Шихта для изготовления огнеупорных изделий

 

O rI И С А Н И Е ()927781

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 28.02.80 (21) 2901573/29-33 (5 I ) М. Кд.

С 04 В 35/02 с присоединением заявки J% Ъеударотееииый комитет

СССР (23) Приоритет (53) У@К 666. 76, .46(088. 8) IIo делам изобретений и открытий

Опубликовано 1 .05.82.Бюллетень №18

Дата опубликования описания 15 . 05 .82

Г.А.Нечистых, У.A.Аяпов, Г.И.Кузнецов, И.

А.Б.Антипова, Е.П.Мезенцев, К.В.Симонов, и В.А.Орлов (72) Авторы изобретения т

Институт металлургии и обогащения АН Каза (71) Заявитель (54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ

ИЗДЕЛИЙ

15

Изобретение относится к техноло гии изготовления магнеэитохромитовых огнеупоров на основе плавленых материалов, предназначенных для футеровок камер порционного вакуумирования стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме с агрессивной средой.

Известны для футе,ювок ответственных элементов камер порционного вакуумирования стали огнеупоры на основе плавленого магнезитохромита 11) .

Однако такие виды огнеупоров после службы в камерах порционного вакууми ров ания стали, работающих .на основных шлаках (С аО: S10 ) 2), нестойкие, быстро разрушаются ввиду накопления в них двухкальциевого силиката (Ь -2СаО Si00, который при охлаждении во время текущих ремонтов инвертирует в т -форму. Полиморфное превращение ф«у2СаО 510п происходит с увеличением объема на 10-123, что приводит к растрескиванию и образованию в огнеупорах эоны пылевидных продуктов.

Известна шихта, состоящая иэ плавленых магнеэитохромита и хромомагнезита (2 ).

Однако огнеупоры, изготовленные

t из такой шихты, также характеризуются пониженной износоустойчивостью вследствие того, что в них происхо" дит аналогичный процесс накопления двухкальциевого силиката, инверти" рующего в у -форму.

11звестны огнеупоры изготовленные из шихты на основе магнезии и смеси магнезии и хромита, в которые вводятся стабилизирующие добавки двухкальциевого силиката, борная кислота и водорастворимый полифосфат, присутствующие в виде связки f 3 ).

Однако такие огнеупоры не могут быть применены для футеровки устройств порционного вакуумирования стали (УПВС), так как спеченная

927781

3 магнезия и смесь магнезита с хромитом характеризуется более низкой стойкостью в УПВС, чем плавленые материалы. Кроме того, добавки полифосфата также снижают прочностные свойства огнеупоров при высоких температурах.

Наиболее олизкой к изобретению является шихта (4 ) для изготовления основных огнеупоров, состоящая, :

Плавленый зернистый магнезитохромитовый. материал 50-65

Зернистый хромит 10-20

Тонкомолотый плавленый хромомагнезит 25-30

Огнеупоры, иэгоаленные из этой шахты обладают более высокой износостойкостью, однако она недостаточна при применении таких огнеупороа в установках порционного вакуумирования стали. Кроме того, присутствие в составе шихты повышенного количества хромитовой руды (более

100/) способствует развитию канальной пористости изделий, создает условия образования мелкотрещиноватой структуры, что приводит к снижению износоустойчивости вследствие повышенной .пропитки огнеупора расплавами, особенно в условиях вакуума.

Наименее устойчивой к расплавленному шлаку а огнеупорах из такой шихты является тонкомолотая связующая плавленый хромомагнезит. В процессе обжига при спекации огнеупоров она скрепляет крупнозернистый каркас. При этом между крупнозернистой. и связующей составляющими огнеупоров образуются канальные поры. В процессе службы в металлургических агрегатах (особенно а условиях вакуума) канальные поры заполняются продуктами плавки и вызывают в первую очередь перерождение связки и накопление новообразований. В частности, в футеровке камеры УПВС происходит образование двухкальциевого силиката, который при охлаждении во время текущих ремонтов инвертирует в -форму, образование которой происходит с увеличеним обьема на 10

124, что приводит к растрескиванию и образованию в огнеупорах под отслоившейся рабочей зоны пылеаидных продуктов разрушения. Такое перерождение снижает стойкость огнеупоров и приводит к разрушению футеровки.

19

3S

И

36

З5

49

56

4!

Целью изобретения является повышение износоустойчивости огнеупоров.

Поставленная цель достигается тем, что в шихте, включающей зернистый плавленый магнезитохромит, зернистый хромит и связующее на основе тонкомолотого плавленого магнезиальносодержащего компонента, связующее дополнительно содержит окисный борсодержащий компонент в количестве 1,2-7,5 от магнезиальносодержащего компонента связки при следующем соотношении компонентов, мас.3.

Плавленый магнезитохромит 50,5-75,0

Хрсмит 3,0-9,5

Связующее 22,0-40,0

Окисный борсодержащий компонент (бура или борная кислота), введенный в состав связующего, предотвращает инверсию 9-g- 2гаО ° S10q в огнеупорах, изготовленных из предлагаемой шихты и следовательно препятствует образованию пылевидных продуктов разрушения,в результате повышается износоустойчивость огнеупороа.

При соотношении окисного борсодержащего и плавленого магнезиальносодержащего компонентов менее 1,2

98,8 стабилизация /Ъ .-2СаО S!О не достигается и инвертированный

-2СаО-SiOq приводит к образованию рыхлой зоны в огнеупорах, резко снижающей износоустойчивость футеровки.

О

Применение связующего в соотношение окисного борсодержащего и магнезиальносодержащего компонентов более 7,5:92,5 снижает термическую стойкость огнеупоров, что оказывает отрицательное влияние на износоустойчивость футеровки, вследствие скалывания изделий при резкой смене температуры в процессе вакуумирования стали.

Введение борсодержащего компонента в состав шихты в процесс приготовления связующего позволяет равномерно распределить стабилизатор двухкальциевого силиката в канальных порах и капиллярах и повышает износоустойчивость огнеупоров вследствие предотвращения инверсии 1СаО Si0

Введение в состав шихты связующего в количестве 22,0-40,0 вес. 1 обусловлено тем, чтобы обеспечить необходимую плотность

5 9?7 огнеупорных изделий, изготовленных из предлагаемой шихты, использующихся в установках вакуумирования стали.

При содержании связующего в шихте менее 223 пустоты каркаса крупнозер5 нистого наполнителя остаются незаполненными, что приводит к повышению пористости.изделий, следовательно к снижению износоустойчиовсти огнеупоров.

Если количество связующего более.

403, то в процессе обжига каркас крупной фракции раздвигается, проис- . ходит усадка связующего и необходи-мое уплотнение огнеупоров не достига- 15 ется, что также оказывает отрицательное влияние на износоустойчивость футеровки.

Введение в состав шихты крупнозернистого хромита фракции 3-1 мм в ко20 личестве 3,0-9,53 способствует повышению термической стойкости и, ввиду

его повышенной устойчивости к распларленным шлакам, повышает износоустойчивость огнеупоров.

При содержании крупнозернистого ,хромита менее 3,03 такие положительные качества огнеупоров не достигаются.

Введение в состав шихты хромитовой руды более 9, 54 способствуют разви30

781 тию канальной пористости иэделий, создает условия образования мелкотрещиноватой структуры, что приводит к повышению пористости изделий, следовательно к снижению износоустойчи*вости вследствие повышенной пропитки

< огнеупоров расплавами, особенно в условиях вакуума.

Т абли ца 1

Содержание окислов, А!q0> Сr O MgО

Иатериал

S !0 Fe@0

СаО

Пла вленый магнезитохромит

12 21 13 87

85,5 1,2

3,6 13,8 7, 4 52,5 21,9 0,8

Хромит

Плавленый магнезит

1,6 0 3

1,2

95,7

1,2

Плавленый хромомагнезит

12 32 48 276 62 1

Получено связующего 318,0 г.

Для приготовления шихты плавления магнезитохромит фракции 3-0 мм в количестве 750 r (75 вес. i) (из них фракции 3-1 мм 50 вес.4;

1.-0 мм 25 вес.3) перемешивают с хромитом фракции 3-1 мм, взятом в количестве 30 г (3 вес.4).

Пример 1; Связующее готовят совместным помолом борной кислоты (окисный борсодержащий компонент) в количестве 40,5 г (в пересчете на

В 10 22,5 г) и плавленого магнезита ма г нези аль носодержащий компонент), взятого в количестве 277,5 г (соотношение 7,5: 92, 5).

Для приготовления шихт используют плавленый магнезитохромит, кемпирсай-, скую хромитовую руду и связующее, включающее окислый борсодержащий компонент (борную кислоту или буру) марки "Ч" и плавленый магнезиальносодержащий компонент (магнезит, или магнезитохромит, или хромомагнезит).

Иагнезит получен электродуговым переплавом саткинского спеченного магнезита. Иагнезитохромит получен электродуговым переплавом шихты из

203 кемпирсайской хрсмитовой руды и 80 спеченного саткинского магнезитового порошка. Хромомагнезит получен электродуговым переплавом шихты из 60 кемпирсайской хромитовой руды и 403 саткинского спеченного магнезитового порошка.

Химический состав материалов приведен в табл. 1.

7 92778

Смесь увлажняют сульфитно-спиртовой бардой плотностью 1,19 г/см (сверх 1004 шихты), затем добавляют связующее в количестве 220 г (22 вес.i) и снова перемешивают.

Из полученной шихты прессуют иэделия в виде цилиндров диаметром и высотой 35 мм при удельном давлении

1300 кгс/см .

Изделия обжигают в туннельной пе- 30 чи при 1800 С с выдержкой 3 ч.

Пример 2. Связующее готовят совместным помолом буры (окисный борсодержащий компонент) в количестве

40,5 r (в пересчете на В О 12,0 г) 15 и плавленого магнезитохромита (магнезиальносодержащий компонент), взятого в количестве 288,0 г, (соотношение 4, 0: 96, О) .

Получено связующе го 328, 5 г. 20

Для приготовления шихты плавленый магнезитохромит фракции 3-0 мм в количестве 640 г (64,03) (из них фракции 3-1 мм 50 вес.l, 1-0 мм 14,0 вес.i} перемешивают с хромитом фракции 3 25

1 мм, взятом в количестве 60 r (60, 0 вес.4) .

Смесь увлажняют сульфитно-спиртовой бардой плотностью 1,19 г/см (сверх 100 шихты), затем добавляют связующее в количестве 300 г (30,0 вес.3) и снова перемешивают.

Иэ полученной шихты прессуют иэделия в виде цилиндров диаметром и высотой 35 мм при удельном давлении 1300 кгс/см1-.

Изделия обжигают в туннельной печи при 1800 С с выдержкой 3 ч.

Пример 3. Связующее готовят совместным помолом борной кислоты (окисный борсодержащий компонент) в количестве 8,64 г (в пересчете на

В 0 3,6 r) и плавленного хромомагнеэита (магнезиальносодержащий компонент) взятого в количестве 395,2 (соотношение 1,2:98,8). Получено свя зующего 403,0 г.

1 8

ДЛя приготовления шихты плавленый магнезитохромит фракции 3-0 мм в количестве 505 г (50,5 вес.i) (из них фракции 3- 1 мм 40 вес.3, 1-0 мм

10,5 вес.i) перемешивают с хромитом фракции 3-1 мм, взятом в количестве

95 г (9.5 Bec ) °

Смесь увлажняют сульфитно-спиртовой бардой плотностью 1,19 гlсм (сверх 1003 шихты} затем добавляют связующее в количестве 400 r (40, 0 вес.Ф) и снова перемешивают.

Из полученной шихты прессуют изделия в виде цилиндров диаметром и высотой 35 мм при удельном давлении

1300 кгс/см

Изделия обжигают в туннельной печи при 1800 С с выдержкой 3 ч.

Огнеупорные изделия из-предлагаемой шихты испытывают на износоустойчивость.

Условия испытания огнеупорных образцов на износоустойчивость:

Температура испытаний, С 1620-1640

П родолжител ьност ь, ч 3

Среда — высоковосстановительная создается графитовым стаканом, в который помещается высокоглиноэемистый тигель с огнеупором и шлаком.

Разряжение 1-2 мм рт,ст. создается в высокоглиноэемистой реторте путем откачки воздуха вакуумным насосом, в которую помещают графитовый стакан.

Вес, огнеупора, г 100

Вес шлака, r 100

Химический состав шлака, Si0g 12,10; Ге, 28,5, А110 5,10

МпО 4 40; СаО 27 8; Hg0 11,10;

Р О 5 0,83.

Основность СаО:510 = 2,3

Нагрев и медленное охлаждение реторты проводят в криптоловой печи.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

92 7781

Таблица 2

Шихта по примерам

Мощность реакционной корочки, мм; (износоустойчивость) Характер износа

2,0 — 3,0

Поверхность плотная, ошлакованная, трещин и сколов не обнаружено

Порошок отсутствует

2,5 3,0

1,5 — 2,0

То же

Износ с учетом эоны порошка 4 — 6 мм

Известная

Реакционная корочка мощност ью 2,0-3, 0 мм отслоилась. Под ней обнаружен осветленный порошок толщиной 2-4 мм.

ВНИИПИ Заказ 3159/33 Тираж 640 Подписное филиал ППП "Патент ", г. Ужгород, ул. Проектная, 4,Данные таблицы 2 показывают, что износоустойчивость предлагаемых шихт по сравнению с известной выше в 1,52 раза. Петрографическим анализом установлено, что осветленный порошок огнеупора иэ известной шихты состоит на 30-40Ф иэ Я - 2СаО S10q. В борсодержащих огнеупорах, изготовленных из предлагаемых шихт; в канальных порах обнаружен только 5 "2СаО S10 .

Стабилизация 2СаО S10q предотвраща35 ет образование эоны пылевидных продуктов разрушения и способствует повышению износоустойчивости of неупоров. о

Применение магнезитохромировых огнеупоров, изготовленных из плавленых материалов, содержащих в тонномолотом связующем окисных соединений бора, повышает стойкость днища УЛВС

43 на 50 пла вок. Э кон оми чес кий эффект на одну установку порционного вакуумирования составляет 71927 руб. в год..

Формула изобретения

Шихта для изготовления огнеупорных

50 изделий, включающая зернистыи плавле1 ный магнезитохромит, зернистый хромит и связующее на основе тонкомолотого плавленого магнезиальносодержащего компонента, отличающаяся тем, .что, с целью повышения износоустойчивости, связующее дополнительно содержит окисный борсодержащий компонент в количестве 1,2-7,51 от магнезиальносодержащего компонента связки при следующем соотношении компонентов, мас. l:

Плавленый магнезитохромит 50, 5-75

Хромит 3-9,5

Связующее 22-40 ! е

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рутман Д. С. и др. Испарение алюминатной и хромистой шпинелей,—

Огнеупоры; 1968, N 10, с. 40.

2. Авторское свидетельство CCCP

Г 564291, кл. С 04 В 35/02, 1975.

3., Патент Франции У 2305409, кл. С 04 В 35/00 1974.

4; Авторское свидетельство СССР

494370, кл. С 04 В 35/02, 1974.