Вогнетрив на вуглецевій зв`язці, що містить шпінель

Винахід стосується вогнетривкої промисловості, а саме виробництва вогнетривів для футеровки сталеплавильних, сталерозливних та інших металур гійних агрегатів. Відомим є вогнетрив на вуглецевій зв'язці (Патент США №4306030, кл. C04B35/04, 1981), що містить шпінель і має такий склад, мас.%: Алюмомагнезіальна шпінель зі співвідношенням Mg2O і Al 2O3 28 : 72мас.% 77 - 80 Намертвовипалений магнезит 5 Вуглецьвмісний матеріал, переважно графіт 15 Органічне зв'язуюче 6 Відомим є вуглецьвмісний вогнетрив з меншим вмістом алюмомагнезіальної шпінели в шихті, мас.%: Алюмомагнезіальна шпінель 65 - 75 Периклаз 15 - 25 Графіт 10 - 15 Органічне зв'язуюче 4-7 При цьому використовують магнезіальну шпінель у вигляді плавленого матеріалу, який був одержаний плавкою "на блок" і має масове співвідношення MgO : Al2O 3 33 : 67 - 58 : 42 (Патент РФ №2040507, кл. C04B35/04, заявл. 22.06.92). Недоліком відомих технічних рішень є невисока стійкість до окислення і уповільнене спікання робочого шару вогнетривів. Внаслідок цього після зневуглецювання він під час служби порівняно легко руйнується металом і шлаком. Найбільш близьким за складом до запропонованого вогнетриву на вуглецевій зв'язці, що містить шпінель, є вогнетрив (Патент РФ №2068823, кл. C04B35/04, заявл. 15.02.96), який готують з шихти такого складу, мас.%: Матеріал, що містить шпінель 42 - 75 Периклазвмісний компонент 15 - 40 Вуглецьвмісний матеріал, оптимально графіт 10 - 18 Органічне зв'язуюче 4-8 При цьому як шпінельвмісний матеріал використовують алюмомагнезіальну шпінель, одержану з суміші глинозему та периклазу плавкою "на злив" з нестихіометрією по кисню. Останнє сприяє прискоренню спікання і, відповідно, більш швидкому зміцненню робочого шару вогнетриву після його зневуглецювання. Проте стійкість до окислення вказаного шпінельнопериклазовуглецевого вогнетриву є недостатньою, він порівняно легко зневуглецюється, робочий шар вогнетриву швидко просочується металом та шлаком, втрачає свою вогнетривкість і змивається або сколюється через різницю в коефіцієнтах термічного розширення реакційного шару та основи. У зв'язку з цим вказаний вогнетрив не цілком задовольняє сучасним вимогам служби металургійних агрегатів. Задача запропонованого технічного рішення полягає у підвищенні стійкості шпинельвмісного вогнетриву на вуглецевій зв'язці до окислення і роз'їдання металургійним шлаком. Для досягнення вказаного технічного ефекту запропоновано вогнетрив на вуглецевій зв'язці, який містить шпінель і включає алюмомагнезіальну шпінель у вигляді плавленого матеріалу, одержаного плавкою "на злив", периклазвмісний компонент, графіт кристалічний та органічне зв'язуюче, додатково містить антиокислювач - тонкодисперсний алюмінієво-магнієвий сплав з вмістом активних металів Mg і Al не менше як 99%, пасивований тонким кремнійорганічним покриттям, наприклад, поліетилсилоксановим, за такого співвідношення компонентів, мас.%: Алюмомагнезіальна шпінель 30 - 60 Периклаз випалений і/або плавлений 20 - 45 Графіт кристалічний 7 - 20 Органічне зв'язуюче 5-7 Зазначений антиокислювач 3-5 Молярне співвідношення алюмінію і магнію в алюмінієво-магнієвому сплаві становить переважно 1 : 1. Запропонований вогнетрив містить антиокислювач - тонкодисперсний алюмінієво-магнієвий сплав з вмістом активних металів Al і Mg не менше за 99%, пасивований кремнійорганічним, наприклад, поліетилсилоксановим покриттям. Через високу спорідненість до кисню і розвинену питому поверхню вказаний сплав ефективно знижує швидкість окислення вогнетриву під час служби. При цьому робочий шар вогнетриву після його зневуглецювання ущільнюється і зміцнюється без зниження його вогнетривкості за рахунок продуктів окислення сплаву - MgO і Mg Al2O 4, які утворюються в міжзерновому просторі. Ущільнений шар заважає дифузії кисню з робочого простору усередину вогнетриву і, таким чином, додатково підвищує його стійкість до окислення. Необхідна та достатня кількість добавки алюмінієво-магнієвого сплаву становить 3 - 5мас.%. Ефект захисту вуглецевої складової вогнетриву від окислення підвищується внаслідок збільшення у сплаві вмісту Mg. Поліпшений результат досягається у разі застосування алюмінієво-магнієвого сплаву з молярним співвідношенням 1 : 1. Це, мабуть, пов'язано з тим, що продуктом окислення такого сплаву є активна до спікання алюмомагнезіальна шпінель (MgAl2O4), яка в найбільшій мірі ущільнює та зміцнює робочий шар вогнетриву, і, внаслідок цього, підвищує його стійкість до шлакороз'їдання. Покриття тонкодисперсних порошків алюмінієво-магнієвого сплаву тонким (мікронної товщини) кремнійорганічним покриттям перед використанням їх у виробництві забезпечує додатковий ефект вибухобезпеку процесу виготовлення запропонованого вогнетриву. Введення ефективного антиокислювача до суміші шпінельвмісного вогнетриву дозволяє знизити нижню та верхню межі вмісту дорогої плавленої алюмомагнезіальної шпінели у вогнетривкій основі вогнетриву з поліпшенням його стійкості до шлакороз'їдання у порівнянні з відомими рішеннями. Приклади. Заявлене технічне рішення реалізується при використанні таких матеріалів: як алюмоманезіальна шпінель - матеріалу, що містить шпінель, одержаний плавкою "на злив" з вмістом Al2O 3 70 - 75%, MgO 30 - 25%; як периклаз - плавленого магнезиту з вмістом MgO 95% (ТУ 14 - 8 - 448 - 83), випалений магнезит з вмістом MgO 95%; графіту кристалічного (ГОСТ 4596 - 76); алюмінієво-магнієвих сплавів зі сумарним вмістом Mg і Al не менше як 99% і молярним співвідношенням Mg : Al 1 : 3 та 1 : 1 (ГОСТ 5393 - 76), пасивованих кремнійорганічним (поліетилсилоксановим покриттям); як зв'язуючий - зв'язуючого фенольного порошкоподібного (ОСТ 6 - 05 - 141 - 78) у поєднанні з етиленгліколем (ГОСТ 19710 - 83). Виготовлення дослідних зразків здійснювали таким чином. Зернисті порошки шпінели та периклазу завантажували в лабораторний змішувач, перемішували їх з 2/3 етиленгліколю, додавали графіт та антиокислювач в працюючий змішувач, потім вводили тонкорозмелений периклаз і зв'язуюче фенольне порошкоподібне. Після цього вводили залишок (1/3) етиленгліколю, і перемішування продовжували до одержання гомогенної маси. Співвідношення компонентів маси наведено у табл.1. 3 приготованих мас формували зразки під тиском 150Н/мм 2. Спресовані зразки піддавали термообробці при 200°C. Потім зразки випалювали в коксовій засипці при 1000°C. Стійкість до окислення коксованих зразків оцінювали за глибиною зневуглецьованої зони після нагрівання у повітрі при 1300°C з витримкою 4 години. Високотемпературну міцність на вигин коксованих зразків визначали при 1400°C в окисному середовищі. Шлакороз'їдання оцінювали за величиною втрати маси зразків після обертання їх у розплаві металургійного шлаку з основністю (CaO/SiO2), 2,8 при 1600°C. Властивості зразків заявлених складів у порівнянні з прототипом наведено у табл.2. Як видно з даних табл.2, зразки, виготовлені згідно із заявленим рішенням, перевершують зразки, одержані за прототипам, по показниках стійкості до окислення, міцності після впливу окисного середовища і стійкості до впливу шлаку. Ви хід за заявлені межі масових частин антиокислювача призводить до погіршення показників основних технічних властивостей шпінельвмісного вогнетриву. Відмічені факти зумовлюють підвищену стійкість запропонованого шпінельвмісного вогнетриву у футерівці металургійних агрегатів.