Торкрет-масса для горячего ремонта огнеупорной кладки камерных печей

 

Изобретение относится к торкрет-массе для горячего ремонта огнеупорной кладки камерных печей, которая является жаропрочным материалом и защитным покрытием на их основе и может быть использована при ремонте камерных печей. Сущность изобретения заключается в составе торкрет-массы. Торкрет-масса содержит, мас.%: оксид железа 44-46; оксид марганца 5-7; алюмосиликат 19-22; кpeмний 10-12; ферросилиций (ФС-75) 16-18. Ферросилиций представляет собой химическое соединение FeSi состава 25 % Fe и 75 % Si. Согласно изобретению уменьшаются скорость и температура горения термитной смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к жаропрочным материалам и защитным покрытиям на их основе. При переработке кокса в камерных печах рабочая поверхность огнеупорной кладки подвергается интенсивному воздействию механических и тепловых нагрузок, а также агрессивной среды продуктов коксования. Вследствие этого в огнеупоре образуются трещины, раковины, сколы, прогары и другие дефекты, приводящие к негативным последствиям.

Для предотвращения разрушения печи огнеупорную кладку подвергают ремонту.

Известен термит для ремонта футеровки металлургических агрегатов, содержащий алюминиевый порошок, кузнечную железную окалину, кварцевый песок или динасовую крошку. Данный термит повышает стойкость кислой футеровки металлургических печей (ав.св. СССР 838292, 1981).

Наиболее близким техническим решением является состав для горячего ремонта огнеупорной кладки печей, содержащий порошок кремния, порошок алюминия, сварочный флюс и порошок оксида железа (патент РФ 2096387, 1997). Данный состав, являющийся смесью для наплавки и сваривания шамота и динаса, позволяет получить керамическую связку высокой огнеупорности и низкой пористости, образующуюся в результате распространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Недостатком известных технических решений является наличие порошка алюминия, приводящее к развитию высокой температуры и, как следствие к высокой скорости реакции. Бурная химическая реакция сопровождается разбрызгиванием расплавленной массы с образованием локальных неоднородностей в структуре покрытия.

Цель настоящего изобретения - уменьшение скорости и снижение температуры горения. Данная цель достигается путем включения в состав термитной смеси дополнительного компонента - ферросилиция (ФС-75), представляющего собой химическое соединение FeSi состава 25% Fe, 75% Si, при одновременном уменьшении доли кремния, а также оксида марганца и алюмосиликата. Торкрет-масса имеет нижеприведенный состав при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Оксид железа - 44 - 46 Оксид марганца - 5 - 7 Алюмосиликат - 19 - 22 Кремний - 10 - 12 Феросилиций (ФС-75) - 16 - 18 Изобретение осуществляют следующим образом.

Твердые компоненты торкрет-массы подвергают измельчению и классификации, после чего приготовляют смесь порошков в соответствии с выше приведенным соотношением ингредиентов и заданным фракционным составом компонентов, перемешивают в сухом состоянии, затворяют водой до заданной консистенции и снова перемешивают. Полученную торкрет-массу наносят торкрет-аппаратом на подлежащие ремонту участки огнеупорной кладки камерной печи. На раскаленной поверхности огнеупора торкрет-масса мгновенно высыхает и воспламеняется. В процессе экзотермической химической реакции развивается температура свыше 1200^oC, при этом синтезируются сложные химические соединения, часть из которых образует легкоплавкую фазу, пропитывающую огнеупор и образующую переходный адгезионный слой, в то время как другая часть из более тугоплавких соединений формирует на поверхности огнеупора жаропрочное защитное покрытие.

Конкретные составы масс, параметры процесса и свойства покрытий приведены в таблице.

Массу наносили на образцы из динаса, предварительно нагретые в печи до заданной температуры, затем температуру повышали до воспламенения массы. На охлажденных образцах измеряли толщину адгезионного слоя.

Отмечено спокойное горение торкрет-массы без разбрызгивания и растекания по вертикальной поверхности огнеупора, а также более однородное по толщине покрытие.

Достигнутая цель может быть объяснена следующим.

Продуктом химического процесса является свободное железо. Так как в состав термитной смеси введен ферросилиций, он за счет частичного распада при высокой температуре обогащает систему свободным железом. В соответствии с принципом Де-Шателье введение в систему одного из продуктов реакции сдвигает равновесие в левую сторону, т.е. ингибирует химический процесс, следствием чего является более спокойное его протекание, уменьшение скорости горения и некоторое повышение температуры воспламенения. При этом возрастает толщина адгезионного слоя и, следовательно, повышается адгезионная прочность.

Торкрет-массы оптимального состава были применены в цехе камерных печей для промышленного горячего ремонта огнеупорной кладки. Защитные покрытия имели хорошее качество и повышенный ресурс межремонтной эксплуатации печей.

Формула изобретения

1. Торкрет-масса для горячего ремонта огнеупорной кладки камерных печей, включающая оксид железа, кремний, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ферросилиций, алюмосиликат и оксид марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксид железа - 44-46 Оксид марганца - 5-7
Алюмосиликат - 19-22
Кремний - 10-12
Ферросилиций - 16-18
2. Торкрет-масса, отличающаяся тем, что ферросилиций состоит из 25% Fe и 75% Si.

РИСУНКИ

Рисунок 1