Суміш для покриття шамотної футеровки дверей коксової печі

Состав для покрытия шамотной футеровки двери коксовой печи, включающий оксид трехвалентного хрома и ортофосфорную кислоту, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит диоксид титана, при следующем соотношении компонентов, маc. %: оксид трехвалентного хрома 13-19 диоксид титана 25-38 ортофосфорная кислота с плотностью 1,68 г/см 3 остальное до 100. Зоя (13) 14680 (11) UA плотностью 1,4–1,6 г/см 3 54–58 Данное техническое реше ние взято за прототип. Недостатки прототипа следующие: неработоспособность его в условиях больши х тер мических нагрузок, восстановительной среды; большого количества теплосмен; неэффективность его в качестве барьера для торможения диффузии пиролитического углерода вглубь кладки в условиях агрессивной восстанови тельной среды коксовой батареи. В основу изобретения поставлена задача усо вершенствования соста ва для покрытия футеровки двери коксовой печи за счет введения компонента – диоксида тита на – обеспечивающего значительное увеличение стойкости покрытия в условиях высоких температур, больши х тер мических нагрузок, восстановительной среды и большого количества теплосмен, а также повышение адгезии предложенного покрытия к футеровке двери и за счет этого уве личение срока службы двери коксовой печи, уменьшение обвалов кокса перед выдачей коксового пирога и улучшение экологической обста новки в зоне коксовой батареи. Поставленная задача решается тем, что в составе для покрытия футе ровки двери коксовой печи, включающем оксид трехвалентного хрома и орто фосфорную кислоту согласно изобретению, состав дополнительно содержит диоксид титана при следующи х соотношениях компонентов, мас.%: (19) Изобретение относится к технологическим композиционным жаростойким и жаропрочным материалам для покрытия футе ровки двери коксовой печи и может быть использовано в коксохи мической и металлур гической промышленности. Известен состав для покрытия кладки печей (авт. сви дет. СССР № 947141 кл. С 04 В 41/06, 1979 г.), включающий окись хрома, окись железа, закись марганца и окись никеля при следующем соотношении компонентов, вес.%: Окись хрома 41–44 Окись железа 18–20 Закись марганца 7–9 Окись никеля 29–32 Недостатки данного состава следующие: неработоспособность его в условиях больших термических нагрузок и большого количества теплосмен. Известен также состав для покрытия кладки печей (авт. свид. СССР № 1627547, кл. C 09 D 1/00, 5/18, 1991), включающий оксид трехвалентного хро ма, оксид трехвалентного железа, оксид двухвалентного марганца, оксид никеля и ортофосфорную кислоту с плотностью 1,4–1,6 г/см 3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксид трехва лентного хрома 17–20 Оксид трехва лентного железа 8–10 Оксид двухвалентного марганца 3–5 Оксид никеля 12–15 Ортофосфорная кислота с C2 _______________________ 14680 Оксид трехва лентного хрома 13–19 Диоксид титана 25–38 Ортофосфорная кислота с плотностью 1,68 г/см 3 Остальное до 100. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигнутым техническим результатом заключается в сле дующем: – введение диоксида титана в состав покрытия и технология нанесения покрытия обеспечивают малые межмолекулярные расстояния, что приводит к эффективному торможению диффузии пиролитического углерода в кристаллическую структуру футе ровки двери коксовой печи; – малую его пористость и высокую адге зию к поверхности футеровки, что приводит к получению глянцевых покрытий, а это в свою оче редь обеспечивает малую адгезию смолы, выделяющейся в процессе коксования, к покрытию, его малую реакционную способность по отношению к восстановительной газовой атмосфе ре коксовой батареи; – введение диоксида титана в состав покрытия в количестве менее 25 или более 38 мас.% снижает эффективность торможения диффузии пиролитического углерода в кристаллическую структуру футеровки двери коксовой печи, что приводит к снижению стойкости покрытия. Все эти перечисленные признаки приводят к уве личению долговечности покрытия в условиях коксования. Таким образом, каждый из признаков способствуе т, а вся совокупность обеспечивает решение поставленной задачи. Состав го товят, используя следующие материалы: а) двуокись титана – TiO2, пигментная (ГОСТ 9808–84) б) окись хрома – Cr2O3 (ГОСТ 2912–79) в) ортофосфорная кислота – Н3РО4 (ГОСТ 10678–76). Жаростойкую и жаропрочную ти танохромовую обмазку (ТХО) го товят в растворомешалках или других устройства х с механическим перемешиванием. ТХО имеет следующий компонентный состав, мас.%: Оксид трехва лентного хрома 13,0–19,0 Диоксид титана 25–38 Ортофосфорная кислота плотностью 1,68 г/см 3 Остальное до 100 Дозировку компонентов производят по весу объемными предварительно отта рированными дозаторами. Расход компонентов на одну загруз ку определяется количеством дверей коксовых печей, подлежащих обработке защитным покрытием в дневную смену. Загрузка компонентов ТХО в растворомешалку производится в следующем порядке: заливается ортофосфорная кислота, а затем при непрерывном перемешивании произво дится загрузка сыпучих материалов – сперва окиси титана, а затем окиси хро ма. Раствор перемешивается до получения однородной массы. Консистенция раствора регулируется добавлением орто фосфорной кислоты при тщательном перемеши вании. Гомогенную смесь наносят следующим образом. Дверь коксовой печи со свежеуложенной шамотной футеровкой при помощи две ресъемной машины помещается в нагревательную камеру на контрфорсе коксовой батареи и нагревается до определенной температуры, в течение 24 часов. Нагретая дверь выводится в га раж, укладывается в горизонтальное положение и производится нанесение ТХО на ее шамотную футеровку. Нанесение ТХО производится кистями. После нанесения ТХО дверь снова перевозится в нагревательную камеру, где она должна нахо диться до полного высуши вания нанесенного покрытия. После сушки дверь уста навливается в соответствующую коксовую камеру для эксплуа тации. Предлагаемый состав удовлетворяет следующим условиям: – высокая адгезия к футеровке; – малая пористость, препятствующая проникновению смолы и ее паров в межзеренное пространство футеровки; – близкие коэффициенты термического линейного расширения покрытия и футеровки; – выдерживание без разруше ния большого количества теплосмен (900о–20оС с охлаждением на воздухе или в во де); – работоспособность в условиях восстановительной атмосфе ры при коксовании и др. Пример 1. Первоначально были проведены эксперименты по обоснованию правомерности введения в состав покрытия для ша мотной футеровки двери коксовой печи диоксида титана. Полученные данные приведены в табл. 1. Анализ табл. 1 показывает, что наилучшую стойкость дало покрытие, в состав которого входит диоксид тита на и оксид трехвалентного хрома. Пример 2. Были проведены эксперименты по обоснованию выбора оптимальных количественных соотноше ний предлагаемых ингредиентов, вхо дящих в состав для покрытия ша мотной футеровки двери коксовой печи. Полученные данные приведены в табл. 2. Анализ табл. 2 показывает, что максимальный срок службы покрытия имеет место при следующем соотноше нии указанных ингредиентов в составе, мас.%: Оксид трехва лентного хрома 13,0–19,0 Диоксид титана 25–38 Ортофосфорная кислота с плотностью 1,68 г/см 3 Остальное до 100. Сопоставительный анализ показателей известного и предлагаемого реше ний. Сопоставительный анализ показывает, что шамотная футеровка двери в коксовой печи без покрытия выдерживает 6–8 месяцев работы, а затем приходится производить трудоемкую, до рогостоящую замену ее. Шамотная футеровка, защищенная предлагаемой титанохромовой обмазкой, выдерживает 14–16 месяцев работы. Предлагаемый состав был использован для покрытия шамотной футеровки двери большегрузной коксовой батареи № 2 ОАО "За порожкокс". После девяти месяцев эксплуа тации двери с нанесенным покрытием видимых изменений первона 2 14680 25оС и на ней была заменена металлическая рамка. После 12 месяцев эксплуа тации двери с защитным покрытием ТХО шамотная футеровка имела небольшие сколы вдоль шамотного кирпича. После этого дверь проработала еще 4 месяца. Таким образом суммарное время эксплуа тации шамотной футеровки с защитным покрытием ТХО составило 16 месяцев, что в два раза превышает средний срок службы незащи щенной шамотной футеровки и свидетельствует о большой эффективности предлагаемой титанохромовой обмазки. чальных линейных размеров и формы шамотной футеровки не обнаружено, что свидетельствует о большой эффективности предлагаемого технического реше ния. Шамотная футеровка без нанесенного покрытия уже на 3–4 месяце работы имеет разрушения в области больших температур ных напряжений. Края шамотного кирпича закругляются. Имеются сколы и выкраши вание шамотной футеровки. После 9 месяцев работы шамотной футеровки с обмазкой ТХО дверь была охлаждена до Таблица 1 Компонентный состав ингредиентов, используемых для получения жаростойких и жаропрочных покрытий и их стойкость в условиях реакционно-восстановительной атмосфе ры при контакте с коксующимся углем №№ п/п Состав обмазки Кол-во коксований Степень стойкости 1 2 3 Cr2O3 (100%) TiO2 (100%) Cr2O3 + TiN (50%) (50%) Cr2O3 + TiО2 (19%) (38%) 8 8 8 – 0 0 8 + 4 + – высокая стойкость (> 14 месяцев); 0 – хо рошая стойкость (до 12 месяцев); - – слабая стойкость (покрытие быстро разрушается и теряет свои защитные свойства (менее 8 месяцев). Таблица 2 Зависимость срока службы покрытия от его компонентного состава № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Содерж ание ингредиентов в составе, % мас. оксид трехвалентного диоксид титана ортофосфорная кихрома слота с плотностью 1,68 г/см3 5 10 13 15 19 21 25 28 30 42 49 38 32 25 38 28 25 24 20 14 36 52 55 60 43 51 50 47 50 44 Показатель Срок службы покрытия (мес.) 10 11 14 16 16 12 13 12 10 9 Таблица 3 Температура, оС Показатель Состав Без покрытия предлагаемый 650–950оС Срок службы шамотной футеровки двери (мес.) известный (прототип) 14–16 6–8 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3 6–8