Торкрет-маса для футеровки металургійних агрегатів

Торкрет-маса для металургійних агрегатів, що містить в собі вуглецеве паливо та порошкоподібний вогнетривкий наповнювач, що має в своєму складі вапно, яка відрізняється тим, що вона як вогнетривкий наповнювач містить суміш вапняного 38949 - наявність вуглецевого палива; - наявність порошкоподібного вогнетривкого наповнювача; - наявність вапна у складі вогнетривкого наповнювача. Відрізняючими від прототипу суттєвими ознаками винаходу є: - наявність у складі вогнетривкого наповнювача суміші вапняного порошку зі сплавом оксидів алюмінію, кремнію та кальцію; - верхній рівень наявності вогнетривкого наповнювача - 45%; - нижній рівень наявності вогнетривкого наповнювача - 12%; - у вогнетривкому наповнювачі маса вапняного порошку в 3-10 разів більша, ніж маса сплаву оксидів алюмінію, кремнію та кальцію; - у сплаві оксидів маса оксидів алюмінію в 5-9 разів менша, ніж маса оксидів кремнію та кальцію; - у сплаві оксидів маса оксидів кремнію знаходиться з масою оксидів кальцію у співвідношенні 0,8-2,0. Перераховані вище суттєві ознаки є необхідними та достатніми для усіх випадків, на які поширюється область застосування винаходу. Між суттєвими ознаками та технічним наслідком - підвищенням шлакостійкості торкретування без втрати термостійкості, яка власна вапну - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним. Під час факельного торкретування вуглецеве паливо згоряє в потоці кисню та утворює в порожнині металургійного агрегату, наприклад, кисневого конвертора, температуру 1600-1900°С, при якій частинки вогнетривкого наповнювача переходять у інший стан. Частинки вапна, потрапляючи на поверхню футеровки, набувають слабких пластичних властивостей, які є недостатніми для активного спікання та побудови міцного каркасу торкетпокриття, але достатні для розчинення вапна у рідкій фазі. Частинки сплаву оксидів алюмінію, кремнію та кальцію при цій температурі переходять у рідкий стан та заповнюють проміжок між частинками вапна. Вапно починає розчинятися у цій рідкій фазі, внаслідок чого утворюється двокальцієвий силікат з температурами початку плавлення 2050°С та температурою конгруентного плавлення - 2130°С (див. довідник «Диаграммы состояния силикатных систем» Вип. 1. Вид. «Наука», М- Л., 1965, С.48-55). Такі температури не досягаються під час горіння вуглецевого палива в а тмосфері кисню всередині металургійного агрегату. В'язкість рідкої фази швидко зростає і вона затвердіває. Таким чином формується щільний, міцний моноліт дрібнокристалічної будови, який має високу шлакостійкість без втрати термостійкості у металургійних агрегатах, особливо в кисневих конверторах. Зміст та співвідношення компонентів у сплаві визначається якнайменшою температурою розплавлення (ліквідус) сплаву до початку розчинення частинок вапна, та якнайбільшою температурою початку плавлення (солідус) після їх розчинення з формуванням в'язки з двокальцєвого силікату (ларніта). Співвідношення маси оксидів кремнію та кальцію: 0,8-2,0 обгрунтовується діаграмами поверхностей ліквідусу в системі Al2O 3-SiO2CaO (див. фіг. 490 та 491 у довіднику «Минералы», Т.1. Вип. 1. Вид. "Наука", М., 1974). У цьому діапазоні утворюється шпінель з найменшою температурою початку плавлення - 1266°С (евтектика). З діаграми плавкості цієї системи (фіг. 486) випливають наступні висновки. Якщо оксидів алюмінію менше, ніж 1/9 від суми мас оксидів кремнію та кальцію, то температура початку плавлення цієї системи різко зростає (див. ізотерму 1400°С для псевдоволастоніта та ранкініта), що погано діє на процес спікання системи. Якщо оксидів алюмінію більш, ніж 1/5 від суми мас оксидів кремнію та кальцію, то температура затвердівання системи після розчинення вапна у сплаві буде нижча, ніж найбільша температура у металургійному агрегаті (див. ізотерму 1900°С двокальцієвого сіліката) та торкрет-покриття буде стікати з поверхні торкретування. Характерною особливістю сплаву оксидів алюмінію, кремнію та кальцію є те, що він у складі, згідно з винаходом, розплавляється при низькій температурі - менше 1300°С, тому на початку процесу спікання вони постійно існують у рідкому стані з дуже малою в'язкістю. Тому процес спікання частинок вапна протікає у рідкій фазі, завдяки чому у плівці рідини на поверхні торкретування існує тиск у кілька десятків атмосфер. Внаслідок цього, торкрет-покриття, яке формується з цієї плівки, здобуває велику щільність - пористість покриття зніжується до 10% і може досягати 3%. При тому, чим менше в'язкість рідкій фази, тим більше щільність покриття. Друга особливість цього сплаву, це те, що при розчиненні в ньому оксиду кальцію вапна він дуже швидко перетворюється у вогнетривку зв'язку між нерозчиненою решткою частинок вапна. Двофазна (тверда та рідка) система існує достатній час для спікання щільного моноліту, але недостатній час для стікання торкрет-покриття з поверхні футеровки металургійного агрегату, тобто конвертору. Співвідношення маси вапняного порошку з масою сплаву оксидів алюмінію, кремнію та кальцію визначається практичними засобами. Якщо сплаву оксидів менше, ніж 1/10 від маси вапна у торкрет-масі, то рідкій фази недостатньо для формування міцного каркасу торкрет-покриття, пористість його підвищується, а шлакостійкість різко знижується. Якщо маса сплаву більш, ніж 1/3 від маси вапна, то торкрет-покриття має занадто багато в'язки і його шлакостійкість також знижується. Нижній (12%) та верхній (45%) рівні вуглецевого палива у торкрет-масі визначається температурою всередині металургійного агрегату при торкретуванні. Якщо на початку торкретування температура футеровки була малою, наприклад 8001000°С, то торкрет-маса мусить містити 45% вуглецевого палива. Якщо температура наприкінці тривалого (15-30 хвилин) торкретування піднялася до 1900-1950°С, то використовується торкрет-маса з теоретично найменшою місткістю вуглецевого палива - 12%. Таким чином, тільки сукупність відмінних ознак забезпечує досягнення поставленої технічної задачі. Приклад приготування торкрет-маси. Сплав оксидів алюмінію, кремнію та кальцію готували у електродуговій печі шляхом сплавлення технічного глинозему (вміст оксидів алюмінію – 2 38949 85-90%), піску (вміст оксидів кремнію – 90-95%) та вапна (вміст оксидів кальцію – 96-98%) у необхідній згідно з винаходом пропорції. Сплав та вапно дозували у співвідношенні 1:5 відповідно, суміш здрібнювали в кульковім млині до фракції менше 0,1 мм, після цього до суміші додавали антрацитовий пил (12-45%), фракційний склад якого менше 1 мм. Після цього торкрет-масу використовували для торкретування футеровки кисневого конвертора. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3