Сырьевая смесь для изготовления огнеупорных изделий

 

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано в цветной металлургии для изготовления элементов литейной оснастки, контактирующих с расплавленным алюминием и его сплавами, а также для изготовления теплоизоляционных изделий, стойких к воздействию расплавленного алюминия и покровно-рафинирующих флюсов. Смесь содержит шамот, глинозем, цемент, жидкое стекло, волокнистый огнеупорный материал, модификатор жидкого стекла и воду, при следующем соотношение компонентов, мас.%: шамот 40 - 60; глинозем 15 - 20; цемент 0,5 - 3; жидкое стекло 15 - 20; волокнистый огнеупорный материал 0,5 - 3; модификатор жидкого стекла 1 - 4; вода 7 - 11.

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано в цветной металлургии для изготовления элементов литейной оснастки, контактирующих с расплавленным алюминием и его сплавами, а также для изготовления теплоизоляционных изделий, стойких к воздействию расплавленного алюминия и покровно-рафинирующих флюсов.

В настоящее время в отечественной промышленности на алюминиевых заводах для изготовления металлотрактов и огнеупорной литейной оснастки широко используются асбест, различные огнеупорные обмазки на основе глин, микалекс огнеупорный, в ограниченном количестве асботермосиликат и другие материалы.

Наиболее близкой по компонентному составу и достигаемому эффекту является масса для футеровки индукционных печей (а.с. СССР N 356266, кл. C 04 B 35/68), которая содержит (мас.): тонкомолотый магнезит 10 15 шамотный порошок 15 20 шамотный щебень 15 20 жидкое стекло 7 12 кремнефтористый натрий 3 8 глинозем 20 35 высокоглиноземистый цемент 10 15 Недостатком футеровки, изготовленной по прототипу, являются ее высокая степень смачиваемости расплавленным алюминием и, как следствие, проникновение жидкого металла в поры и трещины футеровки.

При извлечении остатков металла из металлотракта после каждого цикла литья футеровка очень быстро механически разрушается, требуется ее замена. Некачественная футеровка является одним из основных источников поступления неметаллических включений в металл. Кроме тог, футеровка, изготовленная по известному способу, имеет значительную объемную усадку при сушке, что приводит к ее значительному растрескиванию, а значит, снижению срока ее службы.

Данным изобретением решается задача увеличения срока службы огнеупорных изделий за счет повышения эрозионной стойкости, шлакоустойчивости, термостойкости и механической прочности.

Решение задачи достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления огнеупорных изделий, работающих в контакте с жидкими алюминием или его сплавами, включающая шамот, глинозем, цемент, жидкое стекло и добавку, содержит в качестве добавки триэтаноламин или ацетоуксусный эфир, или полиакриловую кислоту и дополнительно огнеупорное волокно и воду при следующем соотношении компонентов (в мас.): шамот 40 60
глинозем 15 20
цемент 0,5 3,0
жидкое стекло 15 20
огнеупорное волокно 0,5 3
указанная добавка 1 4
вода 7 11
Введение в огнеупорную смесь триэтаноламина, ацетоуксусного эфира, полиакриловой кислоты) позволяет получить смешанные связки, существенно изменяющие прочностные характеристики образцов за счет воздействия на структурообразование. Перечисленные выше органические добавки относятся к разряду сшивающих добавок, проявляющих себя как ПАВ, улучшая взаимодействие клея-связки с наполнителем. Воздействие органических добавок в предлагаемой схеме обусловлено их взаимодействием с гидроксильными группами жидкого стекла (ионный обмен) и координационной ненасыщенностью кремния. Так, молекулы триэтаноламина, являющегося предпочтительной добавкой в силу своей меньшей токсичности, могут образовывать в результате поверхностной реакции с атомами кремния кварцевого наполнителя сложные эфиры, повышающие адгезию к кварцевому наполнителю, а значит, прочность материала (так, при введении в жидкое стекло 0,5% триэтаноламина прочность материала при воздушном твердении увеличивается в 220 раз).

Введение в огнеупорную смесь теплоизоляционного и компенсационного (например, муллитокремнеземистого волокна), не смачивающегося жидком алюминием, цинком, магнием и их сплавами, позволяет получить огнеупорную массу, способную противостоять агрессивному воздействию расплава алюминия и покровно-рафинирующих флюсов.

Наличие смешанного связующего позволяет варьировать крупность наполнителя в широком диапазоне без ущерба качеству изделий. В заявляемой огнеупорной массе предлагается крупность в интервале 0,5 3 мм.

Предлагаемая масса относится к разряду жидконаливных масс и позволяет получать огнеупорные изделия сложной конфигурации с минимальными капитальными и трудовыми затратами.

Экспериментальное использование огнеупорной массы для футеровки каналов МГД-насосов и термопар, применяемых для перемешивания и контроля температуры жидкого алюминия и его сплавов в электромиксерах, а также для изготовления тепловых насадок кристаллизаторов установок непрерывного литья алюминиевых слитков, подтверждает высокую эрозионную стойкость и шлакоустойчивость предлагаемой огнеупорной смеси. Срок службы элементов литейной оснастки, плит футеровки каналов МГД-насосов, изготовленных из данной смеси возрастает в 8
10 раз.

Пример. Готовили 200 кг смеси.

Сухие компоненты, мас.

шамот 50 (100 кг),
из них фракции +0,5-1 30
+1-2 40
+2-3 30
глинозем 17,5 (35 кг)
портландцемент 2 (4 кг)
муллитокремнеземистое волокно (МКВ) 2 (4 кг)
Связующие компоненты, мас.

жидкое стекло (o=1,36 г/см³) 17 (34 кг)
триэтаноламин 2,5 (5 кг)
вода 9 (18 кг)
Порядок смешения
1. МКВ в измельченном состоянии замешивали в сухим цементом, затем увлажняли водой до легкотекучей массы.

2. Одновременно готовили сухую смесь шамота и глинозема, вливали в нее жидкое стекло с добавкой триэтаноламина. В хорошо перемешанную смесь добавляли смесь по п. 1.

3. Смесь в консистенции сметаны заливали в форму, утрамбовывали и сушили на воздухе 24 часа, затем сутки при 100^oC и 20 24 часа при температуре 400 600^oC.

Предлагаемая сырьевая смесь для изготовления огнеупорных изделий, работающих в контакте с жидким алюминием и его сплавами, позволит повысить срок службы изделий, их эксплуатационные качества, снизить затраты и повысить технологичность производства огнеупорных изделий.

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления огнеупорных изделий, работающих в контакте с жидким алюминием или его сплавами, включающая шамот, глинозем, цемент, жидкое стекло и добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве добавки триэтаноламин, или ацетоуксусный эфир, или полиакриловую смесь и дополнительно огнеупорное волокно и воду при следующем соотношении компонентов, мас.

Шамот 40 60
Глинозем 15 20
Цемент 0,5 3,0
Жидкое стекло 15 20
Огнеупорное волокно 0,5 3,0
Указанная добавка 1 4
Вода 7 11п