Плавлений шпінельвмісний матеріал

Изобретение относится к области производства огнеупорных материалов и может быть использовано для изготовления высококачественных шпинельсодержащих огнеупоров для футеровки тепловых агрегатов. Известен плавленолитой материал, основными фазами которого являются периклаз, хромит и магнезиальная шпинель, содержащий преимущественно, мас.%: 53 -59 MgO, 16-24 Сr2О3, 9-13 FeO или Fe2O 3, 6-15 AI2O 3, 1-3 SiO2, 0,2 - 1,5 СаО, 0-2 TiO 2 и 0-1 F 2 [Патент США №4657878. кл. С 04 В 35/04, опублик. 1987]. Недостатком известного технического решения являются большие энергетические затраты на получение плавленолитого продукта. Изделия, изготовленные с применением данного материала, имеют недостаточную износоустойчивость в тяжелых условиях службы из-за образующейся проницаемой структуры огнеупоров. Наиболее близким по составу к предлагаемому техническому решению является плавленый огнеупорный материал, основными кристаллическими фазами которого являются периклаз и магнезиальная шпинель, содержащий, мас.%: 45-78 MgO, 0-30 Сr2О3,0-35 AI2O3 , 0-17 FeO + Fe2O3, 7% после его нагрева происходит нарушение структурного каркаса огнеупора. Пример 1. Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема с химически обогащенным оксидом магния при заданных режимах плавки, скорости разливки и кристаллизации расплава следующего химического состава, мас.%: Аl2О 3 50,0 МgО 49,5 SiO2 0,1 СаО 0,2 Fe2O3 0,2 Степень спекания материала составляла 0,05, необратимый объемный рост - 0,5%. Кажущаяся плотность - 3,48 г/см 3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 40 - 300 мкм. Удельный расход электроэнергии составил 1900 кВт/ч. С применением данного материала приготовлены шихты двух разновидностей шпинельсодержащих огнеупоров (мас.%), представленные в таблице. Из шихт изготовлены образцы периклазошпинельных (ши хта 1) и шпинельнопериклазоуглеродистых (шихта II) изделий диаметром 40 и высотой 50мм при удельном давлении прессования 150 Н/мм 2. После обжига образцов из шихты I при температуре 1650°С прочность на сжатие составила 78 Н/мм 2, открытая пористость - 13,0%. После термообработки образцов из шихты II при температуре 200°С прочность на сжатие при 1400°С составила 23,1 Н/мм 2, открытая пористость 4,0%. Пример 2. Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема с зернистым каустизированным магнезиальным продуктом при заданных режимах плавки, скорости разливки и кристаллизации расплава следующего химического состава, мас.%: АІ 2О 3 60,0 MgO 37 SiO2 0,8 СаО 1,1 Fe2O3 1,1 Степень спекания материала составляла 0,35, необратимый объемный рост - 4,0%. Кажущаяся плотность - 3,45 г/см 3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 35 - 350 мкм. Удельный расход электроэнергии составил 1850 кВт/ч. Шихты и образцы изделий были изготовлены аналогично примеру 1. Прочность на сжатие образцов периклазошпинельных изделий (шихта I) составила 83,0 Н/мм 2, открытая пористость - 12,5%. Прочность на сжатие при 1400°С образцов шпинельнопериклазоуглеродистых изделий (шихта II) составила 19,8 Н/мм 2, открытая пористость - 4,3%. Пример 3. Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема с каустическим магнезитом при заданных режимах плавки, скорости разливки и кристаллизации расплава следующего химического состава, мас.%: АІ 2О 3 70,0 MgO 24,5 SiO2 1,5 СаО 2,0 Fe2O3 2,0 Степень спекания материала составила 0,85, необратимый объемный рост - 7,0%. Кажущаяся плотность 3,38 г/см 3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 45 - 370 мкм. Удельный расход электроэнергии составил 1800 кВт/ч. Шихты и образцы изделий были изготовлены аналогично примеру 1. Прочность на сжатие образцов периклазошпинельных изделий (шихта I) составила 76,5 Н/мм 2, открытая пористость 13,4%. Прочность на сжатие при 1400°С образцов шпинельнопериклазоуглеродистых изделий (шихта II) составила 20,0 Н/мм 2, открытая пористость - 4,8%. Пример 4 (прототип). Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема и химически чистого оксида магния по режиму "hum and scum" следующего химического состава, мас.%: MgO 73,5 AI 2O 3 14,5 FeO + Fe 2 O3 8,2 SiO2 1,5 СаО 0,5 ТiO2 1 ,3 F2 0,5 Степень спекания материала составляла 0,01, необратимый объемный рост 0,0%. Кажущаяся плотность 3,50 г/см 3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 50 - 400 мкм. Удельный расход электроэнергии составил 2300 кВт/ч. Шихты и образцы изделий были изготовлены аналогично примеру №1. Прочность на сжатие образцов периклазошпинельных изделий (шихта I) составляла 55 Н/мм 2, открытая пористость - 16,2%. Прочность на сжатие при 1400°С образцов шпинельнопериклазоуглеродистых изделий (шихта II) составила 11,5 Н/мм 2, открытая пористость - 5,8%. Из приведенных примеров следует, что при получении предлагаемого плавленого шпинельсодержащего материала расходуется электроэнергии на 19,5% меньше по сравнению с прототипом. Кроме этого, шпинельсодержащие изделия, изготовленные с применением заявляемого материала, имеют более высокие показатели прочности на сжатие и открытой пористости по сравнению с огнеупорами, изготовленными с прототипом. Следовательно, изделия с предлагаемым материалом будут иметь более высокую износостойкость в службе.