Холоднонабивна маса для футерівки доменних печей

Винахід відноситься до чорної металургії, зокрема, до виробництва вуглецевих матеріалів для футерівки, яка використовуються при монтажі подин і заповненні компенсаційних швів між холодильниками і углеграфітовою вогнетривкою кладкою доменних печей. Відома холоднонабивна маса, що включає в свій склад рідке вуглецеве зв'язуюче 7-17%, що містить як пластифікатор ароматичний вуглеводень, і вуглецевий наповнювач 83-93% [1]. При цьому як зв'язуюче використовується пек з температурою розм'якшення 48-54°С, що характеризується низьким коксівним залишком. Використання цієї маси не дозволяє одержати щільний шов при низькому вмісті зв'язуючого з високим вмістом летючих компонентів. Найближчою до рішення, що заявляється, є холоднонабивна маса [2], що включає, мас.%: вуглецевий наповнювач 74-89 рідке вуглецеве зв'язуюче 10-16 пластифікатор 0,4-3,4 спеціальна добавка 0,6-6,6. У даній масі як вуглецевий наповнювач використовується термоантрацит з максимальним розміром зерна в шихті 0-15мм. Рідке вуглецеве зв'язуюче є сумішшю середньотемпературного кам'яновугільного пеку і поглинаючого мастила. Для футерівки доменних печей важливе значення має одержання після випалення шва високої густини, з високою теплопровідністю матеріалу і з малим коефіцієнтом усадки. Проте маса, виготовлена по даному рецепту, має низьку теплопровідність, низькі показники характеристик маси по густині (уявна густина невипаленої (Dk «невипал.») і випаленої (Dk «випал.») маси), а також низьку механічну міцність - a 3ls сж, а значить і низьку стійкість шва вогнетривкої кладки доменних печей до окислення при дії шлаку і розплавів чавуну. У основу винаходу поставлена задача створення холоднонабивної маси, в якій сукупність інгредієнтів і їх кількісний вміст дозволили б підвищити теплопровідність, механічну міцність, забезпечити отримання щільного шва при закладенні компенсаційних зазорів і монтажі подинів доменних печей, що дозволить підвищити їх стійкість до дії шлаку і розплавів чавуну. Поставлена задача досягається тим, що холоднонабивна маса, що містить рідке вуглецеве зв'язуюче і термоантрацит, згідно з винаходом, додатково містить штучний графіт при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: термоантрацит 60-67 штучний графіт 20-25 рідке вуглецеве зв'язуюче 13-15, при цьому розмір зерна термоантрациту та штучного графіту не перевищує 4мм. Як рідке вуглецеве зв'язуюче маса містить середньотемпературний пек і поглинальне мастило при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: середньотемпературний пек 62-65 поглинальне мастило 35-38. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак технічного рішення, що заявляється, і результатом, який досягається, полягає в тому, що введення штучного графіту в холоднонабивну масу значно підвищує її стійкість до дії розплавів чавуну, оскільки графіт є продуктом високотемпературної обробки і підвищує стійкість вуглецевих матеріалів до дії розплавів. Введення штучного графіту сприяє підвищенню теплопровідності, оскільки цей матеріал сам є високотеплопровідним (питома теплопровідність штучного графіту не менше 100Вт/м). Максимальний розмір зерна вуглецевого наповнювача в масі узятий менше 4мм з метою зниження пористості і усадки випаленої холоднонабивної маси, оскільки крупна фракція підвищує пористість маси, а чим менше розмір частинок, тим нижче її пористість. Тому одержати щільний шов з холоднонабивної маси можливо за умови зменшення розміру зерна вуглецевого наповнювача. Збільшення вмісту штучного графіту вище 25мас.% погіршує набивочні властивості маси, а зменшення нижче 20мас.% не дозволить набути необхідні значення теплопровідності. Експериментально встановлено оптимальне співвідношення компонентів в рідкому вуглецевому зв'язуючому: 65% пеку і 35% поглинального мастила. При використанні зв'язуючого саме такого складу підвищується здатність наповнювача до змочування зв'язуючим при змішуванні маси, що веде до підвищення густини необпаленої маси, а також міцності при стисненні. Приклад: Готують масу по рецептах, які наводяться в Таблиці 1. Таблиця 1 Вміст Найменутермоантрациту, вання % рецепту -4,0+0 -0,5+0 рецепт 1 25 38 рецепт 2 29 31 рецепт 3 37 30 Штучний графіт (-4,0+0)% Рідке вуглецеве зв'язуюче % 23 25 20 14 15 13 Компоненти вуглецевого наповнювача: термоантрацит виробництва ВАТ "Укрграфіт", одержаний прожарюванням антрациту по ТР 03-02 ВАТ "Укрграфіт", штучний графіт виробництва ВАТ "Укрграфіт" (ВТІ 4.01.00 ВАТ «Укрграфіт») завантажують в змішувальну машину і перемішують протягом 10хв., температура сухої шихти 50±5°С. Потім додають підготовлене вуглецеве зв'язуюче, що складається з середньотемпературного пеку (ДСТ 10200-83) і поглинального мастила (ТУУ 322-00190443-117-97), нагрітого до 80±5°С. Час змішування маси складає 35 хвилин, температура вивантажувальної маси 60±10°. Одержані зразки маси випробували. Теплопровідність визначали за ТУУ 31.6-00196204-015-2002, пористість і уявну густину обпаленої і необпаленої маси - за ДСТ 18898-98, механічну міцність-за ДСТ 2377579. Результати випробувань наводяться в Таблиці 2. Таблиця 2 Найменування рецепту прототип рецепт 1 рецепт 2 рецепт 3 Dk, уявна густина (випал.) г/см3 1,34 1,39 1,45 1,43 Dk, уявна густина (невипал.) г/см3 1,54 1,66 1,65 1,66 Пористість, % 25,4 25 24 23,5 a3ls, мех. Міцність стиснення, Мпа 22,5 30,0 30,3 27,4 Теплопровідність, Вт/мК 2,5 7,6 8,0 7,3 Запропонований склад дозволяє одержати холоднонабивну масу з високою механічною міцністю, високою теплопровідністю (вищою в 3 рази), пористість маси зменшена, а це забезпечує одержання щільного шва при заповненні компенсаційних зазорів, який є стійким до окислення при взаємодії зі шлаком і розплавами чавуну. Джерела інформації: 1. патент США №4032653 С25В11/12. 2. патент РФ №2155305 С04В35/52.