 - 38
Полимеризованное поглотительное масло - 20 - 25
Указанный пекоподобный продукт - 8 - 13с

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2