Вогнетривка маса для футерівки жолобів доменних печей

Вогнетривка маса для футерівки жолобів доменних печей, що містить глину вогнетривку, пек кам'яновугільний та вуглевмісний матеріал, яка відрізняється тим, що як вуглевмісний застосовано матеріал на основі ВІДХОДІВ графітацм електродного виробництва, що містить у своєму складі карбід кремнію та графіт при їх співвідношенні 1 (1,52,2), що введений до складу при такому співвідношенні компонентів, мас % глина вогнетривка 10-18 пек кам'яновугільний 10-18 вуглевмісний матеріал решта Винахід відноситься до чорної металурги, зокрема, до вогнетривких сумішей, що використовуються для футерівки жолобів доменних печей для зливу рідкого чавуну Відома вогнетривка набивна маса, що використовується для футерівок, працюючих у контакті з розплавами чавуну/1/ Вона містить у своєму складі компоненти, мас % глина вогнетривка 10-20 пек кам'яновугільний 10-20 відходи теплоізоляційної засипки на основі карбіду кремнію 14-56 відходи сіліцируючої засипки виробництва карбідкремнієвих нагрівачів на основі кварцового піску 14-56 Високий вміст кварцового піску і карбіду кремнію, що вноситься до складу жолобних мас відходами, забезпечує достатню вогнетривкість і механічну тривкість футерівки за робочих температур (1480°С), але потребує додаткових технологічних заходів для забезпечення потрібної пластичності жолобної маси за низьких температур протягом м виготовлення і набивки Пластичність цієї суміші досягається через додаткове здрібнення ВІДХОДІВ сіліцируючої засипки і використання м у вигляді дрібнодисперсного порошку з розміром часток менш за 0,006мм Останнє значно ускладнює процес усереднення маси і призводить до погіршення експлуатаційних властивостей покриття жолоба кокс 5-55 глина вогнетривка 15-30 пек кам'яновугільний 10-25 відходи графітацм електродного виробництва 5-55 Ця жолобна маса через високий вміст вуглевмісних матеріалів із жорсткою кристалічною структурою (особливо коксу) в період виготовлення і набивки також не має достатньої пластичності Останнє коригується додатковим збільшенням витрачання глини і пеку, що супроводжується зниженням вогнетривкості маси за робочих температур і загальним погіршенням експлуатаційних властивостей Крім того, наявність у складі жолобних мас /1, 2/ основного сировинного матеріалу - металургійного коксу значно підвищує їх загальну вартість Найбільш близькою до запропонованої за сукупністю ознак та досягнутому результату є вогнетривка маса для футерівки жолобів доменних печей 131, що містить, мас % кокс 5-45 глина вогнетривка 10-18 пек кам'яновугільний 10-18 відходи графітацм електродного виробництва 5-45 електрокорунд або карбід кремнію решта Відома вогнетривка маса для футерівки жолобів доменних печей /3/ за високим змістом коксу, електрокорунд у та/чи карбіду кремнію характеризується переважною більшістю складових з жорсткою кристалічною структурою, які не сприяють одер Відома також вогнетривка маса для футерівки жолобів доменних печей /2/, що містить, мас % СО Ю (О СЧ (О 62653 жанню гомогенної за структурою та пластичністю маси В період експлуатації така футерівка схильна до розмивання та окислення вуглевмісних інгредієнтів рідкими чавуном і шлаком, що проникають у створені порожнини Останнє характеризується зниженням експлуатаційних властивостей футерівки Вуглець у цю масу вноситься не тільки у складі ВІДХОДІВ, але й у вигляді основних сировинних матеріалів - коксу і карбіду кремнію, що збільшує КІЛЬКІСТЬ компонентів та вартість маси В основу винаходу поставлено задачу розробити склад вогнетривкої маси для футерівки жолобів доменних печей, в якій за рахунок оптимізацм структури вуглевмісного компоненту (співвідношення інгредієнтів з жорсткою і пластичною або аморфною кристалічною структурою), досягається підвищення пластичності сирої масі і, ВІДПОВІДНО, зниження питомої пористості набивки, що дозволить підвищити експлуатаційні властивості набивної футерівки за робочих температур та знизити собівартість маси Для вирішення поставленої задачі ВІДПОВІДНО винаходу у вогнетривкій масі для футерівки жолобів доменних печей, що містить глину вогнетривку, пек кам'яновугільний та вуглевмісний матеріал, як вуглевмісний застосовано матеріал на основі ВІДХОДІВ графітацм електродного виробництва, що містить у своєму складі карбід кремнію та графіт при їх співвідношенні 1 (1,5-2,2), що введений до складу при такому співвідношенні компонентів, мас % глина вогнетривка 10-18 пек кам'яновугільний 10-18 вуглевмісний матеріал решта Глина вогнетривка та пек кам'яновугільний, що взяті у тієї ж КІЛЬКОСТІ, виконують, як і у відомому складі /3/, роль в'яжучих речовин і надають футерівці протягом експлуатації необхідні тривкісні властивості У якості вуглевмісного матеріалу можуть бути застосовані відходи графітацм електродного виробництва (ВГ) при заданому співвідношенні вхідних до них карбіду кремнію і графіту, чи, за необхідністю коректування цього співвідношення, до них може бути доданий карбід кремнію, як у чистому виді, так і в складі інших виробничих ВІДХОДІВ ВІДХОДИ графітацм електродного виробництва (ВГ) є основним структуроутворюючим елементом футерівки жолобів і додають їй необхідний набір фізико-хімічних (удавана пористість, вогнетривкість) і механічних (пластичність при низьких і МІЦНІСТЬ при робочих температурах) властивостей Це поворотна шихта печей графітацм Вона являє собою механічну суміш здрібненого коксу, кварцового піску й обпилювань після термічної обробки при температурах більш за 2000°С, при яких відбуваються ХІМІЧНІ (відновлення кремнезему до карбіду кремнію, зневуглецювання обпилювань з утворенням деревного вугілля) і структурні (графітизація коксу) зміни м інгредієнтів У результаті зазначених процесів ВГ, крім кристалічного вуглецю, містять кристали графіту і карбіду кремнію Вміст останніх двох компонентів взаємозв'язаний і залежить від температурного режиму процесу При температурі більш за 2000°С СТІЙКІСТЬ карбідів знижується, а КІЛЬКІСТЬ графіту при цьому росте 3 огляду на структурні розходження цих компонентів, вони можуть забез печувати необхідні властивості жолобних мас тільки при визначеному їхньому співвідношенні Карбід кремнію характеризується твердою кристалічною структурою і ХІМІЧНОЮ СТІЙКІСТЮ при високих температурах У складі жолобних мас карбід кремнію виконує роль антиоксиданту Присутність цього компонента у складі жолобних мас також зміцнює футерівку жолоба (знижує ступінь зносу футерівки під дією струменів розплавлених чавуна і шлаку) і підвищує м вогнетривкість Структура графіту шарувата, складається з рівнобіжних рядів кристалічних сіток з ослабленим зв'язком між шарами Наявність графіту забезпечує пластичність сирої маси, необхідну для підвищення ЩІЛЬНОСТІ при м набиванні Задана в пропонованому технічному рішенні умова - відношення карбіду кремнію до графіту у складі вуглевмісного матеріалу, рівне 1 (1,5-2,2), забезпечує оптимальне співвідношення зміцнюючих і пластифіцюючих складових, при якому досягається необхідна сукупність технічних властивостей жолобних мас При цьому в процесі виготовлення маси на основі кристалічного вуглецю утворяться структурні одиниці, у яких присутні молекули карбіду кремнію і лусочки графіту ЗОВНІШНІЙ шар такого структурного вуглецевого пакета - графіт, що захищає поверхню від окислювання і додає футерівці фобизуючі властивості стосовно шлакометалевої емульсії Сукупність властивостей такої маси забезпечує рівномірний захист по всій площі поверхні жолоба, включаючи найбільш уразливу - зону зіткнення з шлаковим розплавом При співвідношенні в складі вуглевмісного матеріалу, застосовуваного для виготовлення набивної жолобної маси, карбіду кремнію до графіту, рівному 1 (2,2), КІЛЬКОСТІ карбіду кремнію, що виконує функцію антиоксиданту, буде недостатньо для запобігання окислювання вуглецевої складової, а надлишковий вміст графіту, у результаті ослаблення міжкристалічного зв'язку усередині вуглецевого пакета, у період випалу та експлуатації жолоба буде сприяти розмиванню футерівки потоками рідкого чавуну, що рухаються У сукупності це приведе до зниження СТІЙКОСТІ футерівки При оптимальному заданому співвідношенні карбіду кремнію і графіту у вуглевмісному матеріалі, запропонований склад технологічний при готуванні вогнетривкої набивної маси, рівномірно перемішується, трамбується при вібрації до щільного покриття і, при відсутності в м складі основних сировинних матеріалів, забезпечує високі експлуатаційні властивості футерівки жолобів доменних печей Приклад використання Склади запропонованої 62653 і відомої мас приведені в таблиці 1 Таблиця 1 Склади запропонованої і відомої жолобних мас Вихід за Інгредієнти межі 1 Глина вогнетривка 14 Пек кам'яновупльний 14 Вуглевмісний матеріал на основі ВІДХОДІВ графітацм електродно72 го виробництва, в т ч з заданим співвідношенням карбіду крем1 1,4 нію і графіту Кокс Карбід кремнію Склади 1-5 виготовили шляхом змішування попередньо роздрібнених і зволожених вихідних компонентів, глини вогнетривкої, пеку кам'яновугільного і графітизованих ВІДХОДІВ електродного виробництва з заданим співвідношенням карбіду кремнію і графіту При необхідності виконували коректування цього співвідношення додаванням до суміші металургійного карбіду кремнію Аналогічно й одночасно виготовлено масу 6 з використанням коксу і карбіду кремнію Відзначено підвищену технологічність на стадії виготовлення мас 2-4 вони легко перемішувалися до пластичного гомогенного стану та ущільнювалися при меншому ступені зволоження, ніж ІНШІ зраз Вміст в складі мас, мас % Вихід за Запропонована Відома межі 2 3 4 5 6 10 14 18 14 14 10 14 18 14 14 80 72 64 72 14 1 1,5 1 1,8 1 2,2 1 2,3 ЗО 28 ки З приготовлених сирих мас під тиском ЮМПа виготовлено зразки циліндричної форми діаметром і висотою 50мм (по 10 зразків для кожної серії ІСПИТІВ) Зразки сушили при температурі 110°С до постійної маси й обпалювали при температурі 1050°С Про експлуатаційні властивості жолобних мас судили по показниках відкритої пористості й удаваної ЩІЛЬНОСТІ (за ДСТ 2409-80), межі МІЦНОСТІ при стиску (за ДСТ 4071-80) і ступеня окислювання (по збитку маси зразка при випалі в окисному середовищі) Усереднені результати ІСПИТІВ жолобних мас приведені в таблиці 2 Таблиця 2 Результати ІСПИТІВ дослідної та відомої жолобних мас Показники Відкрита пористість, % Удавана ЩІЛЬНІСТЬ, r/cMd Межа міцності при стиску, кг/см^ Ступінь окислення, % 1 38,0 1,5 50 10,0 2 26,9 1,7 65 6,0 Результати ІСПИТІВ показують, що запропонована жолобна маса (суміші 2-4) за сукупністю показників значно перевищує технічні властивості прототипу, необхідні для забезпечення технологічності її виготовлення і СТІЙКОСТІ жолобів доменних печей при експлуатації Суміш 1 (зі зниженим вмістом графіту щодо заданих меж його співвідношення до карбіду кремнію) по всіх технічних характеристиках практично не відрізняється від прототипу, а суміш 5 (з підвищеним вмістом графіту щодо карбіду кремнію) характеризується низькою (на рівні прототипу) межею Комп'ютерна верстка Н Лисенко Склади мас (згідно таблиці 1) 3 4 26,4 26,4 1,7 1,8 68 66 4,0 4,0 5 26,4 1,8 48 4,0 6 41,2 1,3 45 10,5 МІЦНОСТІ на стиск Джерела інформації 1 Авт свид б СРСР №1502539 МКИ 4 С04В35/56от18 07 86 -Опубл в БИ -1989 -№31 Огнеупорная набивная масса 2 Авт свид б СРСР №814984 МКИ З С04В35/52 от 9 04 79 -Опубл в Б И -1981 -№11 Набивная огнеупорная масса 3 Авт свид б СРСР №1516481, МКИ 4 С04В35/56,35/10 от 8 07 85 - Опубл в Б И -1989 №30 - Огнеупорная масса для футеровки желобов доменных печей Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119