Кварцито-углеродистый огнеупор

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупоров для футеровки металлургических агрегатов. Изобретение предусматривает использование, мас.%: 75-91 кварцита микрокристаллического, 9-25 графита, 1,3- 3,5 водного раствора этиленгликоля, 2,5-5 порошкообразного полимерного связующего в виде смеси твердой фенолформальдегидной смолы новолачного типа, уротропина и антиоксиданта - порошкообразной борной кислоты, получаемой в процессе одновременного механического измельчения компонентов. Изобретение обеспечивает высокую плотность и механическую прочность огнеупора как непосредственно после прессования, за счет полимерно-органического связующего, так и в высокотемпературном состоянии, за счет взаимодействия ингредиентов с образованием керамической структуры. 4 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупоров для футеровки металлургических агрегатов.

Известен углеродсодержащий огнеупор [1] огнеупор, содержащий 3-20% аморфного углерода, 97-80%>1 из числа кремнезема, агальматолита, андезита, наполнитель на основе высокоглиноземистого сырья, карбида кремния (1-15%) и органическое связующее.

Известен магнезиально-углеродистый огнеупор, содержащий магнезиальный огнеупорный порошок (80-92%), графит (5-15%), металлический антиоксидант (из числа: Al+Mg, ферросплавного порошка, чугунной стружки, специальных сплавов, ферросплавов) 3-5%, порошкообразное фенольное связующее 3-5% (сверх 100%), этиленгликоль 3-5% (сверх 100%) [2, 3].

Недостатками известного кварцитового огнеупора являются большие объемные изменения огнеупора при нагревании, обусловленные использованием в качестве кремнеземистого компонента природных минералов, представленных монокристаллами минерала кварца, низкая пластичность формовочной массы, связанная с применением аморфного углерода. Примеси в минералах и высокоглиноземистом сырье приводят к загрязнению выплавляемых или разливаемых металлов, снижают температуру применения материалов.

Недостатками известного углеродистого огнеупора являются высокая плотность (более 2,9 г/см³), что требует использования кранов повышенной грузоподъемности для транспортирования сталеразливочных металлургических ковшей, футерованных этими огнеупорами. Углеродные компоненты выгорают при температурах выше 450°С, что требует применения металлических антиоксидантов. Использование антиоксидантов во всем объеме огнеупора приводит к высокому их расходу (3-5%). Кроме того, легкоплавкие металлические антиоксиданты, плавятся при температурах эксплуатации футеровок, что приводят к загрязнению ими выплавляемых или разливаемых металлов.

Вязкий этиленгликоль обволакивает частицы магнезиального огнеупорного порошка, графита и фенольного связующего, препятствуя их равномерному распределению по всему объему огнеупорной массы. Поэтому на поверхности и внутри огнеупора могут быть области, не содержащие углерод, что понижает шлакоустойчивость футеровки металлургических агрегатов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является кремнеземуглеродистый огнеупор, включающий огнеупорный наполнитель на основе кремнеземсодержащего песка высокой плотности, графита, антиоксиданта (ферросилициума или карбида кремния), фенолформальдегидной смолы, этиленгликоля и воды [4].

Недостатки состава связаны с использованием в смеси кремнеземсодержащего песка высокой плотности, вязкого этиленгликоля и фенолформальдегидной смолы и антиоксидантов в виде ферросилициума или карбида кремния. Содержащиеся в песке неорганические (глина) и органические (гуминовые кислоты, остатки растений и др.) примеси всупают в реакцию с основными компонентами кремнеземуглеродистого огнеупора и понижают его прочностные и огнеупорные характеристики. Вязкие этиленгликоль и фенолформальдегид не могут равномерно распределиться по всему объему огнеупорной массы. Осутствие антиоксидантов во всем объеме огнеупорных изделий приводит к выгоранию графита в футеровке и увеличение пористости улеродсодержащего огнеупора. Это приводит к разуплотнению структуры и увеличению газопроницаемости огнеупоров. Кроме того, используемый ферросилициум взаимодействует с расплавами металлов, что приводят к загрязнению ими выплавляемых или разливаемых металлов. Все вышеперечисленные факторы не позволяет использовать известный кремнеземуглеродистый огнеупор в производстве прецизионных сплавов и снижают его стойкость к окислению и к расплавам металлов.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат: снижение кажущейся плотности до 2,2 г/см, повышение объемопостоянства, термостойкости, устойчивости к металлургическим расплавам, увеличение чистоты выплавляемых металлов и сплавов.

В отличие от известного кремнеземуглеродистого огнеупора, включающего огнеупорный наполнитель на основе кремнеземсодержащего песка высокой плотности, графит, антиоксидант, фенолформальдегидную смолу, этиленгликоль и воду, предлагаемый предусматривает использование измельченного мелкозернистого кристаллического кварцита, измельченного графита, порошкообразного полимерного связующего, состоящего из смеси твердой фенолформальдегидной смолы новолачного типа, порошкообразной борной кислоты и уротропина, получаемого в процессе одновременного механического измельчения компонентов, имеющее зерновой состав более 0,1 мм - не более 5%, водный раствор этиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кварцит микрокристаллический 75-91

Графит 9-25

Порошкообразное полимерное

связующее, (сверх 100%) 2,5-5

Водный раствор

этиленгликоля (сверх 100%),

на сухое вещество 1,3-3,5

Измельченный кварцит содержит: SiO₂ - 97-98%, Аl₂O₃ - 1,1-1,6%, Fе₂О₃ - 0,6-0,7%, сланца не более 0,4%, имеет зерновой состав: более 3,2 мм - до 3%, 2-3,2 мм - 10-20%, менее 0,09 мм - 15-26%.

Графит имеет: зольность не более 10%, зерновой состав: более 0,16 мм - не более 40%, более 0,063 мм - не более 25%.

Порошкообразное полимерное связующее содержит, мас.%: фенолформальдегидной смолы новолачного типа - 67,5-93,0, порошкообразной борной кислоты - 0,5-25,0, уротропина - 6,5-7,5; имеет коксовый остаток не менее 57%, потери при бакелизации не более 5%.

Водный раствор этиленгликоля имеет плотность 1,03-1,5%.

Конкретные составы предлагаемого кварцито-углеродистого огнеупора и известного, а также физико-химические показатели материалов указаны в таблицах 1 и 2.

Нижние пределы фенольного связующего 2,5% и этиленгликоля 1,5% обусловлены снижением прочности отформованных изделий, верхние 5% интенсивным выделением газов в жидкий металл при выгорании связок в сталеразливочных агрегатах.

Источники информации

1. Пат. Яп. 62-132767,1985, Харима Тайка рэнга к.к. РЖХ 16/86.

2. Патент RU №2108991 от 24.02.1997 “Магнезиально-углеродистый огнеупор”.

3. Огнеупоры и техническая керамика, 1999, №6, стр. 4-12.

4. Патент США №4387173, кл. С 08 К 5/06, опубликован 07.06.1983 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Кварцито-углеродистый огнеупор, включающий огнеупорный кремнеземсодержащий наполнитель, графит, антиоксидант, фенолформальдегидную смолу, этиленгликоль и воду, отличающийся тем, что он содержит измельченный графит, порошкообразное полимерное связующее в виде смеси твердой фенолформальдегидной смолы новолачного типа, уротропина и антиоксиданта - порошкообразной борной кислоты, получаемой в процессе одновременного механического измельчения компонентов и имеющей зерновой состав более 0,1 мм - не более 5%, а в качестве кремнеземсодержащего наполнителя - измельченный мелкозернистый кристаллический кварцит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кварцит микрокристаллический 75-91

Графит 9-25

Порошкообразное полимерное

связующее, сверх 100% 2,5-5

Водный раствор этиленгликоля

сверх 100%, на сухое вещество 1,3-3,5

2. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что измельченный кварцит содержит: SiO₂ - 97-98%, А1₂O₃ - 1,1-1,6%, Fе₂О₃ - 0.6-0,7%, сланца не более 0,4%, имеет зерновой состав: более 3,2 мм - до 3%, 2-3,2 мм - 10-20%, менее 0,09 мм - 15-26%.

3. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что графит имеет: зольность не более 10%, зерновой состав: более 0,16 мм - не более 40%, более 0,063 мм - не более 25%.

4. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что порошкообразное полимерное связующее имеет коксовый остаток не менее 57%, потери при бакелизации не более 5%.

5. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что водный раствор этиленгликоля имеет плотность 1,03-1,5%.