Периклазошпинелидный огнеупор

Авторы патента:

C04B35/047 - содержащие оксид хрома или хромовую руду

Владельцы патента RU 2348592:

Открытое акционерное общество "Комбинат "Магнезит" (RU)

Изобретение относится к производству периклазошпинелидных материалов, предназначенных для футеровок агрегатов внепечной обработки стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме с агрессивной средой. Технический результат изобретения: повышение высокотемпературной прочности периклазошпинелидных огнеупоров, снижение теплопроводности, повышение устойчивости к воздействию расплавов стали и шлака. Предлагаемый периклазошпинелидный огнеупор, включающий плавленый хромсодержащий наполнитель и дисперсный периклазовый порошок, содержит в качестве плавленого хромсодержащего наполнителя плавленый хромитопериклаз при массовом отношении MgO/Cr₂О₃ 2,5-5,0 и Al₂О₃/Cr₂О₃ 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0, а в качестве дисперсного периклазового порошка - плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,2-2,5 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас.%: плавленый хромитопериклаз - основа, дисперсный плавленый периклаз - 15-30. 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству периклазошпинелидных материалов, предназначенных для футеровок агрегатов внепечной обработки стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме с агрессивной средой.

Известен периклазошпинелидный огнеупор (выпускается в ОАО «Комбинат «Магнезит» по ТИ 200-0-45-89), который готовят из шихты следующего состава, мас.%:

Плавленый периклазохромит	Основа
Хромит	10-15
Дисперсный плавленый периклаз	25-35

При этом плавленый периклазохромит содержит, мас.%: SiO₂ - 0,89; Al₂О₃ - 1,99; Cr₂О₃- 9,53; CaO - 0,68; MgO - 82,45; Fe₂О₃ - 4,14, а дисперсный плавленый периклаз получают помолом до удельной поверхности 0,8-1,1 м²/г.

Недостатком данного технического решения является то, что огнеупор имеет невысокую стойкость к агрессивному воздействию расплавов стали и шлаков. При указанном соотношении компонентов огнеупорные изделия обладают низкой прочностью и высокой теплопроводностью, в результате чего при эксплуатации огнеупорные изделия пропитываются расплавами металла и шлака и размываются.

Известен огнеупор (а.с. СССР №494370, кл. С04В 35/02, заявл. 12.05.74 г.), содержащий, мас.%:

Хромит	10-20
Плавленый хромомагнезит	25-30
Плавленый магнезитохромит	60-65

Плавленый магнезитохромитовый порошок содержит, мас.%: SiO₂ - 1,1; Al₂О₃ - 2,2; Cr₂О₃ - 7,8; CaO - 1,4; MgO - 84,7; FeO - 4,4, а плавленый хромомагнезит содержит, мас.%: SiO₂ - 1,3; Al₂О₃ - 5,5; Cr₂О₃ - 28,2; CaO - 1,0; MgO - 56,9; FeO - 8,6. Плавленый хромомагнезит применяют в качестве дисперсной составляющей.

Введение в состав шихты дисперсного плавленого хромомагнезитового порошка приводит к образованию фрагментальной микротрещиноватой с развитой канальной пористостью микроструктуры огнеупора, высокой термической стойкости и прочности изделий.

Однако стойкость указанного огнеупора к воздействию расплавов стали и шлака недостаточна: он пропитывается металлом и шлаком, смывается или скалывается.

Наиболее близким по составу к предлагаемому периклазошпинелидному огнеупору является огнеупор (а.с. СССР №564291, кл. С04В 35/02, заявл. 13.10.75 г.), полученный из массы, мас.%:

Плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 5-3 мм	40
Плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 3-1 мм	25
Плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 1-0 мм	15
Плавленый хромомагнезитовый тонкомолотый порошок	20

Химический состав плавленых материалов: наполнителя, мас.%: SiO₂ - 1,12; Al₂О₃ - 1,98; Cr₂O₃ - 9,52; CaO - 1,28; MgO - 81,81; FeO - 4,29; хромомагнезитового тонкомолотого порошка, мас.%: SiO₂ - 1,20; Al₂О₃ - 5,64; Cr₂O₃ - 27,59; CaO - 0,7; MgO - 54,92; FeO - 9,69.

Огнеупорным изделиям из известной шихты присущи существенные недостатки: ползучесть, невысокая высокотемпературная прочность и высокая теплопроводность.

Цель предлагаемого технического решения - повышение высокотемпературной прочности периклазошпинелидных огнеупоров, снижение теплопроводности, повышение устойчивости к воздействию расплавов стали и шлака.

Для достижения указанного технического эффекта предлагаемый периклазошпинелидный огнеупор, включающий плавленый зернистый хромсодержащий наполнитель и дисперсный периклазовый порошок, содержит в качестве плавленого хромсодержащего наполнителя плавленый хромитопериклаз при массовом отношении 2,5-5,0 и 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0, а в качестве дисперсного периклазового порошка плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,2-2,5 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Плавленый хромитопериклаз	Основа
Дисперсный плавленый периклаз	15-30

Использование заявляемого соотношения компонентов обеспечивает формирование микроструктуры огнеупора с высокой долей непосредственного сопряжения высокоогнеупорных фаз, с низкой теплопроводностью, устойчивого к воздействию расплавов стали и шлака.

Применение дисперсного плавленого периклаза с удельной поверхностью 1,2-2,5 м²/г позволяет получить мелкопористую структуру, предотвращающую проникновение металло-шлакового расплава в поры.

Применение в качестве наполнителя плавленого хромитопериклаза при соотношении 2,5-5,0 и 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0 обеспечивает высокотемпературную прочность огнеупора, сдерживает перерождение огнеупора и деградацию свойств в условиях эксплуатации.

Плавленый хромитопериклаз с заданными массовыми отношениями оксидов , , модулем крупности и предельным размером зерен получают плавкой «на блок» смеси периклаза и хромита, дроблением плавленого материала и последующим высевом из него фракции менее 6 мм. При несоответствии модуля крупности порошок подвергают повторной классификации или добавляют определенные классы зерен.

Соотношения оксидов в плавленом хромитопериклазе 2,5-5,0 и 1,10-0,20 обеспечивают активную спекаемость образующегося твердого раствора хромшпинелида в периклазе и равномерное распределение продуктов распада твердого раствора в периклазовой матрице при охлаждении, что способствует повышению высокотемпературной прочности изделий.

Модуль крупности плавленого хромитопериклаза должен находиться в пределах 2,0-4,0. При использовании порошка с модулем крупности <2,0 или > 4,0 формируется структура огнеупора с повышенной открытой пористостью и низкой устойчивостью к капиллярной пропитке металлошлаковым расплавом, что влияет на эрозионную и коррозионную устойчивость огнеупоров в процессе эксплуатации.

Дисперсный плавленый периклаз с удельной поверхностью (1,2-2,5 м²/г) получают в помольных агрегатах.

Удельная поверхность дисперсного плавленого периклаза должна быть не менее 1,2 м²/г и не более 2,5 м²/г. Использование материала с удельной поверхностью <1,2 и >2,5 м²/г приводит к увеличению количества и размера пор и, как следствие, активному проникновению металлошлакового расплава в поры, вымыванию и скалыванию огнеупора в процессе эксплуатации.

Примеры

Приготовление масс (табл. 1) производили следующим образом: зернистые порошки плавленого хромитопериклаза загружали в смеситель, перемешивали с раствором лигносульфонатов технических, затем вводили дисперсный плавленый периклаз. Перемешивание продолжали до получения гомогенной смеси.

Приготовление массы состава прототипа производили аналогичным образом.

Из приготовленных масс прессовали огнеупорные изделия при удельном давлении 150 Н/мм² и термообрабатывали при температуре 120°С.

Термообработанные образцы подвергали обжигу при 1850°С в течение 3 часов.

Термический коэффициент линейного расширения образцов определяли при 1400°С в окислительной среде.

Предел прочности при изгибе образцов определяли при 1400°С в окислительной среде.

Теплопроводность образцов определяли при 1400°С в окислительной среде.

Эрозионную устойчивость оценивали по величине потери массы образцов после вращения их в расплаве металлургического шлака с основностью (CaO/SiO₂) 2,8 при 1600°С.

Свойства образцов заявленных составов и прототипа приведены в табл. 2, из которой видно, что предлагаемый состав (2) имеет более высокие показатели свойств.

Применение предлагамых периклазошпинелидных огнеупоров позволит увеличить стойкость футеровок и продолжительность компании, в частности установок вакуумирования стали, а также интенсифицировать технологические процессы в агрегатах черной металлургии, т.к. при их использовании снижаются удельный расход огнеупоров и затраты на ремонт.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает существенной новизной, полезностью и технически осуществимо.

Таблица 1
Состав шихт
Компоненты	Состав, мас.%	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Плавленый хромитопериклаз* с модулем крупности 1,8	-	-	-	-	-	80	-	-	-	-	-	-	65	-
Плавленый хромитопериклаз* с модулем крупности 3,1	80	80	80	90	65	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Плавленый хромитопериклаз* с модулем крупности 4,2	-	-	-	-	-	-	80	-	-	-	-	65	-	-
Плавленый хромитопериклаз** с модулем крупности 3,2	-	-	-	-	-	-	-	80	-	-	-	-	-	-
Плавленый хромитопериклаз*** с модулем крупности 3,2	-	-	-	-	-	-	-	-	80	65	90	-	-	80
Плавленый периклаз с удельной поверхностью 0,8 м²/г	20	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	35	35	-
Плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,5 м²/г	-	20	-	10	35	20	20	20	20	-	-	-	-	-
Плавленый периклаз с удельной поверхностью 2,5 м²/г	-	-	20	-	-	-	-	-	-	35	10	-	-	-
Дисперсный плавленый хромитопериклаз	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	20
* Массовое отношение и
** Массовое отношение и
*** Массовое отношение и

Таблица 2
Физико-технические свойства огнеупоров
Наименование свойств	Состав, мас. %	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Термический коэффициент линейного расширения при 1400°С, относительное удлинение ΔL/L·10³	11,3	11,5	10,8	9,4	10,3	11,3	11,1	10,1	9,9	8,8	10,4	9,9	10,2	9,9
Эрозионная устойчивость, %	10,4	8,5	13,1	14,6	13,8	10,2	13,5	15,9	15,8	17,4	20,2	18,0	18,6	27,7
Предел прочности при изгибе при 1400°С, Н/мм²	8,0	9,5	7.4	6,0	7,2	9,1	8,7	6,8	6,5	5,7	3,4	5,6	5,2	3,1
Теплопроводность при 1400°С, Вт/м·К	3,10	2,97	3,27	3,10	3,04	3,15	3,20	3,13	3,05	3,14	3,15	3,14	3,10	3,50

Периклазошпинелидный огнеупор, включающий плавленый зернистый хромсодержащий наполнитель и дисперсный периклазовый порошок, отличающийся тем, что в качестве плавленого хромсодержащего наполнителя содержит плавленый хромитопериклаз при массовом отношении 2,5-5,0 и 0,10-0,20 с максимальной крупностью зерен 6 мм и модулем крупности 2,0-4,0, в качестве дисперсного периклазового порошка - плавленый периклаз с удельной поверхностью 1,2-2,5 м²/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Плавленый хромитопериклаз	Основа
Дисперсный плавленый периклаз	15-30

Похожие патенты:

Торкрет-масса // 2271346

Изобретение относится к огнеупорным материалам, применяемым преимущественно для горячих ремонтов футеровок промышленных агрегатов методом торкретирования. .

Магнезиально-шпинелидный огнеупор // 2198859

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления магнезиально-шпинелидных огнеупоров (МШО), предназначенных для футеровки медеплавильных печей, а также подин нагревательных печей, нижнего строения мартеновских печей и т.д.

Периклазошпинелидный огнеупор // 2142926

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления периклазошпинелидных огнеупоров (ПШО), предназначенных для футеровки металлургических агрегатов, цементных вращающихся печей, а также тепловых агрегатов других отраслей промышленности, ПШО содержит, мас.%: периклаз 37-75; феррихромпикотит 15-45; монтичеллит 3-6; магнезиоферрит 2-4; форстерит 2-4; борсиликатная фаза с содержанием В2О3 9,0-12 мас.

Огнеупорная масса // 1340037

Способ получения хроммагнезиальных огнеупорных гранул // 1268545

Изобретение относится к получению хроммагнезиальных огнеупорных гранул хромита магния и композиций на его основе, а также смешанных шпинелей, которые применяются в технологии изготовления магнезитохромитовых огнеупоров сложношпинелидного состава.

Способ получения хроммагнезиальных огнеупорных материалов // 872509

Патент 336315 // 336315

Способ изготовления хромомагнезитовых огнеупоров // 149702

Способ изготовления огнеупорных изделий // 104029

Патент 94082 // 94082

Состав для изготовления периклазошпинелидных огнеупоров // 2570176

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в производстве периклазошпинелидных огнеупорных изделий, предназначенных для футеровки печей цветной металлургии, цементной промышленности, шахтных печей и других высокотемпературных агрегатов. Периклазошпинелидные изделия содержат периклаз, алюмомагниевую шпинель и хромсодержащий компонент, при следующем соотношении, мас.%: периклаз - основа, алюмомагниевая шпинель - 5-20, хромсодержащий компонент - 3-10. Суммарное содержание примесных компонентов в периклазе с размером зерна не более 6 мм - в пределах 0,5-4%. В алюмомагниевой шпинели отношение MgO/Аl2О3 составляет (0,28-0,45)/(0,55-0,72), а соотношение доли зерен менее 1 мм и более 1 мм находится в пределах 0,5-1. В качестве хромсодержащего компонента используют хромитовую руду или хромконцентрат с размером зерна не более 1 мм и отношением Fе2О3/Сr2О3 в пределах 0,3-0,7. Технический результат изобретения - получение плотного высокотермостойкого огнеупора, имеющего низкую газопроницаемость и устойчивого к воздействию агрессивных компонентов в процессе службы. 1 пр., 1 табл.

Огнеупорная масса // 2624740

Изобретение относится к производству огнеупорных масс, которые могут быть использованы для футеровки тепловых агрегатов, печей, труб. Огнеупорная масса содержит следующие компоненты, мас.%: хромитовая руда 64,0-66,0; магнезит 10,6-11,5; гексаметафосфат натрия 2,9-3,5; циркон 20,5-21,7. Технический результат изобретения – повышение прочности изделий из огнеупорной массы. 1 табл.

Хромитопериклазовый огнеупор // 2634140

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству хромитопериклазовых материалов, предназначенных для футеровок агрегатов внепечной обработки стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме в контакте с агрессивной средой. Хромитопериклазовый огнеупор включает зернистый плавленый хромитопериклаз и дисперсный магнезиальный компонент при следующем соотношении компонентов, мас.%: зернистый плавленый хромитопериклаз – основа, дисперсный компонент - 15-30. В качестве дисперсного компонента огнеупор содержит смесь плавленого хромитопериклаза и спеченного и/или каустизированного периклаза, взятых в соотношении (85-98):(2-15). Плавленый хромитопериклаз содержит, мас.%: SiO2 0,40-1,50; Al2O3 3-10; Cr2O3 15-28; CaO менее 1,0; MgO 55-65; FeO 5-15. Хромитопериклазовый огнеупор может дополнительно содержать оксид хрома, оксид титана, оксид кремния, оксид циркония или их комбинации в количестве до 10% в составе дисперсного компонента. Технический результат изобретения - увеличение сопротивления огнеупора структурному трещинообразованию в контакте с расплавом металла или шлака. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.