Масса для изготовления огнеупоров

 

Использование: футеровки металлургических агрегатов, огнеупорные изделия. Задача: улучшение формовочных свойств массы и физико-керамических свойств готовых изделия, в частности увеличение времени жизни массы, кажущейся плотности огнеупоров из нее, прочности при сжатии изделий после сушки, обжига и термообработки при температурах 400-1000^oC. Сущность изобретения: масса, включающая периклазсодержащий наполнитель, глиноземсодержащий компонент, фосфатную связку и раствор лигносульфонатов, содержит в качестве фосфатной связки порошкообразный полифосфат натрия в виде тонкомолотой смеси с периклазом в массовом соотношении 1:(8-10) при следующем соотношении компонентов, мас.%: периклазсодержащий наполнитель 62-78, глиноземсодержащий компонент 4-11, тонкомолотая смесь периклаза и полифосфата натрия в массовом соотношении (8-10): 1 8-30, раствор лигносульфонатов 3-5. Рекомендуется в качестве периклазсодержащего наполнителя использовать периклазовый клинкер с содержанием СаО 3,5-6,5%. В качестве глиноземсодержащего наполнителя - механоактивированный компонент с удельной поверхностью 9-12 тыс.см²/г, а в качестве раствора лигносульфонатов - раствор аммонийсодержащих лигносульфонатов. 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству периклазсодержащих огнеупоров, используемых в электрометаллургии.

Известна огнеупорная масса, включающая периклаз, глиноземсодержащий компонент, фосфатное связующее и воду при следующем соотношении компонентов, мас.

Каолин 9-12 Триметафосфат натрия 3-10 Вода 2-6 Периклаз остальное [1] Основным недостатком данной массы является малый срок жизни (30-40 мин), невысокая прочность изделий из нее, невысокая стойкость футеровок в службе.

Известна огнеупорная масса, включающая мас. основной зернистый наполнитель основа Al₂O₃ 9-21, фосфатную связку 6-14, сульфитно-дрожжевую бражку 1,5-3.

В качестве основного зернистого наполнителя масса содержит магнезит или хромомагнезит, фосфатную связку водный раствор полифосфата натрия плотностью 1,48 г/см³ или ортофосфорную кислоту, Al₂O₃ глинозем или тонкодисперсный корунд [2] При достаточно высоком значении показателя прочности при сжатии сырца изделий, масса имеет малый срок жизни и низкую кажущуюся плотность и прочность после термообработки и обжига огнеупоров из нее.

Наиболее близкой по составу и к предлагаемой массе является масса для изготовления безобжиговых огнеупоров следующего состава, мас.

Периклаз с содержанием СаО до 3,0% 64 Тонкомолотая смесь периклаза и глинозема в массовом в соотношении 1:1 - 26 Водный раствор полифосфата натрия плотностью 1,46 г/см³ 8 Водный раствор лигносульфонатов технических 2 Огнеупоры из данной массы получают прессованием и сушкой при 130^oC. Сырец из массы имеет прочность 4,2 г/мм², прочность после сушки составляет 75,3 н/мм², кажущаяся плотность 2,89 г/см³, прочность после обжига 49,8 н/мм² [3]
Недостатками являются малое время жизни массы, изделия имеют недостаточно высокую прочность после сушки и обжига, сильно разупрочняются при температурах 400-1000^oC и обладают низкой плотностью из-за плохих формовочных свойств массы: недостаточной ее тиксотропности и упаковочной способности, что связано, по-видимому, с неоптимальным соотношением глинозема, полифосфата натрия и раствора лигносульфонатов.

Задачей настоящего предлагаемого изобретения является улучшение формовочных свойств массы и физико-керамических свойств готовых изделий, в частности увеличение времени жизни массы, кажущейся плотности огнеупоров из нее, прочности при сжатии изделий после сушки, обжига и термообработки при температурах 400-1000^oС.

Для решения поставленной задачи масса, включающая периклазовый наполнитель, наполнитель на основе глинозема, фосфатную связку и раствор лигносульфонатов, содержит в качестве периклазового наполнителя периклазовый клинкер с содержанием СаО 3,5-6,5% в качестве наполнителя на основе глинозема механоактивированный наполнитель на основе глинозема с удельной поверхностью 9-12 тыс. см²/г, в качестве фосфатной связки тонкомолотую смесь полифосфата натрия и периклаза в соотношении T:(8-10), а в качестве раствора лигносульфонатов раствор аммониевых лигносульфонатов при следующем соотношении компонентов, мас.

Периклазовый клинкер с содержанием СаО 3,5-6,5% 62-78
Наполнитель на основе глинозема с удельной поверхностью 9-12 тыс.см²/г 4-11
Указанная фосфатная связка 8-30
Раствор аммониевых лигносульфонатов 3-5
При указанном соотношении компоненты шихты в процессе термообработки при температурах 400-1600^oC взаимодействуют между собой с образованием высокоогнеупорных форстерита, натрийкальциевого фосфата, алюмомагнезиальной шпинели, фосфата алюминия и др. Эти процессы обусловливают увеличение прочности огнеупора после обжига.

На улучшение показателей прочности при сжатии и кажущейся плотности изделий оказывает влияние присутствие в них соединений кальция. Использование в качестве наполнителя периклазового клинкера с содержанием СаО 3,5-6,5% способствует увеличению прочности огнеупора за счет усиления контактов с неорганическим связующим. Внешняя оболочка клинкера состоит из мелкодисперсного периклазового порошка, сцементированного стекловидными фазами типа форстерита и феррита кальция.

Механоактивированный наполнитель на основе глинозема, характеризующийся удельной поверхностью 9-12 тыс. см²/г увеличивает время жизни массы. Причем должно соблюдаться указанное соотношение компонентов, т.к. даже при незначительном отклонении от него масса быстро схватывается и становится совершенно непригодной для формования.

Раствор аммониевых лигносульфонатов обеспечивает повышение пластичности массы, улучшает удобоукладываемость при формовании при сохранении целостности зерен наполнителя, что существенно увеличивает плотность и, следовательно, прочность сырца и готовых изделий.

Одновременное присутствие в массе аммониевых лигносульфонатов и полифосфата натрия связки обусловливает протекание процессов полимеризации затворителя, что обеспечивает увеличение прочности огнеупора после термообработки при температурах 400-1000^oC.

Примеры: Изготовлены массы состава, приведенного в табл. 1.

Вещественный состав исходных материалов представлен в табл. 2.

Механоактивированный наполнитель на основе глинозема получали в вибромельнице М-400. Удельная поверхность его составила 9-12 тыс. см²/г.

Тонкомолотую смесь периклаза и полифосфата натрия в массовом соотношении 9:1 получали путем совместного помола в турбомельнице.

Приготовление масс осуществляли в смесительных бегунах. Изделия прессовали при давлении 100 н/мм² и термообрабатывали при разных температурах. Свойства масс и готовых изделий приведены в табл. 3. Для термообработанных образцов изделий определяли прочность при сжатии после испытания их на термостойкость. Данные приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что изделия, изготовленные из предлагаемой массы обладают рядом преимуществ по сравнению с прототипом: характеризуются высокой кажущейся плотностью, прочностью при сжатии после сушки и термообработки при температурах 400-1000^oC, а также после обжига. Время жизни массы примерно в два раза больше времени жизни массы прототипа.

Приготовление массы из известной шихты и испытание образцов осуществляли аналогично.

Из предлагаемой массы (шихта 3) изготовлена опытно-промышленная партия изделий с целью испытания их в службе. Промышленные испытания проводили в футеровке 50-тонной электропечи. Во время эксплуатации на печи выплавляли чугуны марок ВЧ 56-06, КЧ 37-12 и СЧ 18-36, 21-40. Температура чугуна на выпуске находилась в пределах 1450-1570^oC. Изделия прослужили лучше серийных.

Использование в качестве наполнителя периклазового клинкера с содержанием СаО 3,5-6,5% обусловливает также экономию сырьевых и энергетических ресурсов.

Использование предлагаемой массы не требует приобретения дополнительного оборудования для приготовления фосфатной связки.

Формула изобретения

Масса для изготовления огнеупоров, включающая периклазовый наполнитель, наполнитель на основе глинозема, фосфатную связку и раствор лигносульфонатов, отличающаяся тем, что в качестве периклазового наполнителя она содержит периклазовый клинкер с содержанием CaO 3,5 6,5% а в качестве наполнителя на основе глинозема она содержит механоактивированный наполнитель на основе глинозема с удельной поверхностью 9 12 тыс.см²/г, в качестве фосфатной связки тонкомолотую смесь полифосфата натрия и периклаза в соотношении 1 (8 10), в качестве раствора лигносульфонатов раствор аммониевых лигносульфонатов при следующем соотношении компонентов, мас.

Периклазовый клинкер с содержанием CaO 3,5 6,5% 62 78
Наполнитель на основе глинозема с удельной поверхностью 9 12 тыс.см²/г 4 11
Указанная фосфатная связка 8 30
Раствор аммониевых лигносульфонатов 3 5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2