Высокотемпературная теплоизоляционная масса для футеровки сводов промышленных печей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (Р,1 С 04 В 28/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4138697/29-33 (22) 27.10.86 (46) 07.08.88. Бюл. ¹ 29 (71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов и Ленинградское производственное объединение "Красный выборжец" (72) В.А.Измайлов, P.È.Фридлянский, А.А.Клевцов, Л.М.Орлова, Б. И.Сергеев; В.А.Гутов, А.И.Суворов и Л.Ф,Вьюгин (53) 666.974. 2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 523064, кл. С 04 В 35/04, 1974. (54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАССА ДЛЯ ФУТЕРОВКИ СВОДОВ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ (57) Изобретение относится к тепловой защите металлических поверхностей и может быть использовано для

„„SU„„414832 футеровки водоохлаждаемых сводов промышленных печей С целью снижения теплопроводности и повышения прочности и термостойкости высокотемпературная теплоизоляционная масса для футеровки сводов промышленных печей включает, мас.7: водный раствор полифосфата натрия плотностью 1,381,45 г/см 5-8; вспученный вермикулит

1,5-5; самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома 1,5-5; вода 3-5; бой магнезиально-шпинелидных изде-.. лий — остальное, причем бой магнезиально — шпинелидных изделий имеет следующий гранулометрический состав, мас.Ж: зерна размером 5- 1О мм 40-50; зерна размером 3-5 мм 20-30; зерна размером 1-3 мм 20-30. Полученный материал обладает коэффициентом теплопроводности 4,42-4,58 Вт/м С, прочностью на отрыв 2-3,1 МПа, термостойкостью 30-46 циклов ° 1 табл.

1414832

Изобретение относится к тепловой защите металлических поверхностей и может быть использовано для футеровки водоохлаждаемых сводов электродуговых и плазменных печей.

Цель изобретения - снижение теп-.

Допроводности и повышение прочности

И термостойкости.

Готовят массу из следующих комПонентов, мас.7:

Водный раствор полифосфатов натрия плотностью

1-38-1,45 г/см, 5-8

Вспученный вермикулит 1,5=5,0

Самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома 1,5-5,0

Вода 3,0-5,0

Бой магнезиально20 шпинелидных изделий Остальное

Причем бой магнезиапьно-шпинелидных изделий имеет следующий грануломет1рический состав, мас.7.:

1 зерна размером

5-10 мм 40-50

30 зерна размером

3-5 мм

20-30 зерна размером

3-1 мм 20-30

Вспученный вермикулит — продукт тепловой обработки биотитовых и флогопитовых слюд содержащий оксиды магния, кремния и алюминия, обладает низкой насыпной массой 70-200 кг/м, высокой температуроустойчивостью. и с огнеупорностью до 1430 С, низким коэффициентом теплопроводности 0,03 0,05 Вт/м ° С (в 90 раз ниже магнезита), большим водопоглощением и дефор-мируемостью и имеет пластинчатое строение.

Самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома содержит в основном оксиды кальция, кремния в форме соединений 2СаО SiO, которые обладают свойствами гидратационного вяжущего ° Ввод в магнезиально-шпинвлидные

55 массы на полифосфатном связующем вспученного вермикулита и более 1,57 самораспределяющегося шлака силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома позволяет без снижения ее огнеупорности. повысить теплоизоляционные свойства огнеупорного покрытия свода и сохранить низкую открытую пористость наружной его поверхности за счет частичного оплавления вермикулита (на наружной поверхности покрытия) и тем самым закупорки пор огнеупорного каркаса слоя, а вспученный вермикулит, находящийся во внутренних объемах этого слоя при более низких температурах, продолжает выполнять роль теплоизоляционной добавки. При этом повышаются термостойкость огнеупорного покрытия за счет его армирования пластинами вермикулита, упрочненными фосфатным связующим, а также прочность внутренних объемов огнеупорного слоя свода, находящегося при низких темпе— ратурах (50-1000 С), за счет сочетания фосфатного и гидратационного вяжущего (полифосфата натрия и дисиликата кальция шлака). Кроме того, ускоряется твердение внутренних объе— мов огнеупорного слоя без его растрескивания за счет ввода в массу кальцийсодержащей добавки (2СаО ° SiO<), которая в процессе нагрева свода способна гидратироваться парами воды, выделяемыми полифосфатами натрия, и испарением воды увлажненной смеси.

Таким образом, магнезиально-шпин— дельная масса на связующем из полифосфатов натрия„ включающая вспученный вермикулит и шлак силикотермического производства малоуглеродисто— го феррохрома, позволяет увеличить те плоизоляцию свода, химиче скую и термическую стойкость огнеупорного покрытия, прочно сть в нутре н них об ьемов огнеупорного слоя и его адгезию к металлической поверхности свода, повысить стойкость водоохлаждаемого свода и обеспечить более высокие технико-экономические показатели работы печи. Зто достигается благо— даря тому, что использование огнеупорных масс на основе только шпинелидно-магнезиальных огнеупорных материалов (особенно после их службы в высокотемпературных агрегатах) позволяет»е проводить операцию их высокотемпературного отжига. Такие массы обладают высокой стабильностью р;.амеров, что снижает термические напряжения в огнеупорном слое, пре— дотвращает образование трещин и

141483

36 сколов, повышая тем самым стоикость свода.

Наличие вспученного вермикулнта в составе такой смеси способств>ет повышению химической стойкости и снижению теплопроводности огнеупорного слоя без существенного снижения

его огнеупорности, так как располо— женный в порах оргеупорного заполнителя при температурах выше 1430 С о вермикулит размягчается и закупоривает поры поверхности этого слоя, в то время как в более глубоких слоях, где температура значительно ниже указанной, он продолжает выполнять теплоизолирующую роль. Кроме того, вспученный вермикулит в такой смеси выполняет роль пластификатора.

Это повышает теплоизоляционные и технологические свойства без снижения огнеупорности футеровки свода; .вермикулит снижает удельный вес огнеупорного слоя и ослабляет тем самым постоянно действующие усилия на разрыв и отрыв этого слоя от металлической поверхности свода, по вышая, таким образом, стойкость свода.

Сочетание воды, вспученного вермикулита с полифосфатами натрия позволяет покрыть пластины вермикулита фосфатными пленками, при затвердевании которых относительно слабые пластины вермикулита приобретают прочность и армируют огнеупорный слой, так как предварительно увлажненные пластины вермикулита легко смачиваются раствором полифосфатов натрия.

Сочетание воды, водного раствора по лифосфата с избыточным количеством самораспадающегося шлака силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома (более 1,5X), который содержит гидрационное вяжущее (2Са0» $ 0 ), не только способствует как кальцийсодержащая добавка ускоренному твердению массы на полифосфатах натрия, но и упрочняет огнеупорный слой за счет образования гидратационных связей, что особенно важно для низкотемпературных внутренних его слоев. Кроме того, это сочетание предотвращает также образование внутренних трещин в огнеупорном слое, вызванных испарением и удалением воды при его сушке и нагреве в процессе экспчуатации, так как избыток воды в этом случае связывается с

2СаО 8 .0 шлака с образовани и водородных связей и не удаляется из внутренних объемов этого слоя. Сочетание гидратационных связей между частицами массы, которые вызывают провал прочности слоя при средних температурах 300 †9 С, с фосфатными связями обеспечивает непрерывное увелкчение прочности огнеупорного слоя во всем рабочем интервале температур. Это повышает прочность огнеупорного слоя, особенно его внутренних объемов, обжиг которых принципиально невозможен, и, таким образом, предотвращает образование внутренних трещин и повышает стойкость свода.

Сочетание огнеупорного наполнителя с повышенным содержанием крупной и практически не содержащего мелкой фракции (цемента) с вспученным вермикулитом позволяет увеличить массу вермикулита в смеси за счет повышенного объема и размера пор

"каркаса" наполнителя, в которых располагается вермикулит. Это понижает теплопроводность, удельный вес и увеличивает термостойкость огн упорного слоя за счет армирования его крупными фракциями наполнителя и пластинами вермикулита.

Использование огнеупорного наполнителя (несмотря на отсутствие мелкой фракции) совместно с вермикулитом и шлаком понижает температуру спекания массы вследствие того, что при приготовлении массы часть вспученноro вермикулита измельчается и совместно с порошкообразным шлаком образует мелкую составляющую (цемент из оксидов Са, Si, Mg, Al) с более низкими, чем основа, температурами плавления, которая обладает повышенной химической активностью к магнезиальным шпинелям. Это повьш ает проч— ность и стойкость огнеупорного слоя.

Массу готовят в бегунах смешением боя кирпичей феррохромового шлака и вермикулита, далее ее увлажняют водой, а затем вводят раствор полифосфатов натрия плотностью 1,42 г/см, После получения однородной смеси ее подают к месту набивки свода. Перво— начально на поверхности свода выполняют ячейки размером 200х200 мм и высотой 60 мм. На все плоскости ячейки и свода предварительно наносят клей, состоящий из полифосфата натрия плотностью 1,42 г/см . Палее набивку

1414832 свода осуществляют ручной трамбовкой слоем 40-б0 MM ° Сушку свода ведут по схеме. 2 сут на воздухе, далее 1 сут с подачей пара в охлаждающую полость свода и разведением костра на огнеупорном слое.

Свойства массы оценивают на образцах диаметром 30 мм и h = 25 мм, которые готовят при удельном давлении 1

1 MIIa (усилия ручного трамбования) и сушат при 1000 С в течение 3 ч.

Стойкость огнеупорных образцов оценивают по количеству теплосмен 1000 С— вода и по усилию на отрыв сухих образцов от стальной пластины, заформованной вместе с образцом.

Результаты исследований приведены в таблице.

Использование массы позволяет сни,зить трудозатраты и расход огнеупорных материалов.

1, 5-5

3-5 шпинелидных изделий Остальное причем бой магнезиально-шпинелидных

2б изделий имеет следующий гранулометрический состав, мас. : зерна размером

5-10 мм 40-50 зерна размером

3-5 мм зерна размером

1-3 мм

20-30

20-30 формулаиэобретения

Высокотемпературная теплоиэоляцнонная масса для футеровки сводов промышленных печей, включающая водный раствор полифосфата натрия плотностью

1, 38-1, 45 г/см, бой магнеэиальношпинелиднъ х изделий, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения теплопроводности и повышения прочности и термостойкости, она дополнительно содержит вспученный вермикулит, 5 самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома и воду при следующем соотношении компонентов, мас. :

Водный раствор полифосфата натрия плотностью

1,38-1,45 r/см 5-8

Вспученный вермикулит 1,5-5

Самораспадающийся шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома

Вода

Бой магнезиально141483 Z

О ф сЧ М 0 В . О а М О

М М N N»0 . С Ъ ч N N с Ъ M - С Ъ М о .м э а ch 1 о Оъ ch c0 co . iъ - ch o л л л a л л а л а л л л л л л л сч cv сч сч сч сч сч N сч N сч сч . cn N сч сч (CCl а а»»» »»»» а N СЧ N СЧ СЧ иъ an ссъ а съ съ съ е .з л л л л Я л л A л о л л

«й Ф Ф Р

О О О О О О О О О О .О О О О О О сч м м м м м съ съ съ м м м м съ м м t

1

0 О О 0 О О О О О О О О О О .О О

N м м м с ъ c4 «п м N cn сч с ъ м сч м N

3 Ф Ф Ф Я цъ Ф Ф 4 Фсъ

63 1 C о о съ съ съ а л а л л

Ch ф% сСЪ an N с0 а а с0 а сЧ Q Ch с0 -з л

1 с> м an м, м съ м э мъ иъ ю м м

Ъ л

I Ф. Ме 3 а м а а-о с Ъ с Ъ а о с Ъ

° 1 ° \ л а л ° 1

° 9» а л л. л а » а л л иЪ СЪ СЪ О Со СЪ СЪ О О

Ф ф an Ф Ф dO CO сЪ сЪ О л а л е о о л 3 an

О иъ а а м о о а л с ъ с"1

О О съ О л л л а

an 9Г е м о о о а л л иЪ an! съ съ съ с ъ съ о о о о о о о о о о а а а л л л а л л а а

° а» е» е» а» ° М М М М с Ъ мЪ мЪ an »Ъ Ю

I сч м .ф аъ Ч0 л со в о сч с ъ съ о ф CO C0 а сСЪ СЪ а л а

Ф Ф Ф а л л а ф IP о о л ° в

»с

CO CO

l !

2 Я Ф Pt »сЪ Я

1 о ь л л л

СЬ Ch с"Ъ сЧ л ф а