Набивная огнеупорная масса для желобов доменных печей

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в доменном производстве. Набивная огнеупорная масса для желобов доменных печей, включающая пек, глину огнеупорную, кокс и упрочняющую добавку, включающую углерод- и кремнийсодержащие материалы, содержит компоненты при следующем соотношении мас. пек 7-30; глина огнеупорная 4-35; упрочняющая добавка 5-79; кокс остальное, причем упрочняющая добавка имеет следующий химический состав, ма. углеродистые материалы 23-36; кремнеземсодержащие материалы 64-77. Предлагаемая набивная огнеупорная масса для желобов доменных печей позволяет увеличить ее стойкость в 2-3 раза. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может использоваться в доменных цехах.

Известны набивные массы для желобов доменных печей, содержащие углерод- и кремнеземсодержащие материалы, пек, огнеупорную глину, а также различные добавки, повышающие стойкость масс от размывания жидкими чугуном и шлаком. В качестве добавок используются карбид кремния, ферросилиций, корунд и др. Однако все материалы, используемые в качестве добавок в набивных массах, дефицитны и имеют высокую стоимость, поэтому их использование ограничено.

Наиболее близким к предлагаемому является набивная огнеупорная масса, включающая кокс, глину огнеупорную, пек и упрочняющую добавку, в качестве которой используют отходы графитизации электродного производства, содержащие 65,48 мас. углерода и 13,61 мас. SiO₂ и соответствующие окислы [1] Однако указанная упрочняющая добавка является смесью крупнозернистого песка и угля, имеющей небольшую контактную поверхность, в результате чего в процессе нагрева лишь в небольшой степени меняет свою структуру за счет прохождения в зоне контакта кремнезема песка и угля реакции восстановления кремния из оксида в карбид. Поэтому повышение стойкости набивной огнеупорной массы при применении отходов графитизации электродного производства незначительно.

Целью изобретения является увеличение ее стойкости в 2-3 раза, снижение материальных и трудовых затрат.

Цель достигается тем, что набивная огнеупорная масса для желобов доменных печей, содержащая пек, глину огнеупорную, кокс и упрочняющую добавку, содержащую углерод- и кремнеземсодержащие материалы, содержит компоненты в следующем соотношении, мас. Пек 7-30 Огнеупорная глина 4-35 Упрочняющая добавка 5-79 Кокс Остальное причем упрочняющая добавка имеет следующий состав, мас. Углеродистые материалы23-36 Кремнеземсодержащие материалы 64-77 В качестве упрочняющей добавки могут применяться некоторые шунгитовые породы и углистые аргиллиты. Особенностью указанной упрочняющей добавки является мелкозернистое строение-частицы кремнезема размером 0,1-15 мкм расположены в матрице углерода, а контактная поверхность между кремнеземом и углеродом достигает 20 м³/г массы, поэтому при нагреве до 1250-1450^оС кремнезем практически полностью восстанавливается до карбида кремния и является упрочнителем набивной массы для желобов доменных печей. Источником нагрева является избыточное тепло чугуна и шлака при выпуске их из доменной печи.

Пек в набивной огнеупорной массе при нагреве до 100-200^оС расплавляется, а при дальнейшем нагреве происходит его коксование, что обеспечивает образование углеродистой матрицы в желобной массе. При количестве пека менее 7 мас. его недостаточно для создания единой углеродистой матрицы в массе, при расходе пека более 30 мас. из-за низкой износостойкости пека происходит снижение стойкости желобной огнеупорной массы.

Огнеупорная глина является пластификатором набивной массы, однако при перемешивании массы слои глины располагаются по границам зерен высокоогнеупорного кокса и упрочняющей добавки, способствуя вымыванию их из углеродистой матрицы набивной массы. При содержании глины менее 4 мас. набивная масса теряет пластичность, плохо уплотняется при набивке, в результате чего стойкость набивной массы снижается.

При содержании огнеупорной глины более 35 мас. практически каждое зерно кокса упрочняющей добавки находится в оболочке из глины, которая при резком нагревании растрескивается, за счет чего происходит интенсивное вымывание зерен высокоогнеупорных материалов из массы, приводящее к снижению ее стойкости.

Исследования упрочняющей добавки на основе шунгитов показали, что введение ее в набивную массу менее 5 мас. из-за малого его количества практически не влияет на стойкость набивных огнеупорных масс.

При введении упрочняющей добавки в количестве более 79 мас. из-за недостаточного количества пека и огнеупорной глины набивная масса плохо уплотняется, недостаточно спекается, за счет чего снижается ее стойкость.

Состав упрочняющей добавки выбран из условия приближения соотношения содержания углерода и кремнеземсодержащих материалов к стехиометрическому, равного 2,0.

В таблице представлены изменения величины износа огнеупорных масс различного состава.

При содержании углеродистых материалов менее 23 мас. и кремнеземистых материалов более 77 мас. углерода недостаточно для полного восстановления кремния из кремнезема, вследствие чего в каркасной структуре карбида кремния создаются разрывы, способствующие размыванию огнеупорной массы жидкими продуктами доменной плавки. По этой причине повышения стойкости набивной огнеупорной массы не достигается.

При содержании углеродистых материалов более 36 мас. и кремнеземистых материалов менее 64 мас. из-за недостатка кремнезема образовавшегося карбида кремния недостаточно для создания единой каркасной структуры в массе, поэтому ее стойкость не повышается.

Формула изобретения

НАБИВНАЯ ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ ЖЕЛОБОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ, содержащая пек, огнеупорную глину, кокс и упрочняющую добавку, содержащую углерод- и кремнеземсодержащие материалы, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.

Пек 7 30 Огнеупорная глина 4 35 Упрочняющая добавка 5 79 Кокс Остальное причем упрочняющая добавка имеет следующий состав, мас.

Углеродистые материалы 23 36 Кремнеземсодержащие материалы 64 77

РИСУНКИ

Рисунок 1