Огнеупорная масса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Рвспублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 011177 (21) 2544892/29-33 (53) М. КЛ. с присоединением заявки Йо

С 04 В 35/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 666.764.13 (088. 8) Опубликовано 3005.81. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 30.0581 (72) Авторы изобрет еии я

С.И.Щеглов, Л.Д.Пилипчатин и H Ô.Ñàâðàñoâ

Днепропетровский металлургический институт (7! ) Заявитель (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА

Магнезит фракции

1-0,2 мм

1-3 мм менее 0 06 мм

Чешуйчатый графит

Связка

40-50

20-25

15-25

15-25

Остальное.

85-95

1-5

1-8

Магнезит

Углерод

Связка

Каменноугольная смола

2-8

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к огнеупорным иэделиям для бесстопорной разливки стали. Известна огнеупорная масса (1 ), включакщая магнезит, углеродистую добавку и связку при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Недостатком данной массы является значительная смачиваемость магнезитовых изделий расплавленным металлом и шлаком из-за низкогб содержания 20 углеродсодержащей добавки и потребность в специальном виде термообработки .для коксования введенного угле ода.

Накболее близкой к предлагаемой является огнеупорная масса f2), содержащая магнезит, графит и связку при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ: 30

Недостатком известной массы является повышенное содержание графита, приводящее к значительному снижению прочностных свойств, так как частицы магнезита разобщены графитом, что приводит к размываемости стакана расплавленным металлом. Кроме того, высокое содержание графита способствует резкому повышению теплопроводности стаканов, что нежелательно. При введении относительно высокого содержания графита (15-25Ъ) не предусмотрены противовыгорающие добавки, что приводит к высокой окисляемости магнезитографитовых изделий.. Предлагаемая связка в виде сульфйтноспиртовой барды и однозамещенного алюмофосфата в соотношении 1:1-1:2 не обеспечивает необходимых прочностных свойств особенно для таких изделий, как коллекторы, примейяемые при бесстопорной разливке стали, где не833839 обходимо многократное их использование.

Цель изобретения — повышение прочности при сжатии за счет снижения окисляемости графита.

Указанная цель достигается тем, что известная огнеупорная масса дополнительно содержит металлический алюминий и алюмохромфосфатную связку при следующем соотношении компонентов, вес.В:

Магнезит (размер частиц не более

5 мм) 80,5-85,5

Графит 7-15

Алюминий металлический 0,5-3,5

Алюмохромфосфатная связка 2"б

Введение в предлагаемую массу магнезита в количестве 80,5-85,5 20 определяется количеством вводимых добавок других компонентов. Введение более 7% графита в магнезитовую массу позволяет снизить смачиваемость этих изделий, в результате чего металл и шлак не проникают в магнезитовые стаканы на значителЬную глубину, а следовательно, не образуют зональную структуру, в результате чего поверхность стакана не зарастает настылями. Введение такого количества графита способствует также улучшению прессуемости графита, уменьшающего трение между магнеэитовыми частицами, что приводит к наиболее рациональной укладке зерен при прессовании.

Введение в массу графита более

153 приводит к снижению механической прочности, что отрицательно сказывается на качестве безобжиговых огнеупоров. Повышенное содержание ведет к наиболее интенсивному выгоранию его, в результате чего повышается открытая пористость, это способствует увеличению скорости протекания диффузионных процессов и,химического взаимодействия на границе металл-огнеупор.

С целью снижения окисляемости графита его легируют металлическим алюминием, который изменяет характер взаимодействия с кислородом магнезитографитовой массы. Введение металлического алюминия в предлагаемую массу способствует уплотнению структуры поверхностного слоя стакана и коллектора ввиду окисления алюминия, протекающего в две стадии — до и после его плавления. При окислении алюминия образуется "= A1 0>, которая затем при нагревании переходит gQ в S-, К - и другие модификации, отличающиеся от 4 -формы распределением катионов А1 по промежуткам кубически плотной упаковки анионов кислорода, в результате происходит увеличение объема на 42%, что способствует увеличению плотности IIoверхностного слоя огнеупора, уменьшая этим самым окисляемость графита.

Кроме того, высокая активность

Я = А 1 0>,. образующейся при окисле— нии металлического алюминия, дефектность структуры при ее переходе в другие низкотемпературные модификации Al<0 интенсифицируют процесс связывания Al<0> с Ng0 с образованием шпинели типа NgА12 04, сопровождающейся увеличением объема на 6,8В.

Характерно, что при наличии алюминия металлического шпинелеообразование происходит с наибольшей скоростью при довольно низких температурах (800-900 С). Это приводит к уплотнению наиболее толстого прогретого слоя магнезитографитового стакана, а следовательно, к уменьшению проникновения кислорода, способствующего процессу окисления графита.

Помимо приведенных свойств полученная шпинельная корочка обладает и повышенной термостойкостью. Положительное действие от введенного алюминия в предлагаемую массу заключается и в том, что сразу после прес сования в сырце протекает реакция алюминия со свободной ортофосфорной кислотой, присутствующей в связующем с образованием одно- и двуэамещенных фосфатов алюминия. Последний увеличивает степень взаимодействия фосфатного связующего с материалом шихты, образуя кристаллохимические связи и усиливая прочностные контакты между зернами. Реакция идет по следующей

Д +1.1 РО

3) 4.

20 С

AC+(P C(ll VO„) +AC,(Н1 О ) + 11 РО )

140 С

АС+(АС(Н ИО4) ÀÑ (НРО4) +ИРО Н,1 О4)

Таким образом, защитное действие металлического алюминия против окисления графита проявляется в интенсификации процессов взаимодействия с алюмохромфосфатной связкой и процессов уплотнения структуры той части огнеупора, которая находится под действием высоких температур.

Введение металлического алюминия в предлагаемую массу от 0,5 до 3,5Ъ зависит от eiо дисперсности. Менее

0,55 металлического алюминия недостаточно для обеспечения легирующей способности, а более 3,5% приводит к значительному объемному расширению, сопровождающемуся разрушением сформировавшихся структур от воздействия микроструктурных напряжений. в виде связки в предлагаемую массу рекомендуется вводить алюмохром833839

Состав, вес.%

Компоненты

Предлагаемый

Известный

1 J 2 J 3

78,8

83,0. 83,5

82,5

17,0

10,0 7,0

2,5 3,5

15,0

0,5

4,5 6,0

2,2

2,0

2,0 фосфатную связку. Использование- ее позволяет повысить оборачиваемость огнеупорного припаса, поскольку образование алюмохромфосфатных соединейий положительно влияет на упрочение структуры, обеспечивая большую степень смешивания материала в прослойках между порами и на поверхности зерен. Применение алюмохромфос фатной связки взамен, алюмофосфатной позволяет получить огнеупорный

:припас с более высокими эксплуатационными свойствами за счет интенсивно проходящих процессов адгезионного слипания, полимеризации и поликонденсации фосфатов, образования водородных связей фосфатных групп РО 15 с поверхностью зерен магнезита и графита. Находящийся в составе алюмохромфосфатной связки шестиэалентный хром в восстановительной атмосфере переходит в трехвалентный с образованием шпинели МдСг 0 . Последняя увеличивает коррозионную стойкость изделий, делая их хймически менее активными. по отношению к металлу и шла (у, поскольку основные компоненты шлака (Ге 0 МпО) образуют с Су 0 твердые растворы со структуРой шпйнели.

Введение в состав шихты менее 2Ъ алюмохромфосфатной связки не обеспечивает необходимой механической прочности, а введение более 6% ее приводит к перепрессовочным трещи - нам, а при резком нагреве .возможны процессы вспучивания поверхности канала стаканов и коллекторов, сопро вождающиеся интенсивным износом, что приводит к изменению гидродинамического режима течения струи металла.

Массу. готовят в смесительных бегунах следующим образом. 40

В первую очередь подают графит и увлажняют. 1/4 ч. вводимой связки.

Затем подают металлический алюминий с целью обволакивания смоченной поверхности графита. После этого подают, крупнозернистый магнезит с 1/2 ч. связки и магнезит мелкого помола с

Магнезит

Графит

Алюминий металлический

Алюмохромфосфатная связка

Сульфитно-спиртовая барда добавкой оставшейся связки. Зерновой состав вводимого магнезита следующий, Ъ:

Магнезит фракции 3-2 мм 10-15 фракции 2-0,5 мм 30-35 фракции 0,5 мм 50-60 фракции менее

0,06 мм 37-42

Влажность массы при этом 3,2-4,2%.

Цикл перемешивания 8 мин. Йзделия прессуют на фрикционных или гидравлических прессах при давлении 6001000 кгс/см . Полученные изделия сушат в тоннельных сушилках при 160180 С до остаточной влажности

0,1-0,2В.

Пример. Изготовляют образцы размером с .= 38 мм и h = 50 мм на гидравлическом прессе при P =

= 600 кгс/см . Сушат эти образцы при 160 С до остаточной влажности 0,1Ф.

Составы предлагаемой массы приведены в табл. 1.

Физико-керамические свойства изделий из этих масс прйведены в табл. 2.

Технико-зкономическая целесообразность предлагаемой массы для про-. изводства безобжиговых сталеразливочных стаканов заключается в том, что эти графитсодержащие стаканы не заростают, следовательно, нет необходимости прожигать канал стакана, что позволяет строго соблюдать технологию разливки и улучшить качество металла за счет уменьшения неметаллических включений. Кроме того, безобжиговые магнезитографитовые стаканы с высокими эксплуатационными свойствами могут заменить шамотнографитовые обжиговые стаканы, стоимость которых в 4 раза выше стоимости предлагаемых. Многократное использование коллекторов в установках бесстопорной разливки стали позволяет резко сократить расход предлагаемого огнеупора на -тонну разливаемой стали.

Табли ца 1

833839

Таблица 2

Состав

Свойства

Предел проч- Открытая Кажущаяся Степень ности при пористость, плотность, окисления, сжатии,кгс/см Ъ г/см 3 мг/см2

Предлагаемый

10,2

11,7.126,95

58,80

46,10

159,14

2,54

360

2,62

2,66

481

492

14,9

261

16,8

2;50

Известный

Формула изобретения

Составитель Л.Булгакова

Техред Н. Майорош Корректор М.Коста

Редактор М.Митровка

Заказ 3925/33 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Огнеупорная масса для изготовления безобжиговых коллекторов и Сталеразливочных стаканов, включающая магнезит, графит и связку, .о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения предела прочности при cwaтии за счет снижения окисляемости графита, она дополнительно содержит алюминий металлический, связку алюмохром/ фосфатную при следующем соотношении компонентов, вес.%

Магнезит (размер частиц не более

5 мм) 80,5-85,5

Графит 7-15,0

Алюминий металлич,еский 0,5-3,5

Алюмрхромфосфатная связка 2-6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент СССР 9 480214, кл. С 04 В 35/04,опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 510456, кл. С 04 В 35/04, 1970.