Порошковая смесь для резки огнеупора (варианты)



 


Владельцы патента RU 2434829:

Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам смесей для резки изделий из огнеупоров, и может быть использовано при горячих ремонтах коксовых печей в коксохимическом производстве. Техническим результатом изобретения является повышение термичности и жидкоподвижности порошковой смеси. Порошковая смесь для резки огнеупора содержит алюминий, кремний, чугун, прокатную окалину и сварочный флюс, при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий - 1-20; кремний - 15-60; прокатная окалина - 40-70; сварочный флюс - 4-8; чугун крупностью не более 1,0 мм (сверх 100%) - 40-100. 3 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам смесей для резки изделий из огнеупоров, и может быть использовано при горячих ремонтах коксовых печей в коксохимическом производстве.

Известна смесь для наплавки и сваривания шамота и динаса, содержащая следующие компоненты, мас.%: порошок алюминия 10-35; порошок кремния 10-19,5; порошок оксида железа 50-75; порошок электрокорунда и порошок динаса 4-15 (сверх 100%) (Патент RU №2299870, С04В 35/65, F27D 1/16, С23С 26/00, опубл. 27.05.2007 г.).

Недостатком указанной смеси является слабая термичность процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), а для резки неметаллических материалов, таких как огнеупоры, требуется гораздо большая тепловая эффективность.

Наиболее близкой по компонентному составу к предлагаемой порошковой смеси является известная смесь для наплавки и сваривания шамота и динаса, включающая компоненты при следующем соотношении, мас.%: порошок кремния 1-15; порошок алюминия 10-20; добавку - сварочный флюс 3-19 и порошок оксида железа 60-70 (Патент RU №2096387, C04B 35765, опубл. 20.11.1997 г.).

Недостатком известной смеси является также недостаточная термичность и жидкоподвижность продуктов твердофазного спекания.

Задачей настоящего изобретения является создание порошковой смеси для резки огнеупора, обладающей жидкоподвижностью при высокой термичности окислительно-восстановительных реакций, инициируемых за счет физического тепла огнеупорной кладки для расплавления огнеупора и удаления расплава из зоны дефекта кладки кислородной струей.

Поставленная задача решается следующим образом.

Порошковая смесь для резки огнеупора по первому варианту, содержащая алюминий, кремний, оксид железа и сварочный флюс, согласно изобретению, дополнительно содержит чугун, а в качестве оксида железа - прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий 10-20
кремний 15-60
прокатная окалина 40-70
сварочный флюс 4-8
чугун (сверх 100%) 40-100 крупностью не более 1,0 мм.

По второму варианту порошковая смесь для резки огнеупора, содержащая алюминий, кремний и оксид железа, согласно изобретению, дополнительно содержит чугун, а в качестве оксида железа - прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий 10-20
кремний 15-60
прокатная окалина 40-70
чугун (сверх 100%) 40-100 крупностью не более 1,0 мм.

По третьему варианту порошковая смесь для резки огнеупора, содержащая кремний и оксид железа, согласно изобретению, дополнительно содержит чугун, а в качестве оксида железа - прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кремний 15-60
прокатная окалина 40-70
чугун (сверх 100%) 40-100 крупностью не более 1,0 мм.

Техническим результатом от использования вариантов изобретения является то, что при горячих ремонтах огнеупорной кладки коксовых печей порошковой смесью, состоящей из предложенных компонентов, сгорающих в присутствии кислорода, происходит инициирование (воспламенение) порошковой смеси за счет физического тепла огнеупорной кладки коксовой печи при последовательном протекании экзотермических окислительно-восстановительных реакций с образованием жидкоподвижного расплава.

Вначале вступают в реакцию алюминий и прокатная окалина (по первым двум вариантам), т.е. термитные составляющие:

Прокатная окалина, состоящая из оксида железа Fe3O4, обеспечивает начальную стадию реакций СВС - инициирование. Эта экзотермическая реакция идет в первую очередь, поскольку окисление алюминия начинается при температуре 600°С в твердой фазе.

В последующем, при содержании алюминия менее 10% восстановление железа происходит по реакции:

Реакция (2) идет при содержании прокатной окалины 40-70%, а при полном отсутствии алюминия в составе смеси реакция 2 является основной экзотермической реакцией. В этом случае окисление кремния начнется при температуре 900°С.

При содержании алюминия в смеси 10-20% (в первых двух вариантах) происходит еще одна экзотермическая реакция:

Во всех трех вариантах вступает в силу механизм горения кремния, также идущий с выделением тепла:

Образовавшееся в ходе реакций (1) и (2) восстановленное железо вновь окисляется от избытка кислорода. Реакция идет также с выделением тепла:

Чугун, введенный в состав порошковой смеси, увеличивает количество окисляемого по реакции (5) железа, что позволяет дополнительно повысить термичность смеси. При его содержании менее 40% (сверх 100%) повышение термичности сравнительно невелико, а при значениях более 100% (сверх 100%) термичность может снижаться, поскольку для такого высокого количества железа в чугуне потребуется дополнительный расход тепла на его разогрев.

Сварочный флюс («плавень») в количестве 4-8 (в первом варианте) снижает температуру плавления порошковой смеси, дополнительно увеличивает жидкоподвижность расплава, что в свою очередь способствует его удалению от места разрезаемого дефекта кладки. Однако при содержании более 8% сварочного флюса и прокатной окалины свыше 70% требуется дополнительный расход тепла на разложение содержащихся в сварочном флюсе силикатов марганца, на разогрев излишне высокого количества оксида железа (Fe3O4), а использовать сварочный флюс при его содержании менее 4% нецелесообразно.

Реализация предлагаемого изобретения осуществлялась следующим образом.

Заявляемую порошковую смесь готовят следующим образом. Порошки компонентов (в зависимости от предложенных вариантов смеси) перемешивают до однородного состава. Причем прокатную окалину, образовавшуюся при протягивании проволоки и представленную в виде закиси-окиси железа (Fe3O4) перед смешиванием предварительно прокаливают при температуре около 1000°С, затем измельчают в шаровой мельнице. Порошок чугуна получают из чугунной стружки, которую также прокаливают при температуре 1000°С и предварительно измельчают в шаровой мельнице с получением частиц крупностью не более 1,0 мм.

После перемешивания смесь загружают в транспортирующее устройство, предназначенное для регулируемой подачи порошковой смеси, например аппарат для керамической наплавки.

Из сопла транспортирующего устройства порошковая смесь в потоке газа попадает в печное пространство коксовой печи на нагретую до температуры 1000-1100°С поверхность стены или свода или пода камеры коксования (в зависимости от того, где находится дефект кладки, требующий расплавления и последующего удаления расплавленного огнеупора). При попадании смеси на разогретую поверхность огнеупорной кладки происходит инициирование (воспламенение) смеси за счет физического тепла кладки, ее горение, резка дефектов огнеупорной кладки порошково-газовой струей и их расплавление. Образующийся расплав кристаллизуется в виде натеков, которые легко удаляются стальными скребками и струей кислорода.

В таблице приведены все три варианта реализации заявляемой порошковой смеси для резки огнеупора.

Таблица
Компоненты, мас.% Варианты
1 2 3
Алюминий 10 15 0
Кремний 40 35 50
Прокатная окалина 45 50 50
Чугун 100 50 50
Сварочный флюс 5 0 0
Показатели
Термичность, кДж/кг 20170 17690 17010
Источник тепла инициирования смеси Физическое тепло объекта резки

Первый вариант. В камеру коксования, имеющую дефект на динасовой кладке, подают смесь для резки огнеупора следующего состава, мас.%: алюминий - 10, кремний - 40, прокатная окалина - 45, сварочный флюс - 5, чугун - 100 (сверх 100%) крупностью не более 1,0 мм. Транспортировка порошковой смеси осуществляется воздухом, а на срез сопла транспортирующего устройства дополнительно подается кислород. Источник тепла инициирования смеси - физическое тепло объекта резки. Термичность смеси составляет 20170 кДж/кг.

Второй вариант. В камеру коксования, имеющую дефект на динасовой кладке, подают смесь для резки огнеупора следующего состава, мас.%: алюминий - 15, кремний - 35, прокатная окалина - 50, чугун - 50 (сверх 100%) крупностью не более 1,0 мм. Транспортировка порошковой смеси осуществляется воздухом, а на срез сопла транспортирующего устройства дополнительно подается кислород. Источник тепла инициирования смеси - физическое тепло объекта резки. Термичность смеси составляет 17690 кДж/кг.

Третий вариант. В камеру коксования, имеющую дефект на динасовой кладке, подают смесь для резки огнеупора следующего состава, мас.%: кремний - 50, прокатная окалина - 50, чугун - 50 (сверх 100%) крупностью не более 1,0 мм. Транспортировка порошковой смеси осуществляется кислородом, а на срез сопла транспортирующего устройства дополнительно подается кислород. Источник тепла - физическое тепло объекта резки. Термичность смеси составляет 17010 кДж/кг.

Предлагаемая порошковая смесь промышленно применима при горячих ремонтах динасовой кладки камер коксования коксовых батарей и позволяет осуществлять резку огнеупора для удаления дефектов при необходимости сохранения геометрических размеров камер коксования.

1. Порошковая смесь для резки огнеупора, содержащая алюминий, кремний, оксид железа и сварочный флюс, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит чугун, а в качестве оксида железа - прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий 1-20
кремний 15-60
прокатная окалина 40-70
сварочный флюс 4-8
чугун крупностью не более 1,0 мм (сверх 100%) 40-100

2. Порошковая смесь для резки огнеупора, содержащая алюминий, кремний и оксид железа, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит чугун, а в качестве оксида железа - прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий 1-20
кремний 15-60
прокатная окалина 40-70
чугун крупностью не более 1,0 мм (сверх 100%) 40-100

3. Порошковая смесь для резки огнеупора, содержащая кремний и оксид железа, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит чугун, а в качестве оксида железа - прокатную окалину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кремний 15-60
прокатная окалина 40-70
чугун крупностью не более 1,0 мм (сверх 100%) 40-100


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к огнеупорным кладочным растворам для выполнения кладки плавильных печей, разливочных и раздаточных ковшей.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий, предназначенных для теплоизоляции тепловых печных агрегатов и энергетического оборудования с температурой эксплуатации до 1150°С.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для выполнения расходной футеровки или ремонта, проводимых путем торкретирования или обмазки металлургических агрегатов, например промежуточных ковшей, для выполнения буферного слоя в металлургических и тепловых агрегатах.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для производства огнеупорного бетона, предназначенного для футеровки различных тепловых агрегатов, например укрытий главных и транспортных желобов доменного производства, арматурного слоя промежуточных ковшей, ремонта подвесных сводов методических печей.

Изобретение относится к металлургии, а именно к эластичным огнеупорным уплотнителям. .
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении литого материала для футеровки тепловых агрегатов для работы с агрессивными средами, расплавами, преимущественно, для плавки цветных металлов.
Изобретение относится к области производства огнеупоров и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности для изготовления набивных футеровок различных высокотемпературных агрегатов, преимущественно металлургических электроплавильных печей.
Изобретение относится к составу жаростойкого кладочного раствора, в частности предназначенного для скрепления элементов кладки тепловых и печных агрегатов с температурой применения до 1200°С.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для быстрого и экономного, недорогого и совершенного по большинству параметров жилья. .
Изобретение относится к огнеупорной бетонной смеси и может быть использовано для изготовления огнеупорных футеровок тепловых агрегатов, применяемых в различных отраслях промышленности

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано при производстве огнеупоров, для ремонта футеровки металлургических агрегатов, в частности конвертеров и электросталеплавильных печей, например, методом налива или торкретирования
Изобретение относится к составу бетонной массы для изготовления безобжиговых и обжиговых огнеупорных изделий, выполнения монолитных футеровок, высокотемпературных агрегатов в металлургии и других отраслях, промышленности
Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано при производстве огнеупоров для ремонта футеровки металлургических агрегатов, в частности при горячем ремонте конвертера
Изобретение относится к производству огнеупорных материалов, может быть использовано при производстве фасонных изделий для работы в области средних и высоких температур, в агрессивных средах, в расплавах
Изобретение относится к смеси для горячего ремонта различных печей для рафинирования и сосудов для расплавленного металла

Изобретение относится к получению бетонных отливок, которые могут быть использованы для футеровки внутренних стенок сосудов и плавильных печей для получения жидкого металла, стекла и т.п
Огнеупорный материал для монтажа и футеровки тепловых агрегатов может быть использован в качестве огнеупорного неформованного материала для монтажа и ремонта футеровки сталеплавильных конверторов, электродуговых, мартеновских, нагревательных и закалочных печей, ковшей, для монтажа и ремонта футеровки медеплавильных и цинковых конверторов, отражательных и ванных печей, вращающихся вельц-печей, а также для монтажа и ремонта вращающихся печей по обжигу цементного клинкера, и для футеровки вращающихся и туннельных печей. Материал имеет следующий состав мас.%: огнеупорный заполнитель 39.0-84.0; глина огнеупорная 0.5-7.0; природный щелочной алюмосиликат 0.01-5.0; гидравлически активный алюминат 0.05-1.0; органический тиксотропный компонент 0.1-1.0; органический структурообразующий компонент 0.1-1.0; неорганический структурообразующий компонент 0.1-1.0; сухое растворимое связующее 0.1-10.0; порошок алюминия 2.0-15.0; смесь оксидов двух- и трехвалентного железа 10.0-35.0. Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении прочности сцепления раствора с футеровкой, снижении пористости, повышении холодной прочности и сроков схватывания массы, а также повышении скорости спекания. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к огнеупорным пластичным массам, предназначенным для уплотнения зазора между футеровкой сталеразливочного ковша и обортовкой кожуха ковша и в стыках огнеупорной кладки тепловых агрегатов, ремонта и восстановления разрушенных участков огнеупорной кладки. Масса содержит алюмосиликатный заполнитель, ПАВ, пластификатор, огнеупорную глину и дополнительно смесь термореактивной и термопластичной фенольных смол и этиленгликоля в соотношении, мас.%: фенольная смола термореактивная 49-53, фенольная смола термопластичная 30-33, этиленгликоль 17-21. при следующем соотношении компонентов огнеупорной пластичной массы, мас.%: смесь фенольных смол и этиленгликоля 8,0-10,0, ПАВ 0,7-1,5, пластификатор 2,0-4,0, огнеупорная глина 8,0-10,0, алюмосиликатный заполнитель - остальное. Указанный заполнитель имеет следующий фракционный состав, мас.%: 43-48 фр. 0-3,0 мм, 52-57 фр. менее 0,1 мм. Масса обладает пониженной открытой пористостью, малой усадкой при эксплуатации и устойчивостью к воздействию низких температур. 2 табл.
Наверх