Огнеупорная бетонная смесь

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности. Огнеупорная бетонная смесь содержит огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия 50-85 мас. % и связующее 15-50 мас.% следующего состава, мас.%: огнеупорный компонент на основе оксида алюминия 84-97; триполифосфат натрия 1,8-15,0; щавелевая кислота 0,2-2,0. Щавелевая кислота совместно с триполифосфатом натрия образует золь, которая способствует снижению трения между частицами и придает большую текучесть бетонному раствору. Малое количество воды и отсутствие химически связанной влаги позволяет интенсифицировать скорость термообработки бетонного раствора футеровки. 1 табл.

Изобретение относится к производству огнеупорных растворов для изготовления футеровок, например сталеразливочных ковшей, промежуточных ковшей и других агрегатов.

Известны огнеупорные бетонные смеси, включающие огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия, например, а.с. СССР 673634, С 04 В 35/00 1979, а. с. СССР 555064, С 04 В 35/18 1977, а.с. СССР 876593, С 04 В 19/04, 1981.

Наиболее близким по существу и совпадающим признакам следует считать огнеупорную бетонную смесь по а.с. СССР 673634, С 04 В 35/00 1979. Она содержит огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия и триполифосфата натрия.

Недостаток прототипа состоит в том, что при скоростях подъема температуры выше 50^o/ч не обеспечивается необходимый набор прочности огнеупорного бетона.

Изобретение направленно на сокращение времени термообработки футеровки из огнеупорного бетона.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в ускорении набора прочности огнеупорного бетона при нагревании.

Для обеспечения этого связующее дополнительно содержит щавелевую кислоту в составе, мас. %: огнеупорный компонент на основе оксида алюминия 84-97, триполифосфат натрия 1,8-15,0, Щавелевая кислота 0,2-2,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%: огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия 50-85, указанное связующее 15-50.

Триполифосфат натрия, имея низкую растворимость в воде, совместно с щавелевой кислотой образует золь, которая способствует снижению трения между частицами и придает большую текучесть бетонному раствору. При нагреве происходит химическое взаимодействие с образованием прочных соединений при более низких температурах. Малое количество воды и отсутствие химически связанной влаги позволяет интенсифицировать скорость термообработки бетонного раствора футеровки.

При содержании щавелевой кислоты менее 0,2 мас.% образуется недостаточное количество золя для придания текучести огнеупорного раствора при затворении минимальным количеством воды. В результате, потребуется увеличить количество воды, что снижает плотность, повышает пористость футеровки и удлиняет время ее термообработки. При увеличении содержания щавелевой кислоты более 2,0 мас.% снижается огнеупорность бетона.

При содержании указанного связующего в огнеупорной бетонной смеси менее 15 мас. % огнеупорный бетонный раствор не обладает необходимой текучестью, что требует увеличения содержания воды и приводит к удлинению времени термообработки бетона. При увеличении содержания указанного связующего более 50 мас. % снижается огнеупорность и температура начала деформации под нагрузкой огнеупорного бетона.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Для получения огнеупорной бетонной смеси использовали следующие исходные материалы: - корунд фр. 5-0 мм с содержанием Аl₂О₃ не менее 97 мас.%; - алюмомагниевая шпинель фр. 5-0 мм с содержанием Аl₂O₃ 72 мас.%, MgO 26 мас%; - триполифосфат натрия по ГОСТ 3447.2-91, порошок фр. менее 1 мм; - щавелевая кислота, порошок фр. менее 1 мм; - связующее по прототипу: огнеупорная глина 15, каолин 15, пыль из электрофильтров сушильного барабана 60, триполифосфат натрия 1,0; сульфитно-дрожжевая бражка 9.

Конкретные составы связующих и огнеупорных бетонных смесей приведены в таблице.

Для получения связующего в шаровую мельницу одновременно загружали в заявленных соотношениях огнеупорный компонент (корунд или алюмомагниевую шпинель), триполифосфат натрия и щавелевую кислоту. Совместный сухой помол компонентов производили в течение 3-х часов до получения фракций менее 50 мкм.

Для получения огнеупорной бетонной смеси огнеупорный заполнитель (корунд или алюмомагниевую шпинель) равномерно перемешивали с полученным огнеупорным связующим в заявленных соотношениях.

Огнеупорный бетонный раствор приготовляли по месту изготовления футеровки сталеразливочного ковша. Для этого в огнеупорную бетонную смесь добавляли 5 мас.% воды сверх 100% и тщательно перемешивали до получения текучей бетонной массы, которую заливали в зазор между шаблоном и арматурным слоем ковша. Затем футеровку сушили в течение 6 часов с помощью газовой горелки, а после удаления шаблона термообрабатывали до 1500^oС со скоростью подъема температуры 100^o/ч.

Свойства огнеупорных бетонных смесей в зависимости от скорости термообработки определяли на образцах размером 100х100х100 мм составов, приведенных в таблице. После затворения водой огнеупорные бетонные массы заливались в металлические формы и подвергались вибрации на вибростоле в течение 30 секунд. Залитые в формы образцы помещали в сушильный шкаф и сушили при температуре 90^oС в течение 2-х часов. После этого формы разбивали и образцы устанавливали в муфельную печь, где их термообрабатывали до температуры 1500^oС по двум режимам: первый - при подъеме температуры в печи 30^o/ч, второй - 100^o/ч. У термообработанных образцов определяли внешний вид и следующие показатели: предел прочности при сжатии по ГОСТ 8462-85, открытую пористость по ГОСТ 4071.1-94, линейную усадку или рост по ГОСТ 5402-81. Свойства образцов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, свойства образцов патентуемых составов и прототипа при скорости термообработки 30^o/ч приблизительно одинаковые. Однако при скорости термообработки 100^o/ч предел прочности при сжатии у образцов патентуемых составов существенно выше, а открытая пористость ниже, чем у образцов прототипа. Внешний вид образцов составов 1, 2 не изменился, в то время как образцы прототипа, нагретые со скоростью 30^o/ч, имели сетку трещин, а нагретые со скоростью 100^o/ч, имели трещины и разрушения. Об этом свидетельствуют данные о росте материала прототипа, что приводит к сколам и разрушениям футеровки агрегата.

Таким образом, использование патентуемых составов огнеупорной бетонной смеси позволяет сократить время термообработки огнеупорного бетона для футеровки металлургического агрегата, не ухудшая его термомеханических характеристик.

Формула изобретения

Огнеупорная бетонная смесь, содержащая огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия и связующее в виде тонкомолотой смеси огнеупорного компонента на основе оксида алюминия и триполифосфата натрия, отличающаяся тем, что связующее дополнительно содержит щавелевую кислоту в составе, мас.%: Огнеупорный компонент на основе оксида алюминия - 84 - 97 Триполифосфат натрия - 1,8 - 15,0 Щавелевая кислота - 0,2 - 2,0
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия - 50 - 85
Указанное связующее - 15 - 50н

РИСУНКИ

Рисунок 1