Огнеупорная масса


 


Владельцы патента RU 2511106:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) (RU)

Изобретение относится к составам огнеупорных масс, которые могут быть использованы для футеровки индукционных плавильных печей, используемых при производстве черных сплавов. Техническим результатом изобретения является повышение эрозионной стойкости футеровки и ее огнеупорности. Огнеупорная масса включает кристаллический кварцит, борную кислоту, электрокорунд белый фракции 0,315 мм и электрокорунд белый фракции 0,125 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %: кристаллический кварцит - 93,43-96,07; борная кислота - 0,67-1,21; электрокорунд белый фракции 0,315 мм - 2,75-4,15; электрокорунд белый фракции 0,125 мм - 0,51-1,21. 1 табл.

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к составам огнеупорных масс, применяющихся для набивки тиглей индукционных печей при выплавке чугуна и стали.

Известна масса для набивной футеровки индукционных печей (RU №2133719, опубл. 27.07.1999), включающая кристаллический кварцит и цирконовый концентрат, которая дополнительно содержит в качестве минерализатора - триполифосфат натрия, а в качестве пластификатора - каолин. Средний размер зерен, входящих в состав этой массы, мм: кварцит 0,14-0,23, цирконовый концентрат 0,05-0,063.

Недостатком этой массы является ее повышенная влажность, следствием чего является низкая термостойкость из-за появления трещин и высокая степень спекания в околоиндукторной зоне.

Наиболее близкой к предлагаемой огнеупорной массе является масса для набивной футеровки индукционных печей (SU №402522, опубл. 01.01.1973), включающая в себя кварцит с добавками борной кислоты и соединений хрома при следующем соотношении компонентов, вес.%: кварцит-97,5-98,7, борная кислота-0,5-1,0, соединение хрома-0,3-1,5.

Недостатком указанной огнеупорной массы является низкая стойкость, из-за наличия в соединениях хрома железа, которое способствует быстрому увеличению спекаемого слоя, а следовательно, ведет к уменьшению количества проведенных плавок при установившихся режимах металлургического процесса.

В индукционной печи спекание массы уменьшает буферный (рыхлый) слой, контактирующий с водоохлаждаемым индуктором печи и защищающий индуктор от проникновения расплава металла через трещины. Интенсивный процесс спекания массы для набивной футеровки (огнеупорной массы) способствует также образованию усадочных трещин, что снижает безопасность эксплуатации индукционных печей. Наличие в шихте компонентов с низкой температурой плавления приводит в процессе службы огнеупоров к более быстрому износу футеровки, изготовленной путем набивки приготовленной массы.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении стойкости футеровки, изготовленной путем набивки предлагаемой огнеупорной массы, к расплавам металлов и сплавов при температурах службы 1550-1600°C. Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении плотности и металлоустойчивости футеровки, а также в повышении безопасности эксплуатации печей из-за низкого содержания свободного и связанного железа, обеспечивающем снижение интенсивности спекания и тем самым увеличение количества плавок при установившихся металлургических процессах.

Поставленная задача решается тем, что огнеупорная масса, включающая кристаллический кварцит, борную кислоту и добавку, согласно изобретению, в качестве добавки содержит электрокорунд белый фракции 0,315 мм и электрокорунд белый фракции 0,125 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кристаллический кварцит 93,43-96,07
борная кислота 0,67-1,21
электрокорунд белый фракции 0,315 мм 2,75-4,15
электрокорунд белый фракции 0,125 мм 0,51-1,21

Использование в качестве огнеупорной массы указанного состава с заданным соотношением фракций создает оптимальные условия для спекания набивной футеровки с образованием плотной и прочной структуры, устойчивой к высокотемпературным расплавам. Указанный состав имеет температуру плавления 1650-1680°C, что позволяет получить плотную и прочную структуру в процессе спекания при температуре 1550-1600°C, причем процесс спекания начинается при температуре 1300-1400°C. Сочетание вещественного и зернового составов материала, используемого в предлагаемой огнеупорной массе, позволяет получить качественную набивную футеровку с высоким уровнем физико-керамических свойств, устойчивую к выплавке высоколегированных сталей. Наличие в составе электрокорунда белого, гранулометрический состав которого включает разные фракции, способствует повышению плотности, приводит к получению прочного оплавленного слоя футеровки за счет образования в результате реакции с кварцитом силиката алюминия с t° плавления 1860°C и плотностью 3,23 г/см3, увеличивающего ее износостойкость и огнеупорность.

Предлагаемую огнеупорную массу изготавливают путем смешивания порошков указанных фракций в заявляемом соотношении до получения однородной массы. Продолжительность перемешивания в смесителе составляет 50-60 мин. При изготовлении футеровки тигельной индукционной печи огнеупорную массу уплотняют с помощью пневмотрамбовки. Спекание тигля производят по специальному графику с выдержкой при максимальной температуре металла 0,5-2,0 ч.

В таблице приведены исследованные составы огнеупорной массы.

Таблица

Компоненты Состав, мас.%
1 2 3
Кварцит 96,07 96,07 93,43
Борная кислота 0,67 0,89 1,21
Электрокорунд белый 0315 мм 2,75 3,35 4,15
Электрокорунд белый 0125 мм 0,51 0,83 1,21
Стойкость футеровки, плавок 340 360 350

Как видно из таблицы, огнеупорная масса №2 из указанного состава обеспечивает получение более стойкой футеровки, что снижает вероятность проникновения расплава на индуктор и повышает безопасность печи при эксплуатации. Указанное соотношение компонентов и размера зерен обеспечивает возникновение в процессе плавки металлов в индукционных печах барьерного слоя, отличающегося аномально высоким значением относительной диэлектрической проницаемости по сравнению с окружающими слоями футеровки. Образующийся барьерный слой препятствует проникновению продуктов взаимодействия расплава металла и шлака с футеровкой в околоиндукторную зону, что приводит к существенному снижению степени спекания набивной огнеупорной массы в этой зоне, а, следовательно, и к повышению термостойкости футеровки при ее эксплуатации. Последнее обстоятельство имеет очень важное значение, так как предлагаемую (набивную) огнеупорную массу предполагается использовать в индукционных плавильных печах для выплавки стали.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава огнеупорной массы были изготовлены методом набивки по выплавляемому шаблону непосредственно в печи футеровки для индукционной тигельной печи промышленной частоты типа ИЧТ с емкостью тигля 1 т. В качестве кварцита использовался первоуральский кварцит молотый ПКМВИ-2 по ТУ 1511-022-00190492-2003, в качестве электрокорунда белого использовался электрокорунд по ТУ 2-036-00221066-013-93, в качестве минерализатора использовалась борная кислота по ГОСТ 18704-78. Перечисленные компоненты тщательно перемешивали в бегунах в указанном выше соотношении. Затем полученную огнеупорную массу послойно трамбовали по шаблону ручной и пневматической трамбовкой. В качестве критерия термостойкости использовалось количество циклов плавки металла (получение расплава при температуре 1955-1960°С, слив и загрузка новой металлозавалки, при этом происходило охлаждение футеровки до 750°С), которые она выдерживает до образования сквозных трещин. Стойкость футеровки отслеживалась для чугуна, выплавляемого из металлозавалки, состоящей только из стального лома и ферросплавов.

На основании проведенной работы установлено, что применение предлагаемой огнеупорной массы позволяет выплавлять чугун из металлозавалки, состоящей из одного стального лома при сохранении стойкости, аналогичной для общепринятой металлозавалки (стальной лом, литейный или передельный чугун и чугунный лом). Достигаемый технический результат выражается в повышении плотности огнеупорной массы, чему способствует использование в качестве добавки электрокорунда белого, гранулометрический состав которого содержит разные фракции, и повышении металлоустойчивости футеровки, чему способствует получение прочного оплавленного слоя футеровки за счет протекания реакции между кремнеземом (кварцитом) и электрокорундом с образованием силиката алюминия с температурой плавления 1860°C и плотностью 3,23 г/см3, а также в снижении интенсивности процесса ее спекания, повышении безопасности эксплуатации печи из-за более низкого содержания свободного и связанного железа, что увеличивает количество плавок печи при установившихся металлургических процессах.

Огнеупорная масса, включающая кристаллический кварцит, борную кислоту и добавку, отличающаяся тем, что в качестве добавки она содержит электрокорунд белый фракции 0,315 мм и электрокорунд белый фракции 0,125 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %:
кристаллический кварцит - 93,43-96,07;
борная кислота - 0,67-1,21;
электрокорунд белый фракции 0,315 мм - 2,75-4,15;
электрокорунд белый фракции 0,125 мм - 0,51-1,21.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов керамических масс для производства кирпича. Технический результат заключается в повышении морозостойкости кирпича.

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения, работающих в условиях воздействия высокотемпературных газовых потоков.
Изобретение относится к производству строительных материалов. Техническим результатом изобретения является повышение прочности изделий.

Изобретение относится к теплоизоляционному материалу, содержащему осажденный диоксид кремния, и литым изделиям, содержащим теплоизоляционный материал. Техническим результатом изобретения является повышение теплопроводности изделий.

Изобретение относится к изготовлению динасовых огнеупорных изделий для футеровки тепловых агрегатов. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, снижение пористости и содержания остаточного кварца.

Изобретение относится к технологии комплексной переработки промышленных отходов, а именно к переработке лома огнеупорных материалов с целью получения сферических материалов, которые могут быть использованы в качестве проппантов, мелющих тел, носителей катализаторов, огнеупорных заполнителей и насыпных фильтров.

Изобретение относится к производству строительных материалов и предназначено для изготовления керамических композиционных материалов широкой номенклатуры. .

Изобретение относится к производству огнеупорных изделий для футеровки тепловых агрегатов. .

Изобретение относится к производству керамических строительных и дорожных материалов. .

Изобретение относится к наполнителям из наночастиц для применения в композитных материалах, включая стоматологические композитные материалы. .

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцевой керамики методом водного шликерного литья в пористые формы. Предложен способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла путем его помола в шаровой мельнице с корундовой футеровкой и алундовыми мелющими телами с последующей стабилизацией механическим перемешиванием. Загрузку исходного сырья производят в три этапа: сначала загружают 50-60% (по массе) расчетного количества кварцевого стекла и 100% расчетного количества мелющих тел и воды, при этом конечное соотношение стекло:мелющие тела:вода равно 1:2,8:0,15, затем производят помол до тонины с остатком на сите №0063 0,5-1,0%. На втором и третьем этапах последовательно добавляют по 20-25% от расчетного количества кварцевого стекла и осуществляют помол после каждой загрузки до тонины с остатком на сите №0,063 6-9%. Техническим результатом заявленного способа является повышение плотности шликера, снижение времени помола, повышение плотности отливок, снижение усадки и температуры спекания, увеличение плотности и прочности обожженного материала. 6 пр., 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения кварцевой керамики с пониженной температурой обжига и может найти широкое применение для массового производства керамических изделий различного назначения. Предложенный способ включает приготовление водного шликера кварцевого стекла, введение в него бескислородных борсодержащих активаторов спекания, например, в виде порошка нитрида бора в количестве 0,3-0,5 вес.%, перемешивание в шаровой мельнице, формование изделий методом шликерного литья, сушку и обжиг в воздушной среде. Обжиг осуществляют в два этапа: сначала нагревают до температуры 800-1000°С и выдерживают в течение 1-3 ч для прогрева всего изделия и окисления борсодержащей добавки, затем температуру поднимают до 1150-1200°С и выдерживают в течение 1-3 ч для спекания материала до заданной пористости. Технический результат изобретения - снижение температуры обжига при получении прочных изделий, уменьшение вероятности образования кристобалита в процессе обжига материала, что позволяет использовать для производства изделий менее чистое, недефицитное сырье. 1 пр., 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения изделий из керамических и волокнистых материалов на основе кварцевого стекла с улучшенными теплопрочностными, химическими и другими свойствами, которые найдут применение в ракетно-космической технике, металлургии. Способ получения изделий включает изготовление пористого изделия заданного размера и формы, нанесение на поверхность полностью или частично керамического огнеупорного покрытия из водной суспензии и упрочнение. Нанесение покрытия толщиной 0,5-5,0 мм осуществляют набором керамического слоя на поверхности изделия с открытой пористостью не менее 7% в течение 5-100 мин из суспензии на основе кварцевого стекла с модифицирующей огнеупорной добавкой в виде порошка окисных и (или) бескислородных материалов, например Si3N4, Si, SiB4, Cr,2O3, CoO, TiO2, ZrB2, SiC, общее количество которых не превышает 50% по твердой фазе. Водная суспензия имеет полидисперсный зерновой состав в пределах 0,5-500 мкм с содержанием частиц до 5 мкм 20-40%, частиц более 63 мкм 1-10%, влажность суспензии 15-18%, а упрочнение покрытия осуществляют автоклавной обработкой изделия в паровом автоклаве при объемном соотношении паров воды и аммиака 1:0,05-0,20, температуре 100-250°C, давлении 0,5-10,0 атм. Затем изделие сушат в воздушной среде при температуре 50-150°С. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, теплофизических и химических характеристик изделий. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения из кварцевой керамики. Технический результат изобретения - повышение прочности и снижение пористости изделий из кварцевой керамики при сохранении других характеристик на высоком уровне. Предложен способ изготовления изделий из кварцевой керамики, включающий шликерное литье водной суспензии в гипсовую форму, сушку отформованной заготовки, ее пропитку кремнийорганической смолой, механическую обработку заготовки в размер, повторную ее пропитку кремнийорганической смолой и полимеризацию. Сушку отформованной заготовки производят при температуре 120-150°С в течение 1-2 часов. После пропитки заготовки кремнийорганической смолой осуществляют ее термообработку при температурах 1000-1200°С в течение 1-4 часов. 1 табл., 4 пр.
Изобретение предназначено для производства стеновых керамических изделий. Техническим результатом изобретения является повышение морозостойкости. Сырьевая смесь включает, мас.%: пыль газоочистки производства ферросплавов 63,6 - 68,6; закарбонизованный суглинок 27,3 - 29,4; минеральный шлам газоочистки рекультивируемого шламонакопителя производства алюминия 2,0 - 9,1. Морозостойкость смеси составляет 75 циклов. Обжиг полуфабриката производят при температуре 950оС. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения модифицированных керамических материалов на основе кварцевого стекла. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и термостойкости изделий. Способ получения кварцевой керамики включает изготовление шликера из боя кварцевого стекла, формирование сырой заготовки методом отлива в гипсовые формы, пропитку сырой заготовки жидким пропитывающим раствором, сушку пропитанной заготовки кварцевой керамики и последующую термообработку. При этом пропитывающий раствор содержит смесь Al(NO3)3, тетраэтоксисилана, этанола и воды, молярное соотношение компонентов обеспечивает в пропитывающем растворе рН≥4, а термообработку пропитанной заготовки кварцевой керамики осуществляют при температуре 950-1200°C. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к наноструктурированным материалам с сегнетоэлектрической активностью. Технический результат заключается в получении сегнетоэлектрического материала с высокими и регулируемыми диэлектрическими и пироэлектрическими характеристиками. Нанокомпозитный материал с сегнетоэлектрическими свойствами содержит в качестве связующего вещества кремнезем SiO2, а в качестве сегнетоактивного вещества соль триглицинсульфата (NH2CH2COOH)3·H2SO4 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 56-75, триглицинсульфат - 25-44. Материал имеет зернистую структуру с размерами зерен от 50 до 80 нм. 2 ил., 5 пр.
Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к технологии получения модифицированных керамических материалов на основе кварцевого стекла с повышенной высокотемпературной прочностью для изготовления керамических изделий различного назначения. Техническим результатом изобретения является упрощение безобжиговой технологии кварцевой керамики и повышение прочности керамики. Безобжиговую кварцевую керамику получают путем изготовления шликера из боя кварцевого стекла, формирования сырой заготовки методом отлива в гипсовые формы, пропитки сырой заготовки водным раствором и сушки пропитанной заготовки. Пропитывающий раствор содержит кремнийсодержащие гидролизующиеся соединения и растворимую соль алюминия, причем молярное соотношение соли алюминия, воды и кремнийсодержащего гидролизующегося соединения обеспечивает в пропитывающем растворе pH=4÷7, а молярное соотношение в растворе [Al]/[Si]<0,5. Прочность на изгиб керамических образцов составляет 116-153 кг/см2. 2 табл.
Изобретение относится к области переработки кремнеземсодержащего нерудного сырья: опал-кристобалитовых горных пород, а также глин и суглинков в пористые пеностеклокристаллические материалы, используемые в строительной индустрии и для теплоизоляции промышленного оборудования различного назначения. В способе получения пористого строительного материала на основе природного кремнеземсодержащего сырья - диатомита, включающем смешивание диатомита и едкого натра и воды до получения силикатной массы, ее сушку, измельчение и нагрев до температуры вспучивания в интервале от 650 до 900°C с последующим остыванием материала до температуры окружающей среды, в силикатную массу вводят глину или суглинок, смесь готовят при следующих массовых соотношениях: глина или суглинок к диатомиту от 0,053 до 1,5, едкий натр к суммарному содержанию глины или суглинка и диатомита от 0,08 до 0,40, содержание воды в смеси к суммарному содержанию глины или суглинка, диатомита и едкого натра от 0,1 до 0,3, а сушку смеси ведут до постоянной массы. Технический результат - повышение прочности при сжатии при сохранении основных свойств материала. 4 пр.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству теплоизоляционных, теплоизоляционно-конструкционных и конструкционных изделий. В способе изготовления строительных изделий из кремнистых пород, включающем усреднение состава кремнистого сырья путем послойного конусования, первичную переработку с удалением крупных включений, введение поризующих добавок - каустической соды и кальцинированной соды, совместную их обработку до получения однородной массы, формование гранул, их термическую обработку, помол гранул, заполнение форм порошком, обжиг в формах при температуре 680-850°C, охлаждение, распалубка форм, распиловка вспученных плит на изделия требуемого размера, в качестве кремнистого сырья используют диатомит, или трепел, или опоку, или их смесь в заданной пропорции, плотностью 0,4-1,0 г/см3 с содержанием в них SiO2 53,0-92,0%, аморфного кремнезема (SiO2 растворенного в 5% KOH) 9,0-76,0%, СаО 0,5-4,5%, MgO 0,1-2,3%, термическую обработку гранул проводят при температуре 110°C до остаточной влажности 10%, обеспечивающей их помол, после помола гранул осуществляют разделение порошка по фракциям 0,1-1 мм, 1-2 мм, 2-3 мм, заполнение форм ведут порошком требуемого грансостава, позволяющего изготовление изделий с заданными параметрами по плотности и теплопроводности, крупную и пылеватую фракции отбирают и возвращают на пост помола гранул, а отходы от распиловки вспученных плит подают для производства сухих строительных смесей и/или на пост помола гранул. Технический результат - повышение качества строительных изделий. 1 пр.
Наверх