Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромсодержащих огнеупорных материалов для футеровки стекловаренных печей при утилизации радиоактивных отходов. Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Cr2O3 18,0-33,7; Al2O3 24,2-28,0; ZrO2 27,0-34,9; SiO2 13,1-15,0; MgO 0,3-0,5; В2О3 0,2-0,4; по меньшей мере один щелочной оксид из группы: Na2O, К2О и Li2O 0,7-1,3; Fe2O3 0,3-0,7; TiO2 0,2-0,5; CaO 0,3-0,7. Использование изобретения обеспечивает улучшение технологичности изготовления огнеупорных изделий: жидкотекучесть расплава и хорошее заполнение литейной формы, а также повышение коррозионной стойкости огнеупоров в расплавах боросиликатного стекла в печах утилизации радиоактивных отходов. 2 табл.

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромсодержащих огнеупорных материалов для футеровки стекловаренных печей при утилизации радиоактивных отходов.

Известны плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал [1], содержащий, мас.%: Cr2O3 72-86, Al2O3 1,0-2,5; MgO 1,5-5,0; SiO2 10,5-14,0; Fe2O3+FeO 0,5-4,7; по меньшей мере один щелочной оксид из группы: Na2O, K2O, Li2O 0,4-1,5; по крайней мере один галоген из группы F, Cl 0,1-0,3; плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал [2], содержащий, мас.%: Cr2O3 60-90; Al2O3 3-15; MgO 2-10; SiO2 2-5,5; ZrO2 0,5-1,5; Na2O 0,5-1; TiO2 1,5-4; Fe2O3 0,5-3; плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал [3], содержащий, мас.%: Cr2O3 62-89; MgO 2-7; Al2O3 2-10; Na2O 0,5-1; Fe2O3 0,5-1; TiO2 1-3; SiO2 4-10; CaO 1-6.

Указанные материалы вследствие высокого содержания Cr2O3 и необходимости проведения высокотемпературной плавки (свыше 2300°С) литья расплава характеризуются низким выходом годных изделий из-за наличия на них дефектов (трещин, сколов углов и ребер).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому объекту является плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал [4], содержащий, мас.%: Cr2O3 33,6-54,5; Al2O3 35-45; SiO2 3,5-9,6; Na2O 0,5-0,8; B2O3 0,5-2,5; ZrO2 1-2; MgO 5-6,5.

Указанный материал характеризуется недостаточной коррозионной стойкостью для использования в расплавах боросиликатных силикатных стекол, а также пониженными технологическими показателями, в частности, низким выходом годных изделий из-за небольшого количества стекловидной фазы в огнеупоре. Низкая жидкотекучесть и высокая кристаллизационная способность расплавленного материала указанного состава, связанная с недостатком стекловидной фазы, ограничивают производительность плавильного агрегата и также ведут к увеличению дефектов изделий.

Целью настоящего изобретения является улучшение технологичности изготовления огнеупорных изделий при высокой коррозионной стойкости огнеупорного материала к расплавам боросиликатных стекол. Поставленная цель достигается тем, что плавленолитой огнеупорный материал, включающий Cr2O3, Al2O3, ZrO2, SiO2, MgO, B2O3, по меньшей мере один щелочной оксид из группы: Na2O, K2O, Li2O; Fe2O3, TiO2 и СаО при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Cr2O3 18,0-33,7
Al2O3 24,2-28,0
ZrO2 27,0-34,9
SiO2 13,1-15,0
MgO 0,3-0,5
B2O3 0,2-0,4
по меньшей мере один щелочной оксид из
группы: Na2O, K2O, Li2O 0,7-1,3
Fe2O3 0,3-0,7
TiO2 0,2-0,5
СаО 0,3-0,7

По экспериментальным данным содержание Cr2O3 в плавленом огнеупоре данного состава должно находиться в пределах 18,0-33,7%. При меньшем количестве оксида хрома не обеспечивается требуемая коррозионная стойкость огнеупора, а введение в огнеупор более 33,7% Cr2O3 уменьшает выход годных изделий. Содержание Al2O3 в пределах 24,2-28,0% обеспечивает образование твердого раствора (Cr, Al)2O3, устойчивого к действию боросиликатных расплавов. Повышение содержания Al2O3 свыше 28,0% ведет к уменьшению концентрации оксида хрома в твердом растворе и соответственно снижению его коррозионной стойкости.

Диоксид циркония является самым устойчивым в коррозионном отношении компонентом огнеупора и находится в составе шихты для плавления в виде циркона ZrSiO4. Содержание ZrO2 в пределах 27,0-34,9% является оптимальным, так как в этом случае при содержании SiO2 13,0-15,0% при требуемой коррозионной стойкости достигается достаточной высокий выход изделий при литье расплава.

Стеклофаза плавленолитого огнеупорного материала предложенного состава, сформированая кремнеземом в количестве 13,0-15,0%, щелочным оксидом из группы: Na2O, K2O, Li2O, оксидами B2O3 (0,2-0,4%) и MgO (0,3-0,5%) обеспечивает жидкотекучесть расплава и хорошее заполнение: литейной формы, что способствует получению огнеупорных изделий с заданными размерами. Одновременно стекловидная фаза огнеупорного материала является наиболее слабым в коррозионном отношении структурным компонентом огнеупора. Повышение коррозионной стойкости стеклофазы обеспечивает комплексные добавки компонентов MgO (0,3-0,5%), Fe2O3 (0,3-0,7%), TiO2 (0,2-0,5%) и CaO (0,3-0,7%). Добавки оксидов железа, титана и кальция в указанных количествах повышают вязкость и тугоплавкость стеклофазы, что способствует повышению коррозионной стойкости огнеупора. Также наличие указанных оксидов обеспечивает расширение сырьевой базы для производства плавленолитых хромсодержащих огнеупоров и рациональное использование цирконийсодержащего сырья.

Ниже изобретение поясняется на конкретных примерах его выполнения.

Для получения огнеупорного материала подготавливают шихты, состоящие из окиси хрома, глинозема, окиси магния, хромового концентрата, цирконового концентрата, рутилового концентрата, карбонатов калия, натрия и лития, борного ангидрида.

Шихты плавят в электродуговой печи при напряжении 100-170 В и силе тока 1-3 кА. Расплав заливают в графитовые литейные формы, после чего отливки размером 450×250×250 мм отжигают в естественных условиях в термоящиках с теплоизолирующей засыпкой.

Конкретные составы предлагаемого огнеупорного материала представлены в табл.1.

Технологичность изготовления огнеупорных изделий оценивают по выходу годных (без трещин, посечек, сколов углов и ребер) из 10 отливок размером 450×250×250 мм.

Определение коррозионной стойкости огнеупорного материала в расплаве боросиликатного стекла состава, мас.%: SiO2 53,0; Na2O 18,0; Al2O3 2,0; B2O3 5,5; СаО 15,0; MgO 1,0; F2O3 3,5; P2O5 1,0; SO3 0,6; проводят в статических условиях при температуре 1150°С в течение 50 ч. Коррозионную стойкость (скорость коррозии) образцов огнеупора определяют по изменению линейных размеров (сечение образцов 10×10 мм) на уровне стекла после коррозионных испытаний.

Результаты технологических показателей и эксплуатационных испытаний огнеупоров приведены в табл.2.

Из табл.2 следует, что огнеупорный материал предлагаемого состава (составы 1-4) имеют в 1,2-2,2 раза меньшую скорость коррозии в расплаве боросиликатного стекла, а также большим выходом годных изделий по сравнению с известным огнеупором (составы 5-6).

Использование заявляемого изобретения позволит организовать производство плавленолитого хромсодержащего огнеупора, характеризующегося высокой коррозионной стойкостью к расплавам боросиликатного стекла и высокой технологичностью изготовления изделий.

Источники информации

1. Патент РФ №2041181, кл. С04В 35/657, БИ №22, 1995.

2. Авт.свид. СССР №1476827, кл. С04В 35/62, 1987.

3. Авт.свид. СССР №1550856, кл. С04В 35/60, С04В 35/62, 1987.

4. Авт.свид. СССР №1470729, кл. С04В 35/62, БИ №13, 1989.

Таблица 2.
Состав огнеупора Выход годных изделий (по 10 отливкам), % Скорость коррозии образца огнеупора, мм/сут
Предлагае-мый: 1 80,0 0,30
2 70,0 0,30
3 70,0 0,25
4 70,0 0,20
Известный [4]: 5 60,0 0,45
6 50,0 0,40

Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал, включающий Cr2O3, Al2O3, ZrO2, SiO2, MgO, В2О3, по меньшей мере один щелочной оксид из группы: Na2O, К2О, Li2O; Fe2O3, TiO2 и СаО, отличающийся тем, что он содержит указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Cr2O3 18,0-33,7
Al2O3 24,2-28,0
ZrO2 27,0-34,9
SiO2 13,1-15,0
MgO 0,3-0,5
В2О3 0,2-0,4
по меньшей мере один
щелочной оксид из
группы: Na2O, К2О, Li2O 0,7-1,3
Fe2O3 0,3-0,7
TiO2 0,2-0,5
СаО 0,3-0,7



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к плавлено-литому огнеупору, который может быть использован в качестве элемента конструкции насадок регенераторов стеклоплавильных печей, например, для плавления натрий-кальциевого стекла, работающих в восстановительных условиях.
Огнеупор // 2448927
Изобретение относится к области производства огнеупоров с высокой излучательной способностью и предельной температурой длительного использования и может найти применение в металлургической теплотехнике, высокотемпературных установках и камерах сгорания.

Изобретение относится к огнеупорным изделиям на основе диоксида циркония, которые могут быть использованы в ванных стекловаренных печах и в сталелитейной отрасли в качестве стаканов при непрерывной разливке стали, в качестве шиберных плит и в качестве изнашивающихся деталей в зонах, подверженных воздействию особо высокой нагрузки.
Изобретение относится к производству огнеупорных материалов, полученных методом плавления, для изготовления огнеупорных масс и изделий. .

Изобретение относится к высокоглиноземистым огнеупорным массам и изделиям с температурой службы до 1600-1650°С и выше. .
Изобретение относится к производству огнеупоров, конкретно - к получению гранулированного форстеритового материала на основе дунита и может использоваться в промышленности огнеупорных материалов и в металлургии.

Изобретение относится к производству абразивных зерен, например для шлифования низкого давления нержавеющей стали или шлифования высокоуглеродистой стали. .

Изобретение относится к плавленому литому огнеупорному материалу для применения, при котором указанный материал находится в контакте с расплавом стекла, в частности, для применения в крайних зонах стекловаренной печи при температурах ниже 1150°С.

Изобретение относится к области металлургии. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению шиберных затворов из сплавленных зерен, содержащих оксид алюминия, оксид титана и оксид циркония, которые используются в литейных ковшах при непрерывной выплавке стали.

Изобретение относится к производству высокопрочного износостойкого абразивного материала из циркониевого электрокорунда, применяемого при интенсивных методах обработки материалов.
Изобретение относится к плавленому литому огнеупорному алюмо-циркониево-кремниевому продукту (АЦК) для использования в верхних конструкциях и сводах стеклоплавильных печей.

Изобретение относится к производству абразивных зерен, например для шлифования низкого давления нержавеющей стали или шлифования высокоуглеродистой стали. .

Изобретение относится к абразивной промышленности, а именно к производству абразивных материалов на основе циркониевого электрокорунда эвтектического и близэвтектического состава с высоким содержанием тетрагональной модификации диоксида циркония и направленной кристаллизацией эвтектических составляющих.

Изобретение относится к огнеупорным материалам на основе оксида алюминия - диоксида циркония - диоксида кремния (АЦК). .
Настоящее изобретение относится к плавленым огнеупорным продуктам на основе оксида алюминия - оксида кремния - оксида циркония и может быть использовано в стеклоплавильных печах в контакте с расплавленным стеклом. Плавленый огнеупорный продукт имеет следующий средний химический состав в мас.% в пересчете на оксиды: ZrO2 30-46, SiO2 10-16, Al2O3 - дополнение до 100%, при этом Y2O3≥50/ZrO2 и Y2O3≤5%, Na2O+K2O 0,5-4%, CaO ≤0,5%; и другие вещества - ≤1,5%. Продукт используется в виде огнеупорных блоков массой более 10 кг. Форма блока не ограничивается. Технический результат изобретения - получение продукта без дефектов, обладающего устойчивостью к коррозии и образованию пузырей в процессе службы. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления хромсодержащих огнеупорных материалов для футеровки стекловаренных печей при утилизации радиоактивных отходов. Плавленолитой хромсодержащий огнеупорный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.: Cr2O3 18,0-33,7; Al2O3 24,2-28,0; ZrO2 27,0-34,9; SiO2 13,1-15,0; MgO 0,3-0,5; В2О3 0,2-0,4; по меньшей мере один щелочной оксид из группы: Na2O, К2О и Li2O 0,7-1,3; Fe2O3 0,3-0,7; TiO2 0,2-0,5; CaO 0,3-0,7. Использование изобретения обеспечивает улучшение технологичности изготовления огнеупорных изделий: жидкотекучесть расплава и хорошее заполнение литейной формы, а также повышение коррозионной стойкости огнеупоров в расплавах боросиликатного стекла в печах утилизации радиоактивных отходов. 2 табл.

Наверх