Огнеупорная бетонная смесь для футеровки подин тепловых агрегатов

Изобретение относится к огнеупорному производству и может быть использовано для футеровки подин нагревательных печей, предназначенных для термообработки габаритных стальных заготовок. Огнеупорная бетонная смесь содержит высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент, содержащий не менее 70% Al2O3, корунд с содержанием оксида алюминия 98,4% фракции 2-7 мм и фракции менее 0,05 мм, а также синтетическую плавленую алюмохромистую шпинель с содержанием Cr2O3 - 15-25 и Al2O3 - 75-85 фракции 0,5-1,5 мм при следующем соотношении компонентов, масс.%: корунд фракции 2-7 мм 40, корунд фракции менее 0,05 мм 20, высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент 10, синтетическая плавленая алюмохромистая шпинель 30. Изобретение направлено на повышение прочности изделий и повышение стойкости к железной окалине.

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении огнеупорных бетонных изделий нормальных размеров и простых фасонов, предназначенных для применения в футеровке подин тепловых агрегатов в качестве опорных элементов, подвергающихся действию значительных стационарных механических нагрузок и истирающих усилий в зонах с температурой до 1350°С.

Применяемые в настоящее время огнеупорные бетоны имеют недостаточную термическую стойкость или химическую стойкость к железной окалине. Например, корундовые бетоны марок СКБ-97, BARCAST 95 WK, BARCAST 96 W, СБК-90 являются стойкими к железной окалине, но не обладают термостойкостью, а алюмосиликатные бетоны марок СКМБ 50, СКБТ 1,6, СШВЦ 40 имеют достаточно высокую термостойкость, однако не обладают стойкостью к железной окалине. При этом стоит учесть, что шлакоустойчивость характеризует химическое взаимодействие огнеупора со смесью жидких оксидов или оксидных соединений, а окалиноустойчивость - химическое взаимодействие огнеупора с тонкодисперсным оксидом железа в твердой или газовой фазе.

Как известно, оптимальным высокоогнеупорным заполнителем, стойким к взаимодействию с железной окалиной, является химически инертный оксид Al2O3 (корунд). В отсутствие жидкой фазы при температурах эксплуатации, материалы, содержащие в своей основе корунд, не взаимодействуют с железной окалиной вплоть до температур плавления одного из компонентов. Однако также известно, что огнеупорные изделия на основе корунда обладают недостаточной термостойкостью. Для увеличения термостойкости в корундовые заполнители вводят оксиды магния (MgO) или кремния (SiO2).

Наиболее близким к заявляемой является огнеупорная бетонная смесь для футеровки тепловых агрегатов (RU 2140407, опубл. 27.10.1999). Смесь содержит огнеупорный заполнитель на основе оксида алюминия и связующее, представляющее собой комплекс тонкодисперсных материалов, в качестве которого смесь содержит Al2O3 или смесь Al2O3 и SiO2, высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент, содержащий не менее 70% Al2O3, оксид магния или алюмомагнезиальную шпинель и дефлокулянт при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Огнеупорный заполнитель фракции 7-3 мм 25-45
Огнеупорный заполнитель фракции 3-1 мм 15-35
Огнеупорный заполнитель фракции 1-10 мм 20-45
Al2O3 или смесь Al2O3 и SiO2 фракции 6-0,1 мкм 2-25
Высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент фракции <40 мкм 2-8
MgO или алюмомагнезиальная шпинель фракции <20 мкм 5-15
Дефлокулянт 0,1-1,5

Данная огнеупорная смесь содержит значительное количество оксида магния в чистом виде или в виде алюмомагниевой шпинели - от 5 до 15 масс. %. При химическом взаимодействии бетонного изделия, выполненного из данной магнийсодержащей смеси, с агрессивной средой в виде тонкодисперсного оксида железа (железной окалины) будет происходить образование соединений Mg и Fe2O3, которые по объему на 20-30% больше, чем первоначальные оксиды. Это приведет к резкому снижению механической прочности огнеупорного бетонного изделия.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке огнеупорной смеси, позволяющей получить из нее бетонные изделия для футеровки подин тепловых агрегатов, обладающие повышенной прочностью и стойкостью к окалине.

Предложена огнеупорная бетонная смесь для футеровки подин тепловых агрегатов, содержащая высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент, содержащий не менее 70% Al2O3, а в качестве высокоогнеупорного заполнителя на основе оксида алюминия - корунд, при этом в качестве высокоогнеупорного заполнителя смесь содержит корунд с содержанием оксида алюминия 98,4% фракции 2-7 мм и фракции менее 0,05 мм, а также синтетическую плавленую алюмохромистую шпинель с содержанием Cr2O3 - 15-25 и Al2O3 - 75-85 фракции 0,5-1,5 мм при следующем соотношении компонентов, масс.:

корунд фракции 2-7 мм с содержанием Al2O3 98,4% 40
корунд фракции менее 0,05 мм с содержанием Al2O3 98,4% 20
высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент 10
синтетическая плавленая алюмохромистая шпинель 30

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве высокоогнеупорного заполнителя смесь содержит корунд с содержанием Al2O3 98,4%, причем 40 масс. % - корунд фракции 2-7 мм, и 20 масс. % - корунд фракции менее 0,05 мм. Такое количество корунда различных фракций подобрано для исключения образования жидкой фазы при температурах эксплуатации и в присутствии Fe2O3 (железной окалины). Синтетическая плавленая алюмохромистая шпинель с содержанием Cr2O3 - 15-25 и Al2O3 - 75-85, фракции 0,5-1,5 мм, являясь высокоогнеупорным, но инертным заполнителем, не только препятствует образованию жидкой фазы, но и создает термостойкую структуру. Содержание Cr2O3 в алюмохромистой шпинели менее 15 масс. % не обеспечивает необходимой термостойкой структуры, а превышение этого содержания свыше 25 масс. % увеличивает вероятность образования соединений с шестивалентным хромом, которые являются канцерогеноопасными. Размер зерен шпинели и ее количество в составе смеси позволяет максимально повысить термическую стойкость без снижения механической прочности.

Количество высокоглиноземистого кальцийалюминатного цемента, содержащего не менее 70% Al2O3, подобрано исходя из условий, исключающих резкое образование жидкой фазы в совместном присутствии любого количества железной окалины и основных оксидов шихты.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении прочности и стойкости к железной окалине изделий, применяемых для футеровки подин нагревательных печей, предназначенных для термообработки габаритных стальных заготовок.

Для реализации заявленного способа в качестве компонентов для приготовления смеси использовали корунд фракции 2-7 мм с содержанием Al2O3 98,4% и корунд фракции менее 0,05 мм с содержанием Al2O3 98,4% производства Богдановичского ОАО «Огнеупоры» или Первоуральского завода ОАО «Динур». В качестве высокоглиноземистого кальцийалюминатного цемента, содержащего не менее 70% Al2O3, использовали цемент марки Secar-70. Можно использовать его аналоги марки GORKAL 70 и UAC 70S. В качестве алюмохромистой шпинели использовали синтетическую плавленую шпинель, полученную в результате совместной плавки в электродуговых печах оксидов хрома и алюминия способом «на блок», в следующем соотношении, масс. %: Cr2O3 - 15-25 и Al2O3 - 75-85.

Для приготовления термостойкого бетона, химически стойкого к железной окалине, использовали, масс. %: корунд фракции 2-7 мм с содержанием Al2O3 98,4% (40), корунд фракции менее 0,05 мм с содержанием Al2O3 98,4% (20), высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент марки Secar-70 (10), вышеуказанную синтетическую плавленую алюмохромистую шпинель фракции 0,5-1,5 мм (30). Все компоненты в указанном соотношении перемешивали в смесителе с последующим добавлением воды в количестве 8 масс. %. Время смешения после введения воды составляло 5 минут. Приготовленную массу заливали в металлические формы в виде бруса с размерами 150×150×500 мм. Изделия сушили при температуре 20°С в течение 24 часов и затем термообрабатывали при температуре до 1100°С со скоростью подъема температуры 50 град/час и с выдержкой при максимальной температуре 1100°С 4 часа.

Для определения термостойкости из этой шихты изготавливали образцы стандартного размера по ГОСТ 20190-90 Приложение 5, а для определения химической стойкости к железной окалине - тигли размером 100×100×100 мм с толщиной стенки 25 мм. Изделия показали термическую стойкость в режиме 1250°С - вода более 35 теплосмен, а химическая стойкость - в 1,5 раза выше стойкости к окалине стандартных жаростойких бетонов. После распиливания тигля максимальная толщина пропитки по всему периметру составила 0,2 мм.

После извлечения из формы изделие помещали в сушило и сушили, повышая температуру с +20 до +600°С в течение 45 часов с выдержкой в течение 8 часов при температуре 200°С и 450°С. После этого изделие набирает необходимую прочность (предел прочности на сжатие по результатам лабораторных измерений - до 55…60 Н/мм2) и может быть установлено в тепловой агрегат. Окончательный обжиг изделие проходит при штатной работе агрегата при температуре до +1250°С. При этой температуре предел прочности на сжатие достигает 80…85 Н/мм2. Поскольку окончательный обжиг изделие проходит установленным в свое штатное положение в тепловом агрегате, достигается дополнительная экономия ресурсов и времени при его изготовлении.

Из заявленной смеси были изготовлены подовые блоки проходной толкательной печи на АО «Омутнинский металлургический завод», опорные элементы пода кольцевой печи на ПАО «Северский трубный завод» и др.

Огнеупорная бетонная смесь для футеровки подин тепловых агрегатов, содержащая высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент, содержащий не менее 70% Al2O3, а в качестве высокоогнеупорного заполнителя на основе оксида алюминия - корунд, отличающаяся тем, что в качестве высокоогнеупорного заполнителя смесь содержит корунд с содержанием оксида алюминия 98,4% фракции 2-7 мм и фракции менее 0,05 мм, а также синтетическую плавленую алюмохромистую шпинель с содержанием Cr2O3 - 15-25 и Al2O3 - 75-85 фракции 0,5-1,5 мм при следующем соотношении компонентов, масс.%:

корунд фракции 2-7 мм с содержанием Al2O3 98,4% 40
корунд фракции менее 0, 05 мм с содержанием Al2O3 98,4% 20
высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент 10
синтетическая плавленая алюмохромистая шпинель 30



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение касается способа изготовления огнеупорных материалов со сниженным удельным весом и может быть использовано в качестве рабочей футеровки при работе с высокими температурами.

Изобретение относится к легковесным теплоизоляционным огнеупорным материалам и может быть использовано в различных областях техники для теплоизоляции и футеровки тепловых агрегатов, работающих при высоких температурах.

Изобретение относится к производству бетонов, которые могут быть использованы при строительстве тепловых агрегатов. Огнеупорная бетонная смесь содержит, мас.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для ремонта и футеровки металлургических агрегатов, в том числе конвертеров, вакууматоров, дуговых сталеплавильных печей, стальковшей.

Изобретение относится к производству огнеупоров. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности огнеупоров.

Изобретение относится к производству огнеупоров. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности огнеупоров.

Изобретение относится к производству строительных материалов, которые могут быть использованы для теплоизоляции. Торкрет-масса содержит, мас.%: портландцемент 24,0-27,0; просеянный через сито №10 шлакопемзовый заполнитель 58,0-65,0; асбест хризотиловый 6 сорта 6,5-10,5; молотый до прохождения через сито №0,14 циркон 4,5-5,5, при водоцементном отношении 0,5-0,55.

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий и выполнению монолитных футеровок тепловых агрегатов, эксплуатируемых при высокой температуре в контакте с агрессивными расплавленными материалами: шлаками, металлами, клинкерами, стеклами в различных отраслях промышленности.

Набивочная масса для укладки блоков, по меньшей мере, некоторых огнеупорных элементов огнеупорной футеровки металлургического резервуара, например доменной печи, причем набивочная масса состоит из зернистой фазы и фазы связующего, содержащего компонент на основе смолы и присадку порошка металлического кремния, способную формировать микропористую структуру со средним размером пор 2 мкм и менее в процессе обжига во время производственного цикла доменной печи.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству бетонных композиций для футеровки высокотемпературных металлургических агрегатов, для выполнения монолитных участков футеровки тепловых агрегатов, для изготовления крупногабаритных изделий: монолитных фурм, сводов электропечей, крышек ковшей.

Изобретение относится к производству огнеупорных масс, которые могут быть использованы для футеровки тепловых агрегатов. Технический результат заключается в повышении огнестойкости покрытия.

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов, а именно к составу шихты и легированного шпинельного материала из шихты, и может быть использовано для изготовления высококачественных шпинельных и шпинельсодержащих огнеупоров.
Изобретение относится к области производства огнеупорных изделий, преимущественно для стекловаренных печей. .

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для ремонта и изготовления сталелитейных ковшей, огнеупорной футеровки печных агрегатов, агрегатов нефтеперерабатывающей и нефтегазоперерабатывающей промышленности, реакторов получения технического углерода, плавильных дуговых печей и установок ТВЧ.

Изобретение относится к составам шихты для изготовления керамических материалов , предназначенных для изготовления изделий электронной техники, в частности корпусов интегральных схем.

Изобретение относится к составим е рамических шихт на основе оксида алюми ния и может быть использовано для изготовтения электроизоляционных конструкционных элементов, работающих в химических средах, содержащих пары серн; г,того цинка при температуре эксплуатации 900 1150&deg;С в вакууме Длс увеличения коррозионной стойкости к парам расплавленного сернистого цинка, удельного объемного электросопротивления и температуры эксплуатации шихта дополнительно со ;ержит сксмд тантала при следующем соотношении компонентов, мае % оксид ап.оминия 85 90 оксид тантала 5 10 оксид хро ia 0,5-2 г пины oi неупорная 1 3 Основные свы т ва керамических образцов OTODHP мных из предлагаемой шихты следующие С эич.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано при изготовлении огнеупорных материалов, применяемых для футеровки стекловаренных и металлургических печей.

Изобретение относится к промышленности огнеупорных материалов и может быть использовано для изготовления футеровки с повышенной эрозионной стойкостью при нагревании до 1750-1800&deg;С в восстановительных средах и воздействии скоростных газовых потоков.

Изобретение относится к огнеупорной промьшленности и может найти применение при футеровке сводов, дуговых сталеплавильных печей, кладки стен и насадки воздухонагревателей доменных печей.

Изобретение относится к огнеупорной промьппленности и может быть использовано, например, при изготовлении плавленолитых огнеупорных материалов для футеровки стекловаренных и металлургических печей.

Изобретение относится к огнеупорному продукту, применяемому в качестве внутренней облицовки газификатора. Спеченный огнеупорный продукт состоит из заполнителя, связанного матриксом, и содержит оксиды в процентном соотношении по массе: более 65 Cr2O3, менее 35 Al2O3, 1 или более ZrO2, по меньшей мере 20 масс. % которого стабилизировано в кубической и/или тетрагональной форме, 0,1 или более Y2O3, действующего в качестве стабилизатора оксида циркония ZrO2, менее 1,9% HfO2, причем общее содержание оксида хрома, оксида алюминия и оксида циркония Cr2O3+Al2O3+ZrO2 составляет более 90 масс. %. Продукт содержит соактиватор, действующий или не действующий в качестве стабилизатора оксида циркония, выбранный из СаО, MgO, TiO2 и их смесей, причем суммарное содержание оксида кальция, оксида магния и оксида титана СаО+MgO+TiO2 составляет менее 6,0 масс. % и более 0,5 масс. %, и более 50 масс. % оксида иттрия и соактиватора присутствуют в матриксе. Технический результат изобретения – улучшение устойчивости огнеупоров к шлаковой коррозии и перепадам температур. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 16 пр., 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорному производству и может быть использовано для футеровки подин нагревательных печей, предназначенных для термообработки габаритных стальных заготовок. Огнеупорная бетонная смесь содержит высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент, содержащий не менее 70 Al2O3, корунд с содержанием оксида алюминия 98,4 фракции 2-7 мм и фракции менее 0,05 мм, а также синтетическую плавленую алюмохромистую шпинель с содержанием Cr2O3 - 15-25 и Al2O3 - 75-85 фракции 0,5-1,5 мм при следующем соотношении компонентов, масс.: корунд фракции 2-7 мм 40, корунд фракции менее 0,05 мм 20, высокоглиноземистый кальцийалюминатный цемент 10, синтетическая плавленая алюмохромистая шпинель 30. Изобретение направлено на повышение прочности изделий и повышение стойкости к железной окалине.

Наверх