Огнеупорный раствор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<ц986900

Союз Соьетскик

Социалистические

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) 3аявлено 22 04.81 (21). 3.285698/29 33 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 0;7.01.83. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 07.01.83 (51)М. Кл.

С 04 В 35/04.

3ЬеудерстмииыИ камитет

СССР

an делам изобретеиий и открытий (53) Уд К,666.i .97(088,8) А. Д. Пилипчатин, М. И. Шляпнико и Г. П. Докши (72) Авторы изобретения (71 ) Заявитель Восточный научно-исследовательский огнеупорной пром (54) ОГНЕУПОРНЫЙ РАСТВОР

8-1 5

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к составу раствора, который может быть использован для заполнения швов огнеупорной кладки тепловых агрегатов, например плавиль ных - печей.

Известен огнеупорный связуюший материал для кладки высокотемпературных агрегатов, включаюший магнийсодержаший компонент (окись магния 30-58% и перик1 лаз 20-40%), жидкое стекло (20-30%) и термитную добавку (1,5-2,5%) $1).

Использование в составе раствора термитной добавки в качестве минерализатора значительно повышает его адгезию к поверхности.

Однако большая огневая усадка такого раствора приводит к растрескиванию материального шва и повышению гаэопроницаемости кладки, что существенно сни- 20 жает срок ее службы. По этой же причине, применение данного состава раствора для заполнения утолщенных швов, которые в последнее время находят широкое

2 применение в кладке промышленных печей, не эффективно.

Известен магнезиальный мертель, который после затворения водным раствором силиката натрия (жидким стеклом) применяют для заполнения швов огнеупорной кладки металлургических агрегатов Р 2$ содержаший следуюшие компоненты, вес.%:

Бой магнезитохромитового кирпича 7 5-86 с размером частиц 1-0,5мм

Огнеупорная глина 6-10

Железо (минерапизуюшая добавка) с размером частиц 2-0,01 мм

Известный состав раствора, имея достаточно высокую адгеэию к поверхности, низкую газопроницаемость и являясь безусадочным при эксплуатационных темпера. турах, характеризуется пониженной огне упорностью и термостойкостью, что приводит в условиях высокотемпера гурной эксплуатации магнеэиальной кладки к вытеканию

3 98690 (вследствие плавления) материального шва иэ кладки и последующему скалыва нию иэделий, Укаэанные недостатки известного соста.ва раствора проявляются в большей степе-.5 ни с увеличением толщины заполняемых швов и обусловливают небольшой срок службы огнеупорной кладки в высокотемпе

0 высокотемпературных агрегатах за счет повышения огеупорности и снижения упругих харак терис тик магнезиального раствора, применяемого для снижения упругих характеристик магнезиального раствора, применяемого для кладки изделий.

Поставленная. цель достигается тем, что огнеупорный, раствор для кладкц футеровки тепловых агрегатов, преимущественно плавильных печей, включающий магнийсодержаший компонент, минерализующую добавку-металлический алюминий и жидкое стекло, содержит магнийсодержащий компонент фракции З-l. мм и фракции

) 0,09 мм и в качестве неметаллического алюминия-алюминиевую пудру при следующем соотношении компонентов, мас,%: ратурных агрегатах.

Наиболее близким к предложенному является состав на основе магнезита, связки и 4% тонкодисперсного металлического яиюмииия (3 )

Гранулометрический состав магнезиаль- 15 ного компонента обеспечивает массе минимальную пористость а добавка металлического алюминия используется в форме дисперсного алюминиевого порошка. Такие составы благодаря плотной укладке зерен 20 магнезита и кристаллизации в процессе нагревания крупнокристаллической шпинели (при добавке алюминиевого порошка), обеспечивают получение высокоплотных . огнеупоров и набивных масс с высокой 2$ шлако- и металлоустойчивостью. Футеровка, выполненная из таких составов, при непосредственном контакте со шлаками и металлом имеет высокуюизносоустойчи— вость, 30

Однако использование названных соста-вов в качестве раствора дпя заполнения утолщенных швов (до 12 мм) между кирпичами, например в кладке сводов(и в верхних рядах суен электродуговых печей, где основной причиной износа является не воздействие шлака и металла, а термоциклические и термомеханические напряжения в кладке, не дает положительного эффекта. Объясняется это тем, что высокоплотные материальные швы из указанных составов имеют высокие упругие характеристики, т, е, модуль упругости и меру хрупкости. Такие материальные швы не способны компенсировать термомеханические напряжения в кладке, которые возникают вследствие расширения кирпичей при одностороннем нагреве футеровки, что неизбежно приводит к деформации (короблению) свода. Кроме того, швы из таких составов, как и сами изделия, применя емые для кладки, склонны к растрескиванию и поэтому исчезает эффект от механического удержания скалывающихся кусков кирпича слоем раствора.

Целью изобретения является увеличение срока службы магнезитовой, магнезитохро-! митовой и хромомагнезитовой кладки в

Магнийсодержаший компонент фракции 3-1 мм 40-50

М агнийсодержащий компонент фракции 7t 0,09 мм 30-40

Алюминиевая пудра 3-8

Жидкое стекло 10-15

В качестве магнийсодержашего компо нента может быть использован плавле

1 ный или спеченный магнезит,. а также измельченный бой магнезитовых, магнеэитохромитовых и хромомагнезитовых изделий.

Введение высокодисперсного металлического алюминия (алюминиевой пудры) в состав раствора с крупнозернистым заполнителем (не содержащим средней фракции 1-0,09 мм) обусловливает в процессе нагревания активное формирование в нем кристаллических высокоогнеупорных новообразований и субмикротрешиноватой структуры, что обеспечивает высокую огнеупорность и эластичность утолщенных материальных швов (до 12 мм) в кладке, выполненной на таком растворе. Благодаря этому уменьшается скорость износа кладки сколами за счет механического удержания скалывающихся кусков кирпича толстым слоем раствора и за счет снижения термомеханических напряжений в кладке которые возникают вследствие расширения кирпича при одностороннем нагреве.

Формирование высокоогнеупорных минералов при этом вызвано двумя процессами, протекающими в смесях Я уО. и А0 нри термообработке в присутствии воздуха: окислением Al? и образованием шпинели

МЯ 0 А8 0у с температурой плавления 2135 ОС. В первом процессе происходит увеличение объема на 42%, а шпинелеобразование сопровождается воэрастаd0

9869

30-40

3-8

10-1 5

5 нием объема на 6,8%. В случае применения предложенного зернового состава раствора указанное расширение протекает в утолшенном материальном шве пористой структуры, которая способна компенсиро- 5 вать это расширение с последуюшим образованием субмикротрешиноватой структуры, обеспечивающей снижение упругих характеристик материального шва, а следовательно, и напряжений в кладке в условиях высокотемпературной эксплуатации.

Экспериментально установлено, что для предложенного зернового состава магнийсодержашего раствора величина добавки алюминиевой пудры должна составлять 3-8% °

Уменьшение величины нижнего предела добавки приводит к растрескиванию материального шва при нагревании, поскольку процессы окисления AB и образования шпинеля phgp. Дя () сопровождаюшееся увеличением объема, оказываются недостаточными, чтобы скомпенсировать усадку раствора. 25

Превышение величины. верхнего предела добавки вызывает разрыхление материального шва в связи с черезмерным увеличением его объема по указанным процессам. 30

Огнеупорную кладку электродуговой печи с применением предложенного состава раствора изготавливают следующим образом.

П р и м. е р 1. В растворомешалку загружают 40% плавленого магнезита фракции 3-1 мм, 3% алюминиевой пудры и перемешивают в течение 2-3 мин.

Затем загружают 45% плавленого магнезита фракции мельче 0 09 мм и по мере перемешивания увлажняют жидким стеклом плотностью 1,28-1,35 г/см до получе3 ния раствора полугустой консистенции.

При этом расход жидкого стекла равен

12%. Наборку свода и стен выполняют, используя обшепринятые приемы кладки с применением раствора. При этом слой раствора, наносимый на плашку и боковую грань кирпича, должен обеспечивать толшину шва 8-12 мм. После завершения клад-. 50 ки ее выдерживают в течение 3 5 ч непосредственно на месте наборки, и затем она может быть пушена в эксплуатацию. Стойкость такой кладки в электродуговых печах ЙСП-1,5 для выплавки син55 тетического чугуна составляет 6 сут, а при использовании в качестве магний,содержашего компонента спеченного магне. зита 4 сут, при использовании измельченного боя магнеэитохромитовых изделий5 сут.

Пример 2. По технологии, опи.— санной в примере 1, изготавливают кладку на растворе, включающем 45% плавле-ного магнезита фракции3-1 мм, 5% алюминиевой пудры, 38% плавленого магнезита фракции мельче 0,09 мм и 12% жидкого стекла. Стойкость подученной кладки — 9 сут, при использовании спеченного магнезита — 6 сут, а измельченного боя магнеэитохромитовых изделий — 8 сут.

Пример 3. По технологии, описанной в примере 1, изготавливают кладкуна растворе, включаюшем 50% плавленого магнезита фракции 3-1 мм, 8% алюминиевой пудры, 30% плавленого магнезита фракции мельче 0,09 мм и 12% жидкого стекла. Стойкость полученной кладки7 сут, при использовании спеченного магнезита - 5 сут, а измельченного боя магнезитохромитовых изделий — 6 сут.

Наблюдения за состоянием рабочей и наружной поверхностью футеровки сводов в процессе эксплуатации свидетельствуют ,об отсутствии оплавления материальных швов в кладке и об отсутствии каких либо деформаций (коробпений) на наружной поверхности кладки, что объясняется высокой огнеупорностью и эластичностью утолшенных (до 12 мм) материальных швов. В отобранных пробах футеровки после службы видно механическое удержание скалываюшихся кусков кирпичей материальными швами.

Ф ормула изобретения, Огнеупорный раствор для кладки футе- ровки тепловых агрегатов, преимущественно плавильных печей, включающий магнийсодержащий компонент, минерализуюшую добавку — металлический алюминий и жидкое стекло, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы огнеупорной кладки за счет повышения огнеупорности и снижения упругих характеристик раствора, он содержит магнийсодержащий компонент фракции 3-1 мм и фракции > 0,09 мм и в качестве неметаллического алюминия - алюминиевую пудру при следуюшем соотношении компонентов, М&с >%.

Магнийсодержаший компонент фракции 3-1 мм 40-50

Магнийсодержаший компонент фракции Ъ 0,09 мм

Алюминиевая пудра

Жидкое стекло

986900

Источники информатики, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 442173, кл, С 04 В 35/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N512199,,кл. С 04 В 35/О 4, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР.

No 279408, кл. С 04 В 35/04, 1968.

Составитель Л. Булгакова

Редактор Л. Веселовская Техред А. Ач Корректор А. Дзятко

Закаэ 10203/1 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4