Огнеупорная масса

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскиз

Социалистических

Республнк

<1992491 (6!) Дополнительное it авт. свид-еу (22) Заявлено 04. 03. 81 (21) 3299058/29-33 (И } М. gn.з с присоединением заявки HP

С 04 В 35/52

Гдсуаарстоеииый комитет

СССР ио деааи изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликоваио ЗООХ83. Бюллетень HP 4

fj3)УДК ббб.76 (088. 8) Дата опубликования описания 30.0l.83

Г.ц. Кузьмин, В.И. Савинов, В.А. Евменов, П.В. Поляков, Э.Е. Лукашенко, В.И

A. Б. Орлов, П. П. Ключников, Н.М. Б и В.И. Казанцев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) ОГНЕУПОРНАЯ MACCA

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при футеровке металлургических агрегатов алюминиевого производства.

Известны футеровочные материалы, используете в алюминиевой промааленности: подовая масса жароупорная химстойкая паста, гипс (I).

Однако при малой величине подфланцевого зазора в процессе монтажа катода, заполнение зазора подовой массой затруднено, так как она имеет сравнительно крупные твердые включения кокса и термоантрацита н.обладает недостаточной пластичностью. . Замазки из жаропрочной химстойкой пасты или .гипса очень быстро растворяются электролитом.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является углеродная масса для холодного прессования межблочных швов на алкыиниевых электролиэерах, содержащая Ъ 70% обожженного углеродного материала, ниэкотемпературный пластификатор (мелассу или лигносульфанат) и пек (2).

Укаэанная углеродная масса обла-. дает хорошей пластичностью и удобна для заделки зазоров малой величины. однако при обжиге дает значительную усадку за счет интенсивной возгонки органического пластификатора, имеет повышенную окисляемость и низкий коэффициент сцепления с фланцевым листом. Это приводит к тому, что в пусковой период электролиэера масса окисляется кислородом воздуха и выкрашивается. Между фланцевым листом . и массой образуется щель за счет усадкн массы. При этом возможно попадание расплава под фланцевый лист, что ведет к прогреванию катодного кожуха и сокращает срок службы электролизера. Кроме того, меласса и лиг носульфанат обладают неприятным запахом, что ухудшает условия труда при футеровке катода.

Цель изобретения - обеспечение объемного расширения и снижение окисляемости.

Поставленная цель достигается тем, что огнеупорная масса для футеровки металлургических агрегатов алюминиевого производства, включакщая углеродистый наполнитель и пек, дополнительно содержит огнеупорную глину, глинозем, по крайней мере один фторид или хлорид металла Х-III группы

992491

Пример. В лабораторных условиях испытываются образцы прототипа и образцы замазки предлагаемого состава. Известный материал включает кокс и пек, замешанные на мелассе или. на лигносульфонате.

Огнеупорная масса предлагаемого состава также состоит из коксо-пековой композиции, дополнительно содержит огнеупорную глину, глинозем и фтористые и/или хлористые соединения солей I-III группы металлов и замешана на воде.

Кокс или пек вводят в измельченном60 до крупности 0,5-2,0 мм виде. Сухую шихту после тщательного перемешивания разбавляют водой до пастообраэного состояния. Иэ галогенидов металлов Х-III группы испытываются

65 йериодической системы и воду при следующем соотношении компонентов мас.%: углеродный наполнитель 24-б0

Пек 7-.1 б Огнеупорная глина 2-18 Глинозем 2-18 5

По крайней мере один фторид или хлорид металла I-III группы 2-25

Периодической системы

Вода 22-30

Огнеупорная глина и глинозем обеспечивают пластичность материала при смешивании с водой, кроме того, глина обладает вяжущими свойствами,>

Добанка глинозема предотвращает образование трещинонатости при подсыхании. Глинисто-глиноземная суспенЗия покрывает частицы углеродистого наполнителя и снижает его окисляемость кислородом окружающей среды при обжиге.

В свою очередь пропитка глинистоглиноземной фракции пеком в процессе нагревания замазки при обжиге повышает стойкость данного материала н расплавленном криолите.

Содержащиеся в материале добавки пека и фтористых или хлористых соединений металлов расплавляются при нагревании, обеспечивая тем самым объемное расширение материала и уплотнение подфланцевого зазора .

Добавки хлоридов и/или фторидов металлов Х-III группы ускоряют реакцию окисления стального листа парами воды, содержащейся н материале. 35

Кроме того, данные галогениды при высокой температуре поступают в реакцию с железом, образуя комплексные соединения, В . ;результате> на границе раздела 4Q между огнеупорной замазкой и фланцевым листом образуется прочная прослойка толщиной 1,5-2 мм из окислов и галогенидов железа, которая увеличивает сцепление материала с флан- 45 ,ценым листом. соединения: NaCl, А1С1, СаС1, NaF, А1Гз, СаГ 2.

В качестве составляющей для огнеупорной замазки испытынается угольная пена, извлекаемая из электролиэеров при технологической обработке с содержанием криолита 50%.

В табл. угольная пена дана в пересчете на содержание углеродистого наполнителя, фтористого натрия и фтористого алюминия (по стехиометрии) для образцов 7-9. Содержание углеродистого наполнителя регулируют до- бавкой измельченного кокса.

Приготовленной огнеупорной массой по прототипу и предлагаемого состава наполняют металлические формы, которые помещают в нагревательную печь.

Температуру в печи поднимают по тому же графику, что и в электролизе н период обжига и пуска, а именно со скоростью 250 вЂ, с выдержкой 1 ч гоад при 500 С, 4 ч — при 950 С.

По окончании обжига определяют коэффициент объемного расширения материала, пористость, механическую прочность, коэффициент сцепления образца с формой, стойкость материала в электролите, окисл яемост ь

Конкретные составы масс и свойства в сравнении с прототипом предстанлены в табл. 1 и 2 соответственно.

Из данных таблиц видно, что по совокупности свойств, необходимых для уплотнения подфланцевого зазора (коэффициент объемного расширения, пористость, коэффициент сцепления с металлической формой, окисляемость) предлагаемая масса имеет преимущества перед прототипом.

Коэффициент линейного расширения положительный, находится в пределах

2,0-4,8%. Пористость пониженная на

2,5-5,9%. Коэффициент сцепления с формой довольно высок, составляет б1,8-70,1 кг/caÐ . Окисляемость ниже на 10,5-11,5 кг/см 2- с.Наилучшим комплексом свойстн обладает масса, вКлючакшая, вес.%: углеродистый наполнитель 25-б0, пек 8-151 глину

8-171 глинозем 3-12, фториды металла

4-22.

Предлагаемой огнеупорной замазкой (8), имеющей наилучшие показатели, содержащей фтористый алюминий и угольную пену, соответственно производят заделку подфланцевого зазора на двух промышленных электролизерах при капитальном ремонте.

Проведенные наблюдения в пусковой и послепусковой период до формиронания бортовых настылей и гарнисажа показали, что предлагаемый материал хорошо герметизирует подфланцевый зазор, имеет достаточную прочность, 992491 не подвергается разрушению гаэами и электролитом.

Проникновение расплава под фланцевый лист не наблюдается. Увеличения содержания примесей в электролите и алюминии данных электролиэеров нет.

Таблицаl

Содержание добавок, Ф

Углеродистый наполнитель

Глина огнеПек упор- А1 0> NaC1 А1С2 ная

Прототип

28

25

12

68

Предлаraemae

10

18

30

10

23

10 23

39

10, 10 10 5

15 . 10

26

26

3 2

23

10

34

12

26

7, 5

25

26

28

22

l3 11

ll 13

10 16

13 11

13 11

14 10

12 11

14 10

12 12

8 16

8 14

10 12

13 11

14 11

15 10

7 18

12 2

Применение огнеупорной замазки предлагаемого состава дает воэможность значительно сократить число случаев попадания расплава под Фланцевый лист, что способствует увеличению срока службы катодного кожуха и бортовой Футеровки.

ЛигносульCaCl NaF А1Р СаГ Вода

Фанат

992491

Т а б л и ц а 2

Показатели испытаний

Растворимость в электролите мг/см -ч

Коэффициент сцепления материала с металлической формой, кг/см Коэффици-; ент объемного расширения, Ъ

Механическая прочность, кг/см Окисляемость мг/см, с

Пористость

Прототип

-2,1

28,4

38,2 97,3

6,1

115,6

109,0

35,4

6,0

26,8

25,9

-1,9

-1,7

33,6

5 0

Предлагаемые

+2,5 29,2

82,7

65,1

l2 1

l7,2

16,8

66,0

88,0

13,0

+2,2

30,1

16,9

17,9

16,3

+2,3 32,4

62,1

75,6

27,1

82,9

64,4

16,8

15,0

27,4

90,3

69,9

8,2

86,1

66,8

11,2

16,0

28,1

12,3

28,4

86,6

65,7

14,7

27,2

27,1

14,9

15,1

90,1

69,9

9,3

I 8,8

90,3

66,2

+2,5 . 25,8

15,4

65,1

12,1

15,3

14р5

+2,3

34 0 75,6

63,3

+2,9

31,8

85,6

65,2

14,5

15,3

+4 8 27,5

86,6

65,7

17,9

13,8

14,2

14,9

+3,4

28,6

90,3

69,9

90,1

+2,8

28,5

66,2

9,8

16,2

+2,8

16,8

28,5

74,1

66,2

9,0

16,5

+2,1

32,5

65,8

65,1

14,3

+4,7

27,5

73,4

14,2

65,3

18,0

Формула изобретения

Огнеупорная масса для футеровки металлургических агрегатов алюминиевого производства, включающая углеродистый наполнитель и пек, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения объемного расширения и гнижения окисляемости, она дополни ельно содержит огнеупорную глину, линозем, по крайней мере один фто+2,1

+3,3 +2, 7

+4 8

+3,4

+3,) рид или хлорид металлов I-III группы периодической системы и воду при следующем соотношении, мас. В:

Углеродистый наполнитель 24-60

Пек 7-16

Огнеупорная глина 2-18

Глинозем 2-18

По крайней мере один фторид или хлорид ме65 талла I-III группы 2-25

1О

992491

22-30

Составитель В. Соколова

Редактор A. Власенко Техред М. Тепер Корректор Ю. Макаренко

Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 361/27

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

Периодической системы

Вода

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник металлурга по цветным металлам, . Металлургия, 1971, с. 194-206.

2. Заявка Франции Р 2429467, 5 кл. С 04 В 35/52, 1979.