Огнеупорная масса

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, преимущественно к производству шпинелидно-периклазовых огнеупоров для футеровки агрегатов цветной металлургии. Целью изобретения является повышение шлакоустойчивости и снижение шлакопропитки. Огнеупорная масса для производства шпинелидно-периклазовых огнеупоров содержит следующие компоненты, мас.%: периклаз фракции 3-0,5 мм 5-77, фракции менее 0,063 мм 5-10

алюмомагнезиальная шпинель фракции 1-0,5 мм 5-10

синтезированная шпинельная композиция фракции 2-0,5 мм 5-40, фракции менее 0,063 мм 6-35. Синтезированная шпинельная композиция содержит, мас.%: хромшпинелид 80-88

алюмомагнезиальная шпинель 5-10

периклаз 5-10. Площадь шлакопропитки составляет 23,4-42,1 мм<SP POS="POST">2</SP>

мощность реакционной зоны 0,8-1,3 мм. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д!) 4 С 04 В 35/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4367654/23-33 (22) 21.01.88 (46) 15.09.89. Бюл. Г 34 (71) Институт металлургии и обогащения AH КазССР (72) А.С.Саттарова, Г.А.Нечистых, А.И.Чуклай и В.В.Загнойко (53) 666.97 (088.8) (56) Заявка Японии 52-87407, кл, С 04 В 35/04, опублик. 1977 (прототип). (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА (57) Изобретение относится к огнеупорной промышленности, преимущественно к производству шпинелидно-периклазовых огнеупоров для футеровки агрегатов цветной металлургии. Целью

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, преимуц|ественнр к производству шпинелидно-периклазовых огнеупоров для футеровки.агрегатов цветной металлургии, Целью изобретения является повышение шлакоустойчивости и снижение шлакопропитки.

Синтезированную шпинельную композицию получают плавлением или с помощью спекания 80-88 мас.3 хромшпинелида фракции .менее 0,063 мм, 5—

10 мас.4 алюмомагнезиальной шпинели фракции менее 0,063 мм и 5-10 мас.Ф периклаза фракции менее 0,063 мм при

1650 С в течение 2 ч.

Продукт синтеза затем измельчают и рассеивают по фракциям, В составе предлагаемой композиции фракции 2

„.SUÄÄ 3507754 А1 изобретения является повышение шлакоустойчивости и снижение шлакопропитки. Огнеупорная масса для производства шпинелидно-периклаэовых огнеупоров содержит следующие компоненты, мас.3: периклаз Фракции 3-0,5 мм

5-77, фракции менее 0,063 мм 5-10; алюмомагнезиальная шпинель фракции

1-0,5 мм 5-10; синтезированная шпинельная композиция фракции 2-0,5 мм

5-40, фракции менее 0,063 мм 6-35.

Синтезированная шпинельная композиция содержит, мас.4: хромшпинелид

80-88; алюмомагнезиальная шпинель

5-10; периклаз 5-10. Площадь шлакопропитки составляет 23,4-42,1 MM> g мощность реакционной зоны 0,8-1,3 мм.

1 з.п. Ф-лы, l табл.

0,5 мм и фракции менее 0,063 мм.

Хромшпинелид, применяемый для синте- за шпинельной композиции, представляет собой смесь шпинелидов различного состава: MgO ° Cr О, MgO А1 Оз, FeO Cr О, FeO - Ге О .

Алюмомагнеэиальная шпинель, вхо- ОЪ дящая в состав шпинельной композиции, фЬ представляет собой смесь собственно алюмомагнезиальной шпинели NgO А1 Оэ и небольшого количества избыточного оксида магния, оставшегося при синтезе шпинели из оксидов магния и алюминия. Этот избыточный оксид маг- Ф ния и периклаз, добавляемый при синтезе шпинельной композиции, способствует переводу менее химически устойчивых железистых шпинелидов FeO< х Ре о> и Fe0 ° Сг О из хромшпинелирождения железистых шпи в более химически устойчивые соединения - магнезиоферрит и магнезиохромит, а содержание периклаза более

10 мас.3 снижает химическую стойкость композиции в связи с Образованием некоторого избытка оксида магния, 10 В предлагаемой огнеупорной массе связка представлена смесью синтезированной шпинельной композиции и пе риклаза фракции менее 0,,063 мм, Связка такого состава обладает повышен15 ной шлакоустойчизостью в связи с тем, что в ней присутствует химически устойчивая шпинельная композиция и образуются прямые межзеренные связи за счет взаимодиффузии между шпинельной композицией и периклазом с образованием твердых растворов.

Использование в составе предлагаемой огнеупорной массы периклаза фракции 3-0,5 мм обусловлено тем, что зерна указанного размера имеют небольшую площадь контакта с расплавом и практически мало вступают во взаимодействие с ним, что способствует повышению шлакоустойчивости.

Алюмомагнезиальная шпинель фракции 1-0,5 мм представляет собой химически устойчивую зернистую фракцию со сравнительно небольшой площадью контакта с продуктами плавки

З5 и, кроме того, позволяет сформировать наиболее плотную структуру наряду с зернистыми фракциями периклаза и синтезированной шпинельной композиции, препятствующую проник40 новению плавки вглубь Огнеупора, что снижает шлакопропитку огнеупоров.

Введение в состав предлагаемой огнеупорной массы зернистого периклаза в количестве 5-77 мас,Ф обус45 ловлено тем, что содержание периклаза выше 77 мас,ro снижает шлакоустойчивость огнеупора за счет снижения доли высокоустойчивых соединений (алюмомагнезиальной шпинели и синте0 зирОванной шпинельнОй композиции)» а содержание периклаза ниже 5 мас.Ф значительно изменяет структуру огнеупора, что влечет за собой повышение шлакопропитки.

Содержание в огнеупорной массе периклаза Фракции менее 0,063 мм менее 5 мас.<о снижает спекаемость связки, что ведет к повышению шлакопропитки„ а содержание периклаза

3 150775 » да в более устойчивые магнезиоферрит MgO.Fe 0> и магнезиохромит MgO »

» Cr 0 . В результате синтеза получается шпинельная композиция на основе высокоогнеупорных, химически устойчивых к продуктам плавки шпинелидов MgO.À1 0, Кр0 Cr О, Ng0»

» FezO>.

Зернистая синтезированная шпинель ная композиция фракции 2-0,5 мм наряду с зернами периклаза фракции 30,5 мм и алюмомагнезиальной шпинели фракции 1 0,5 мм способствует формированию такой структуры, которая пре пятствует проникновению в огнеупор продуктов плавки, что повышает шлако. устойчивость и снижает величину изно. са.

Синтезированная.шпинельная компо, зиция фракции менее 0,063 мм повышает шлакаустойчивость огнеупора за счет укрепления его связки химически устойчивым компонентом, Введение хромшпинелида в состав синтезированной шпинельной композиции в количестве 80-88 мас .i Обуслов лено тем, что при содержании хромшпинелида менее. 80 мас.r. снижается химическая устойчивость шпинельной композиции за счет нарушения равновесного фазового состава и уменьшения в ней химически устойчивых соединений (Мр0 А1 0 » ИВО ° Сг 0ь), а при содержании хромшпинелида более 88 мас.В химическая устойчивость шпинельной композиции снижается за счет избыточного количества FeO Cr 03 и FeO Fe<0, выделяющихся при нагревании хромшпинелида в процессе синтеза.

Введение в состав шпинельной ком, позиции алюмомагнезиальной шпинели

1, в количестве 5-10 мас.4 обусловлено о тем, что содержание алюмомагнезиальной шпинели менее 5 мас.3 снижает химическую устойчивость шпинельной композиции из-за появления нестойких железистых шпинелидов (FeO Cr O>.

FeO Fe), а содержание шпинели более 10 мас.Ф снижает химическую устойчивость композиции за счет нарушения равновесного фазового состава композиции.

Содержание периклаза, входящего в состав синтезированной шпинельной композиции, менее 5 мас,i снижает химическую устойчивость композиции за счет недостаточно полного пере07754 6

5 15 более 10 мас.4 снижает шлакоустойчивость огнеупора за счет снижения доли твердых растворов и повышения в связке количества периклаза, способного взаимодействовать с продуктами плавки.

Алюмомагнезиальная шпинель фракции 1-0,5 мм, вводимая в состав огнеупорной массы в количестве менее

5 мас.3, снижает шлакоустойчивость огнеупора за счет снижения доли химически устойчивого компонента, а содержание шпинели выше 10 мас.3 повышает шлакопропитку огнеупора за счет снижения спекаемости.

Введение в состав предлагаемой огнеупорной массы синтезированной шпинельной композиции фракции 2

0,5 мм в количестве более 40 мас.Ф повышает шлакопропитку иэ-за изменения структуры огнеупора за счет повышения количества зерен укаэанной фракции и снижения количества крупнозернистых составляющих других фракций, а менее, 5 мас.В недостаточно для обеспечения высокой химической устойчивости к продуктам плавки.

Введение в состав огнеупорной массы синтезированной шпинельной композиции фракции менее 0,065 мм в количестве 6-35 мас.Ф обусловлено тем, что содержание шпинельной композиции менее 6 мас.З снижает шлакоустойчивость огнеупора за счет снижения количества химически устойчивого компонента, а содержание шпинельной композиции более 35 мас.Ф повышает шлакопропитку огнеупора за счет снижения спекаемости связи.

Пример 1. Синтезированную шпинельную композицию получали следующим образом: 800 г (80 мас.Ф) хромшпинелида фракции менее 0,063 мм, 100 г (10 мас.4) алюмомагнезиальной шпинели фракции менее 0,063 мм, 100 г (10 мас.Ф) периклаза фракции менее

0,063 мм перемешивали, увлажняли вод.ным раствором сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) плотностью 1,21

1,23 г/смз, брикетировали, обжигали

2 ч при 1650 С, После обжига синтезирОванную шпинельную кОмпОзицию ИЗ» мельчали и отделяли фракции 2"0,5 мм и менее 0,063 мм. Полученные фракции использовали для изготовления образцов.

Массу готовили следующим образом:

25 г (5 мас.3) периклаза фракции 35

0,5 мм, 50 г (10 мас.ь) алюмомагнеэиальной шпинели фракции 1-0,5 мм, 200 г (40 мас ° 4) синтезированной шпинельной композиции фракции 2

0,5 мм перемешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью 1,21

1,23 г/см, добавляли 50 r (10 мас.4) периклаза фракции менее 0,063 мм и

175 r (35 мас.4) синтезированной шпинельной композиции фракции менее

0,063 мм. Полученную массу перемешивали, формовали из нее на гидравлическом прессе ПСУ-10 при удельном давлении 110-120 МПа образцы-цилиндры диаметром 26 мм и высотой 26 +

+ 5 мм. Образцы обжигали в криптоло-. вой печи при 1650 С в течение одного часа и определяли шлакоустойчивость и шлакопропитку образцов. На образец помещали таблетку из тонкомолотого конвертерного шлака весом 10 г, образец устанавливали в криптоловую печь и обжигали при 1400 С 2 ч, расплавленный шлак частично впитывался в образец. Затем цилиндр распиливали вдоль и на отполированной поверхности образца определяли площадь шлакопропитки и мощность реакционной зоны.

Ылакоустойчивость образцов определяли по мощности (толщине) реакционной эоны, образовавшейся при химическом взаимодействии огнеупора со шлаком. Реакционная зона отличается от неизменной части образца структурой, фазовым и минералогическим составом. Мощность зоны и указанные изменения в реакционной зоне определяли визуально.

Ылакопропитку определяли по площади пропитки образца шлаком, равной произведению диаметра цилиндра на глубину проникновения шлака в образец.

Результаты определения свойств образцов приведены в таблице.

Пример 2. Синтезированную шпинельную композицию получали следующим образом: 352 г (88 мас.4) хромшпинелида фракции менее 0,063 мм, 20 г (5 мас.3) алюмомагнезиальной шпинели фракции менее 0,063 мм, 28 г (7 мас.Ф) периклаза фракции менее

0,063 мм перемешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью 1,211,23 г/смз, брикетировали, обжигали

2 ч при 1650 С. После обжига синтезированную шпинельную композицию измельчали и отделяли фракции 21507754.0,5 мм и менее 0,063 мм. Полученные

Фракции использовали для изготовления образцов.

Массу готовили следующим образом:

305 г (7? мас.4) периклаза фракции

3-0,5 мм, 25 г (5 мас.3) алюмомагнезиальной шпинели фракции 1-0,5 мм, 25 г (5 мас.3) синтезированной шпиНельной композиции фракции 2-0,5 мм 10

Перемешивали, увлажняли водным растВором СДБ плотностью 1,21-1,23 г/см, добавляли 25 г (5 мас.i) периклаза фракции 0,063 мм и 40 г (0 мас.i) синтезированной шпинельной компози- 15 ции Фракции менее 0,063 мм. Полученную массу перемешивали и изготовляли из нее образцы. Изготовление образ4ов и определение их свойств велось аналогично примеру 1. Свойства об- 20 разцов приведены в таблице.

Пример 3. Синтезированную шпинельную композицию получали следу. ющим образом: 352 г (88 мас.Ф) хромшпинелида фракции менее 0,063 мм, 28 г (7 мас.4) алюмомагнезиальной шпинели фракции менее 0,063 мм, 20 г (5 мас.Ж) периклаза Фракции менее

0,063 мм перемешивали, увлажняли

Водным раствором СДБ плотностью 1,21- 30

1,23 гlсмз, брикетировали, обжигали ч при 1650 С. После обжига синтезированную шпинельную композицию измельчали и отделяли фракции 2-0,5 мм и менее 0,063 мм. Полученные фракции З5 использовали .для изготовления образцов.

Массу готовили следующим образом:

)85 г (77 мас.4) периклаэа фракции -0,5 мм, 25 г (5 мас.З) алюмомагне-,, 40

° ° иальной шпинели фракции 1-0,5 мм, 5 г (5 мас.i) синтезированной шпиНельной композиции фракции 2-0,5 мм, йеремешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью 1,21-1,23 г/смз, добавляли 35 г (7 мас.4) периклаза

Фракции менее 0,063 мм, 30 r (6 мас.3) синтезированной шпинельной композиции фракции менее 0,.063 мм. Полученную массу перемешивали и изготавлива- 50 ли из нее образцы. Изготовление образцов и определение их свойств Велось как описано в примере 1. Свойст.ва образцов приведены в таблице.

- П р и и е р 4. Синтезированную шпинельную композицию получали следующим образом: 850 г (85 мас.i) хромшпинелида Фракции менее 0,063 мм, 100 г (10 мас.3) алюмомагнеэиальной шпинели фракции менее 0,063 мм, 50 г, (5 мас ° %) периклаза Фракции менее

0,063 мм перемешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью 1,21l,23 г/смэ, брикетировали, обжигали

2 ч при 1650 С. После обжига полученную синтезированную шпинельную композицию измельчали и отделяли фракции

2-0,5 мм и менее 0,063 мм. Полученные фракции использовали для изготовления образцов °

Массу готовили следующим образом:

200 г (40 мас.io) периклаза фракции

3-0,5 мм, 40 г (8 мас.1) алюмамагнезиальной шпинели фракции 1-0,5 мм, 120 г {24 мас.3) синтезированной шпинельной композиции фракции 2

0,5 мм перемешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью 1,21—

1,23 г/смз, добавляли 35 г (7 мас.Ф) периклаза фракции менее 0,063 мм, 105 г (21 мас.t<) синтезированной шпинельной композиции фракции менее

0,063 мм. Полученную массу перемешивали и изготавливали из нее образцы, Изготовление образцов и определение их свойств велось как описано в примере 1. Свойства образцов приведены в таблице °

П р и и е р 5. Синтезированную шпинельную композицию получали следующим образом: 368 г (92 мас.4) хромшпинелида фракции менее 0,063 мм, 16 г (4 мас. ) алюмомагнеэиальной шпинели фракции менее 0,063 мм, 16 г (4 мас.3) периклаза Фракции менее

0,063 мм перемешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью 1,21.

1,23 г/смз, брикетировали, обжигали при 1650 С в течение 2 ч. После обжига синтезированную шпинельную композицию измельчали и отделяли фракции 2-0,5 мм и менее 0,063 мм. Полученные фракции использовали для изготовления образцов.

Массу готовили следующим образом:

425 г (85 мас.3) периклаэа фракции

3-0,5 мм, 15 г {3 мас.%) алюмомагнезиальной шпинели фракции 1-0,5 мм, 20 г (4 мас.3) синтезированной шпинельной композиции фракции 2-0,5 мм перемешивали, увлажняли водным растВОрОм СДБ плОтностью 1,21-1,23 r/ñì3, добавляли 15 г (3 мас.4) периклаза фракции менее 0,063 мм, 25 r (5 мас.Ф) синтезированной шпинельной композиции Фракции менее 0,063 мм. Полученную массу перемешивали и изготавли1507754

1О вали из нее образцы. Изготовление

Ьбразцов и определение их свойств велось как описано в примере

Свойства образцов приведены в таблице, Пример 6. Синтезированную шпинельную композицию получали следующим образом: 750 r (75 мас.3) хромшпинелида фракции менее 0,063 мм, 130 г (13 мас.Ф) алюмомагнезиальной шпинели фракции менее 0,063 мм, 120 г (12 мас.Ф) периклаэа фракции менее 0,063 мм перемешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью

1,21-1,23 г/смэ, брикетировали, обжигали при 1650 С в течение 2 ч.

После обжига синтезированную шпинельную композицию измельчали и отделяли Фракции 2-0,5 мм и менее

0,063. мм, Полученные фракции испольэовали для изготовления образцов.

Массу готовили следующим образом:

10 r (2 мас.Ф) периклаза фракции 30,5 мм, 50 г (10 мас.4) алюмомагнезиальной шпинели фракции 1-0,5 мм, 205 г (41 мас.4) синтезированной рпинельной композиции фракции 2—

0,5 мм перемешивали, увлажняли водным раствором СДБ плотностью 1,21 l,23 г/смэ, добавляли 55 г (11мас.ь) периклаза Фракции менее 0,063 мм, 180 г (36 мас.4) синтезированной шпинельной композиции фракции менее

0,063 мм. Полученную массу перемешивали и изготавливали из нее образцы.

Изготовление образцов и определение их свойств велось как описано в примере 1. Свойства образцов приведены в таблице.

Пример 7 (прототип). Массу готовили следующим образом: 100 г (20 мас.Ф) магнезита фракции 0,55 мм и 200 г (40 мас.4) шпинели фракции 0,04-0,5 мм перемешивали, увлажняли 504-ным раствором лигносульфоната, добавляли 200 г (40 мас.ь) порошка фракции менее 0,044 мм, состоящего из 100 г (50 мас.Ж) магнезита и

100 r (50 мас.ь) шпинели, еще раз перемешивали, формовали образцы-цилинд. ры, обжигали при 1650 С и определяли свойства обожженных образцов. Изготовление образцов и определение их свойств велось как описано с примере

1. Свойства образцов приведены в таб. лице.

Для сравнения были проведены определения шлакоустойчивости и шлакопропитки периклазохромитовых огнеупоров, как наиболее часто применяемых для футеровки конвертеров. Свой10 ства образцов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, образцы из предлагаемой огнеупорной массы обладают повышенной шлакоустойчивостью (на 52-803 выше по сравнению с про15 тотипом) и низкой шлакопропиткой (на 22-564 ниже по сравнению с прототипом).

Повышение шлакоустойчивости огнеупоров и снижение их шлакопропитки

20 позволяет увеличить срок службы футеровки, сократить число ремонтов и расход огнеупоров.

Формула и э о б р е т е н и я

5-10

5-40

1. Огнеупорная масса, включающая зернистый и тонкомолотый периклаз и зернистую алюмомагнезиальную шпинель, отличающаяся тем, что, 30 с целью повышения шлакоустойчивости и снижения шлакопропитки, она дополнительно содержит синтезированную шпинельную композицию при следующем соотношении компонентов, мас.ь:

Периклаз фракции

3-0,5 мм 5-77

Периклаз фракции менее 0,063 мм

Алюмомагнеэиальная

40 шпинель Фракции 10,5 мм 5-10

Синтезированная шпинельная композиция

Фракции 2-0,5 мм

Синтезированная шпинельная композиция

Фракции менее 0,063 мм 6-35

2. Масса no n.1, о т л и ч а ю1 щ а я с я тем, что синтезированная шпинельная композиция содержит,мас.ь:

Хромшпинелид 80-88

Алюмома гнезиальная шпинель 5-10

Периклаэ 5-10

1507754.

1г

Свойствт образСостав массы

Состав синтезированной шпинельной комй масс (согласно примерам) цов

Синтезированная шпинельПериклаз позиции

ПлоМощность

Перик лаз фракции менее

0,063

АлюмомагнеэиальХромшпиная композифракции

3-0,5 мм щадь шлако" реакционной ция пропитки мм2 нелид фракции менее

0,063 мм фракции

2-0,5 мм ная шпинель зоны, мм мм

46,8 2,5

57,2 2,8

Составитель А.Калабухова

Редактор М.Бандура Техред А.Кравчук Корректор Т.Малец

Заказ 5511/27 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óærîðîä, ул. Гагарина,101

2

4

6

7 (прототип)

МХСк

80 10

88 5

88 7

85 10

92 4

75 13

5

4

5 10

77 5

77 7

40 7

85 3

2 11

Алюмомагнезиальная шпинель фракции

1-0,5,, / мм

5

3

40 35

5 8

5 6

24 21

4 5

41 36

23,4

41 6

42,1

20,8

59,8

56,0

0,8

1,2

1,3

0,5

2,9

2,6