Способ обработки огнеупорных плит

Авторы патента:

СМИРНОВ ЕВГЕНИЙ ПАВЛОВИЧ

ЖУКОВ СЕРГЕЙ ГЕРМАНОВИЧ

КОПЫЛОВ ВЛАДИМИР БОРИСОВИЧ

КОЛЬЦОВ СТАНИСЛАВ ИВАНОВИЧ

АЛЕСКОВСКИЙ ВАЛЕНТИН БОРИСОВИЧ

НИКОЛАЕВ АЛЬБЕРТ РУВИМОВИЧ

КОРТЕЛЬ АЛЕКСАНДР АВГУСТОВИЧ

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<„,740730

Союз Советскин

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.02.78 (21) 2591468/29-13 (51)М. Кл.

С 04 В 41/22

С 04 В 35/52 с присоединением заявки №

Гееуднрстееннмй камитет (23) Приоритет па денем изобретений и отнрытнй

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень №22 (53) УД К66 9.018,,24:621 ° 762 (088.8) Дата опубликования описания 16.06.80

Е, П, Смирнов, С. Г. Жуков, В, Б. Копылов, С. И. Кольцов, В. Б. Алесковский, А, Р. Николаев и А. А. Кортель (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета и Всесоюзный государственный институт научно-исследовательско

1 и проектных работ огнеупорной промышленности с: (7! ) Заявители (54) СПОСОБ ОБРА БОТКИ ОГНЕУПОРНЫ Х ПЛИТ

Изобретение относится к производству огнеупорных изделий, например огнеупорных плит, используемых в металлургическо и промышленности.

" Недостатком огнеупорных изделий, ши5 роко применяемых в черной металлургии, является пористость - неизбежное следствие технологического процесса их производства. Пористость может быть устранена только последующей обработкой изделий; однако при применяемых в настоящее время способах такой обработки, в частности при пропитке различными смолами, значительно повышаются технологические и аксплуатационные затраты производст ва, образующиеся канцерогенные вещества по концентрации выше допустимых норм утвержденных fILlK, Известна пропитка огнеупорных иэделий (шамотный кирпич) каменноугольной смолой при 100-150оС в вакууме, Номальное время пропитки 48 ч. После пропитки следует коксуюший отжиг иэделий

2 при 600 С, Наличие свободного углерода о на границе раздела фаз жидкий металл-огнеупор приводит к замедлению разрушения огнеупорных изделий, к увеличению их износоустойчивости. Так, применение огнеупорных изделий, предварительно обработанных описанным способом, показывает увеличение их стойкости по сравнению с необработанными примерно в 2 раза 1).

Однако широкого практического применения известный способ обработки огнеупорных изделий не находит, что связано со следующими недостатками: при термообработке огнеупорных изделий пропитанных углеродсодержашим полимером, выделяется большое количество канцерогенных веществ (бензапирен), что практически исключает возможность широкого применения в производстве этого способа обработки и использование вакуумного оборудования значительно усложняет технологию обработки.

Наиболее близким техническим решени ем к изобретению является способ обработки огнеупорных плит, согласно которо3 740730 ф плиты путем чередования реакцией конден- 40 сации: поверхность + галоидпроизводный углеводород + углеводород + т.в.

Рассматриваемые реакции - чисто поверхностный процесс, при котором образотуре и давлении 765-780 мм рт.ст. в течение 30 ч. Охлаждение проводят в атмосфере азота. Обработанные плиты шлифуют.

Содержание нарошенного углерода в объеме пор плит составляет 3 вес.%. ванне твердого углерода происходит толь- 4> Пример 3. Огнеупорные плиты

1 му огнеупорные плиты перед механической ет высокую адгезию углеродного слоя и обработкой (шлифовкой) вакуумируют, про- полное заполнение внутренней заступной питывают и термообрабатывают при 150- поверхности огнеупорного изделия графи180 С. При этом использование вакуум- топодобным изотропным углеродом. Применого оборудования значительно усложняет 5 нение газообразных реагентов в процессе процесс обработки, а выделение при тер- обработки позволяет заращивать микропомообработке пропитанных иэделий больших ры с размерами, соответствующими рвэколичествоканцерогенныхвеществ(вьппенорм мерам молекул исходных реагентов (10ПДК) практически исключает воэможность про«20 А ), исключает необходимость применемьппленногопримененияэтого способа $2). 0 ния вакуумного оборудования, Механизм целью изобретения является уменьше- протекающих при этом реакций и химичесние пористости и улучшения санитарных кая природа реагентов определяет отсутстусловий за счет исключения выделения вие канцерогенных веществ в гвэообраэканцерогенных веществ. ных продуктах.

Поставленная цель достигается тем, что 15 Пример 1. Огнеупорные плиты, в способе, включающем обработку углерод- например для бесстопорной разливки стали, содержащим веществом, термообработку изготовленные из плавленного периклвза, и шлифовку, огнеупорные плиты перед шли- помешают в печь сопротивления с регулифовкой обрабатывают газовой смесью,со- руемой температурой, нагревают в атмосдержащей: 60-90 об.% азота, 5-25 об.% 20 фере азота, Процесс объемного заполнения углеводорода, 5-15 об.% галоидпроизвод- изделий проводят при 600 С в потоке гао ного углеводорода при 400-800 С и дав- зовой смеси,содержащей 80 об.% азота, о ленин 765-780 мм рт.ст. Причем в 15 об. природного газе и 5% четыреххлокачестве углеводородов используют при- ристого углерода. Процесс ведут при породный газ, керосин или пропан-бутвновую 25 стоянной температуре и давлении 765смесь, а в качестве галоидпроизводных 780 мм рт.ст. в течение 10 ч. Процесс углеводородов используют четыреххлорис- завершают, охлаждая изделия до нормальтый углерод или хлороформ. ной температуры в токе азота. После изСушность предлагаемого способа эаклю- влечения из печи плиты шлифуют. Количается в следующем. З0 чество наращенного углерода после обраОгнеупорные плиты помещают в печь ботки составляет 2,5%. сопротивления, нагревают в токе инертно- Пример 2. Огнеупорные плиты, изго газа (азот) и обрабатывают газовой готовленные иэ корунда,помешают в рабосмесью углеводорода (природный гвз, ке- чую камеру - часть камеры пламенного о росии, пропвн, бутан), галогенпроизводно- 35 горна нагревают до 700 С в атмосфере го углеводорода (четыреххлористый угле- газовой смеси, содержащей 90 об.% азота, род,хлороформ) и азота. Послойное нара- 5 об. керосина и 5 об.% технического шивание углерода происходит по всему хлороформа. объему внутренней поверхности материала Процесс ведут при постоянной темперако при столкновении исходных молекул реагентов с поверхностью. Поэтому наращивание углерода осуществляется с достаточно тонким регулированием толщины растущего слоя, а, следовательно, с постепен- 50 ным заращиванием всех открытых пустот (микрополостей) огнеупорных плит.Газообразные реагенты не взаимодействуют между собой в объеме и поэтому каждая последующая реакция на поверхности осушест-55 вляется лишь после полного завершения предыдущей.

Механизм реакций, протекающих при наращивании углеродного слоя,обеспечиваизготовленные из корунда,помещают в рабочую камеру - часть камеры пламенного горна. Нагревают в воздушной атмосфере до 500 С. Вытесняют кислород воздуха азотом и подают в камеру газовую смесь60 об.% азота, 25 об.% пропан-бутана и

15 об.% четыреххлористого углерода при ,давлении 765-780 мм рт.ст, Изделие охлаждают в токе азота, извлекают из камеры и шлифуют. Содержание углерода в объеме плит составляет 2 вес,%, Испытание нв металлостойкость для огнеупорных плит объемноуплотненных углеродом (2-4%), используемых при бесстопорной разливке стали, показывает, что срок использования плит, обработанных предлагаемым способом, увеличивается более чем в два раза, Так, стойкость в

S плавках плит, обработанных предлагаемым способом, составляет 300-400 тонн разлитого металла, а необработанных только

120-180 тонн. Таким образом, предлагаемый способ обработки огнеупорных плит 0 по сравнению с известными значительно повышает качество изделий по износоус".îé÷èâoñòè (более чем в два раза), вследствие того, что наращиваемый иэ газовой фазы изотропный углерод обладает луч- 15 шей совместимостью с расплавленнь|м металлом по сравнению со смолами. Применекие для получения углерода простых по строению низкомолекулярных веществ (yr леводородов и галогенпроизводных углево- 20 дородов) в отличие от высокомолекулярных смол позволяет заращивать поры и микро трещины на молекулярном уровне, не оставляя вредных пустот, что дополнительно повьппает качество изделий. Кроме того, полное отсутствие, канцерогенных веществ в газообразных выбросах процессах и опностадийность процесса делает его легко реализуемым. Исключается применение вакуумного оборудования.

Качественные показатели огнеупорных плит даны в таблице.

Продолжение таблицы

l,16

Известный

1,07

1,12

0,9

Формула изобретения

Способ обработки огнеупорных плит, включающий обработку углеродсодержащим веществом, термообработку и шлифовку, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения пористости и улучшения санитарных условий эа счет исключения выделения канцерогенных веществ, огнеупорные плиты перед шлифовкой обрабатывают газовой смесью, содержащей 6090 об.% азота, 5-25 об.% углерода, 515 об.% галоидпроизводного углеводорода при 400-800 С и давлении 765780 мм рт.ст.

2. Способпоп. 1,отличаювЂ” шийся тем, что в качестве углеводородов используют природный гаэ или керосин, или пронан-бутановую смесь.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юm и и с я тем, что в качестве галоидпроизводных углеводородов используют четыреххлористый углерод или хлороформ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Огнеупоры", М 3, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

hk 556598, кл. С 04 В 41/02.

П редлагаемый

1,66

1,78

1,56

2,5

3,0