Кремнеземистая огнеупорная масса

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и касается кремнеземистых масс для изготовления монолитных футеровок тепловых агрегатов, например сталеразливочных ковшей. Массы состоят из вяжущей системы (25-35%) и кремнеземного заполнителя 0,1-10 мм (65-75%). При этом вяжущее получают на основе ВКВС кварцевого песка или кварцитов с добавкой 5-15% огнеупорной глины, а в ряде случаев и высокодисперсного кварцевого стекла (5-15%). Масса, характеризующаяся влажностью 4,5-6,5%, может формоваться статическим прессованием, методом вибропрессования. Монолитные футеровки выполняются вибротрамбованием или набивкой при помощи пескометных машин. Преимущественно массы состоит в том, что огнеупор на ее основе характеризуется большими плотностью и прочностью, повышенной стойкостью в службе. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к огнеупорной и металлургической промышленности, в частности к изготовлению монолитных футеровок из неформованных огнеупоров на основе кремнеземистых масс. Последние могут применяться для монолитной футеровки сталеразливочных и промежуточных ковшей, индукционных печей, желобов доменных печей, фриттоварочных печей и т.д. В промышленности для указанных целей широко применяются неформованные огнеупоры типа кварцеглинистых набивных масс [1]. Такие массы характеризуются существенным содержанием глины (10 - 15%), неоптимальным зерновым составом (недостаточным содержанием тонких фракций в кремнеземном компоненте). Вследствие этого они характеризуются как пониженными термомеханическими свойствами, так и высокой пористостью, а также низкой прочностью [1]. Все это и обуславливает относительно низкую стоимость футеровок из известных масс.

В последнее время [2] на основе высококонцентрированных кремнеземистых вяжущих суспензий (ВКВС) кварцевого песка с небольшими добавками огнеупорной глины опробованы некоторые составы кремнеземистых огнеупорных масс, которые значительно превосходят по свойствам известные кварцеглинистые набивные массы [1].

Задачей настоящего изобретения является существенное увеличение стойкости огнеупоров рассматриваемого класса. Поставленная цель достигается тем, что в качестве вяжущей системы подобных огнеупорных масс применяют высококонцентрированные вяжущие суспензии (ВКВС) на основе кварцевых песков или кварцитов. Для регулирования технологических свойств (в частности, улучшения уплотнения при набивке) в ВКВС вводят добавки огнеупорной глины в количестве 5-15%. С учетом того, что содержание вяжущего в огнеупорной массе составляет 25-35% (остальное заполнитель из кварцевого песка или кварцита), то содержание глины в составе масс находится в пределах 1,2 - 5%. Столь существенное (в 3-8 раз) понижение содержания глины существенно улучшает термомеханические свойства огнеупора (в частности, показатель деформации под нагрузкой возрастает на 100-150^oC).

Кроме того, применение масс предлагаемого состава позволяет при общепринятых параметрах набивки посредством вибротрамбования получить плотную (пористость 16-18%) огнеупорную футеровку по сравнению с 25- 30% для масс известного состава [1].

И если показатель предела прочности при сжатии после сушки и термообработки при 1200 - 1400^oC для известных огнеупоров составляет 1-2 и 5-8 МПа, то для предлагаемой - 4-6 и 15-25 МПа соответственно.

Предлагаемую кремнеземистую массу получают следующим образом. Первоначально при оптимальных технологических и реологических параметрах получают индивидуальные суспензии на основе SiO₂ и глины с последующим смешением в требуемых соотношениях. Кремнеземную суспензию, например, на основе кварцевого песка получают методом мокрого измельчения в шаровой мельнице с постадийной загрузкой материала и последующей стабилизацией посредством гравитационного механического перемешивания [3]. Суспензию глины получают методом суспендирования в воде с отрегулированным значением pH и с постепенным насыщением твердой фазой при механическом перемешивании. При этом значении pH суспензии выдерживают в пределах 9,0- 9,5, что для данных литейных систем соответствует максимальному их разжижению. Исходные суспензии SiO₂ и огнеупорной глины должны характеризоваться плотностью в пределах 2,10- 2,20 и 1,40-1,65 г/см³ и условной вязкостью более 10^oE.

Содержание глины в составе ВКВС варьируют в пределах 5-15% (по сухому веществу) в зависимости от конечного состава массы, ее назначения и предполагаемых условий службы [2]. При применении состава вяжущего с 10-15% глины его содержание в массе может быть принято в пределах 25-30%, при понижении добавки до 5% - 30 - 35%. Чем выше температура службы предлагаемого огнеупора, тем меньше должна быть добавка глины.

С целью ускорения процесса получения ВКВС и улучшения структуры материала в состав мелющей загрузки может вводиться добавка высокодисперсного кварцевого стекла в количестве 5 - 15% (в виде слива - отхода производства кварцевой керамики, формуемой центробежным методом).

Выбор зернового состава заполнителя в интервале 0,1 - 10 мм осуществляют из условия предельно плотной его упаковки [4, с. 59]. Значение максимального диаметра частиц d_max для масс различного назначения может колебаться в пределах 3 - 10 мм. При этом величина d_max выбирается как с учетом толщины футеровки, так и температурных режимов службы, определяющих полиморфные превращения в системе SiO₂.

При прочих равных условиях при увеличении значения d_max содержание вяжущего в системе может быть понижено с соответственным увеличением доли заполнителя в системе.

В зависимости от составов масс их влажность может колебаться в пределах 4,5 - 6,5%. Для формования крупногабаритных изделий из предлагаемой массы могут применяться способы статического прессования и вибропрессования. Для выполнения монолитных футеровок возможно применение как вибротрамбования, так и набивки при помощи пескометных машин типа "Орбита" [1].

Массы предлагаемого состава производят на огнеупорных заводах и герметично упаковывают (например, в резинокордовых контейнерах). Срок годности массы - до 3 - 6 месяцев. Допускается замораживание массы с последующим ее размораживанием и дополнительным перемешиванием.

Источники информации 1. Великин Б.А., Карклит А.К., Кузнецов Ю.Д. и др. Футеровка сталеразливочных ковшей. - М.: Металлургия, 1990. - 246 с.

2. Пивинский Ю. Е., Череватова А.В. Материалы на основе высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). Изучение и сопоставительная оценка способов формования кремнеземных керамобетонов // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. N 10. С 6-11.

3. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны. - М.: Металлургия, 1990. -272 с.

4. Пивинский Ю.Е. Новые огнеупорные бетоны. - Белгород: БелГТАСМ, 1996. -148 с.

Формула изобретения

1. Кремнеземистая огнеупорная масса на основе кварцитов или кварцевого заполнителя и вяжущего, содержащего высококонцентрированную вяжущую кремнеземистую суспензию с добавками огнеупорной глины, формируемая методом набивки, трамбовки или прессования, отличающаяся тем, что вяжущее содержит добавку огнеупорной глины в количестве 5 - 15%, имеет влажность 14 - 18% и содержание 15 - 30% частиц с диаметром менее 1 мкм, а в качестве кварцевого заполнителя содержит кварцит или кварцевый песок с размером частиц от 0,1 до 10 мм при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество: Вяжущее - 25 - 35 Заполнитель - 65 - 75 2. Кремнеземистая огнеупорная масса по п.1, отличающаяся тем, что исходная вяжущая суспензия дополнительно содержит добавку высокодисперсного кварцевого стекла в количестве 5 - 15%, вводимого посредством слива от центробежного литья.