Огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов

Изобретение относится к производству составов, применяемых для футеровки тепловых агрегатов, например индукционных печей. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости и создание огнеупорной массы, стойкой к разрушению. Огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов включает борную кислоту, оксид хрома, электрокорунд, магнезит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: борная кислота - 0,05-2,0; оксид хрома - 1,0-10,0; электрокорунд - 40,0-95,0; магнезит - 3,5-48,0.

 

Изобретение относится к производству составов, применяемых для футеровки тепловых агрегатов, например индукционных печей.

Известна огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов, выбранная в качестве прототипа, включающая борную кислоту, оксид хрома, электрокорунд. В качестве электрокорунда используют муллитокорундовый мертель. Кроме того, дополнительно включают силикат натрия. Соотношение компонентов, мас.%: борная кислота 2-3; оксид хрома 0,5-1,5; силикат натрия 2-3; муллитокорундовый мертель 15-25 (патент РФ №2011647).

Огнеупорная масса данного состава применяется ограниченно для футеровки индукционных печей, так как наблюдается пропитка его расплавленным металлом и шлаком, что приводит к разрушению футеровки.

Задачей предлагаемого изобретения является создание огнеупорной массы для надежной футеровки тепловых агрегатов.

Технический результат достигается за счет того, что огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов, включающая борную кислоту, оксид хрома, электрокорунд, согласно изобретению, дополнительно вводят магнезит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борная кислота	0,05-2,0
Оксид хрома	1,0-10,0
Электрокорунд	40,0-95,0
Магнезит	3,5-48,0

Введение в данный состав магнезита приводит к образованию шпинели, при этом получаемая огнеупорная масса при нанесении на футеровку тепловых агрегатов выдерживает большие термические нагрузки с перепадами температур. Причем введение меньше 3,5 мас.% приводит к тому, что огнеупорная масса плохо выдерживает термические нагрузки. А введение больше 48,0 мас.% приводит к загущению шлака при плавке, особенно нержавеющих сталей.

Электрокорунд вводят в состав как наполнитель для повышения огнеупорности, стойкости к кислотам и щелочам. Электрокорунд это нейтральный окисел, который может работать как при кислом процессе плавки, так и при основном. Введение электрокорунда меньше 40,0 мас.% приводит к загущению шлака при выплавке и потере нейтральных свойств огнеупорной массы. Введение электрокорунда больше 95,0 мас.% приводит к тому, что количество остальных составляющих будет меньше их минимального предела и это приведет к уменьшению термостойкости предлагаемой массы.

Добавка оксида хрома дает возможность проведения высокотемпературного спекания выше 1550°С. Оптимальное соотношение оксида хрома от 1,0 до 10,0 мас.%. Причем соотношение меньше 1,0 не дает качественного сплошного спека футеровки, а больше 10,0 - футеровка будет быстро изнашиваться, т.к. часть хрома будет переходить в металл при плавке.

Важным компонентом в данном составе является борная кислота. Для набивки индукционных печей глубина спекания футеровки, контактируемой с жидким расплавом, должна быть не более 10 мм. Предлагаемое количественное соотношение борной кислоты и дает такую величину спекаемого слоя. Меньшее соотношение не дает сплошного поверхностного спекания, а при большем соотношении будет падать температура плавления огнеупорной массы, что приводит к образованию сплошного спека, а это может привести к образованию сквозной трещины в набивной массе.

Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому изобретение соответствует критерию «новизна».

Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».

Обоснование параметров заявляемого способа приведено в примерах 1 и 2.

Указанные материалы в определенном соотношении в зависимости от условий использования перемешиваются в сухом виде в смесителе. При плавке огнеупорной массы глубина спекания футеровки на контакте металл-футеровка должна быть 10 мм. Большая глубина спекания нецелесообразна.

Пример 1. Содержание в исходной смеси борной кислоты 0,05% и электрокорунда 95,0% (минимальное содержание борной кислоты и максимальное содержание электрокорунда). При этом содержание оксида хрома 1,45%, магнезита 3,5%. В результате смешивания получают огнеупорную массу универсального состава, удовлетворяющую всем необходимым требованиям для любой плавки. При набивке данного состава огнеупорной массы на стенки тепловых агрегатов получают футеровку, обладающую прочностью на сжатие 45-120 н/мм², прочностью на изгиб 20-40 н/мм². Наружный спеченный слой составляет 10 мм, что является оптимальной величиной. Термостойкость составляет 16-30 циклов водяных теплосмен (1000°С - вода).

Пример 2. Содержание борной кислоты 2,0% и электрокорунда 40,0% (максимальное содержание борной кислоты и минимальное содержание электрокорунда). Содержание оксида хрома 10,0% и магнезита 48,0%. В результате получают состав, удовлетворяющий всем необходимым требованиям для высокотемпературных плавок. При набивке тепловых агрегатов получают футеровку, обладающую прочностью на сжатие 45-120 н/мм², прочностью на изгиб 20-40 н/мм². Наружный спеченный слой составляет 10 мм, что является оптимальной величиной. Термостойкость составляет 16-30 циклов водяных теплосмен (1000°С - вода).

Футеровка, изготовленная из шихты предлагаемого состава, была испытана в реальных условиях эксплуатации при выплавке стали в индукционных печах. Результаты испытаний показали, что футеровка предлагаемого состава выдержала до 250 плавок.

Огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов, включающая борную кислоту, оксид хрома, электрокорунд, отличающаяся тем, что дополнительно вводят магнезит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Борная кислота	0,05-2,0
Оксид хрома	1,0-10,0
Электрокорунд	40,0-95,0
Магнезит	3,5-48,0