Шихта для отримання легковагого вогнетриву

Реферат: Винахід належить до хімічної галузі промисловості, а саме виготовлення легковагих вогнетривів, які використовують для теплоізоляції промислових печей та інших теплових агрегатів. Шихта містить, мас. %: глинозем технічний із вмістом -Аl2О3 85-95 % - 15-30, глинозем технічний тонкомелений із дисперсністю 10 мкм із вмістом -Аl2О3 25-30 % - 15-30, гексаалюмінаткальцієвий заповнювач фракції менше 1 мм - 30-50, кокс - 5-25. Застосування винаходу забезпечує створення міцних теплоізоляційних виробів зі зниженою теплопровідністю. UA 113987 C2 (12) UA 113987 C2 UA 113987 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід стосується вогнетривкої галузі промисловості та може використовуватися для виготовлення легковагих вогнетривів, що застосовуються як теплоізоляція промислових печей та інших теплових агрегатів, що працюють при температурах понад 1500 °C, у тому числі у відновлюваних середовищах. Вогнетривкі легковагові вироби широко застосовуються у металургії, енергетиці та нафтохімічній промисловості. Відомо про шихту для виготовлення легковагого вогнетривкого матеріалу, яка містить корундовий шамот з водопоглиненням 15-25 % фракції 0,5-3 мм - 36-43 %, фракції менше 0,5 мм - 14-20 %, глинозем фракції менше 10 мкм - 14-23 % та кокс пековий - 20-30 % (Авторське свідоцтво СРСР № 1060596, МКВ С04В 33/22 від 15.12.83). Недоліком цього складу є те, що вироби, які отримують, мають підвищені уявну щільність і теплопровідність, що обмежує коло застосування таких виробів. Найбільш близьким до винаходу, що пропонується, за технічною суттю та результатом, який досягається, є шихта для отримання легковагого вогнетриву, яка містить глинозем технічний із вмістом -Аl2О3 85-95 % - 57-75 %, глинозем технічний тонкомелений із дисперсністю 10 мкм із вмістом -Аl2О3 25-30 % - 8-10 %, крейду - 5-7 % та кокс пековий - 10-28 % (Авторське свідоцтво 3 СРСР № 620458, МКВ С04В 35/10 від 25.08.78). Вироби мають уявну щільність 0,9-1,2 г/см та 2 границю міцності при стисненні 4,5-12,0 Н/мм . Вадою зазначеного складу є те, що застосування пекового коксу фракції 2-0 мм як пороутворювача спричиняє утворення великих пор із розміром до 2 мм, що негативно відбивається на теплоізоляційних властивостях матеріалу при підвищенні температури. Також при термообробці виробів крейда розкладається, що призводить до утворення внутрішніх напруг та знеміцнення вогнетривкого матеріалу. В основу винаходу поставлено задачу створення шихти для отримання легковагого вогнетриву, у якій введення як кальцієвмісного компонента гексаалюмінаткальцієвого заповнювача фракції менше 1 мм забезпечує підвищення міцності та зменшення теплопровідності у широкому діапазоні температур, внаслідок чого підвищується стійкість футерівки та заощаджуються енергоресурси у виробничому процесі. Задача, що поставлена, вирішується тим, що шихта для отримання легковагого вогнетриву, яка містить глинозем технічний із вмістом -Аl2О3 85-95 %, глинозем технічний тонкомелений із дисперсністю 10 мкм із вмістом -Аl2О3 25-30 %, кальцієвмісний компонент та кокс, відповідно до винаходу, як кальцієвмісний компонент вона містить гексаалюмінаткальцієвий заповнювач фракції менше 1 мм при наступному співвідношенні компонентів, % мас.: глинозем технічний із вмістом Аl2О3 85-95 % 15-30 глинозем технічний тонкомелений із дисперсністю 10 мкм із вмістом 15-30 -Аl2О3 25-30 % гексаалюмінаткальцієвий заповнювач фракції менше 1 мм 30-50 кокс 5-25. Суттєвою відміною є те, що введення як кальцієвмісного компонента гексаалюмінаткальцієвого заповнювача фракції менше 1 мм дозволяє створити у матеріалі структуру з меншим переважним розміром пор. Переважний розмір пор у матеріалі, що отримано за винаходом, який пропонується, складає приблизно 0,1 мм, що у майже 20 разів менше, ніж у прототипі. Мікропори забезпечують ефективний опір розповсюдженню теплового потоку в матеріалі та особливо при підвищенні температури, коли зростає радіаційна складова теплопровідності. Також при термообробці виробів з шихти, в якій введено як кальцієвмісний компонент гексаалюмінаткальцієвий заповнювач замість крейди, в структурі вогнетривкого матеріалу не утворюються внутрішні напруги внаслідок розкладу та вогнетривкий матеріал після випалу має більшу міцність. У ПАТ "УКРНДІВ ІМЕНІ А.С. БЕРЕЖНОГО" з шихти, яку запропоновано, було виготовлено зразки наступним чином: Із вихідних компонентів у кількостях, які задано, готували масу для формування. Методом напівсухого пресування оформлювали вироби, потім їх висушували та обпалювали при температурі 1580 °C. Аналогічним способом було отримано зразки позамежних складів і за прототипом. Запропонований винахід ілюструється прикладами, які наведено у таблиці. З наведених у таблиці експериментальних даних витікає, що зразки з найбільш високими показниками властивостей отримано зі складів 2-5. Використання коксу пекового і нафтового забезпечує отримання зразків з однаковими властивостями. 1 UA 113987 C2 5 10 При відхиленні за межі запропонованого вмісту компонентів зменшується міцність та підвищується теплопровідність зразків, яка з ростом середньої температури збільшується на 9,0-13,8 %. Введення гексаалюмінаткальцієвого заповнювача фракції більше 1 мм призводить до зменшення міцності в 3,7-3,8 разу, а теплопровідність зростає з температурою на 3,8-12,5 %. У порівнянні з прототипом зразки з шихти для отримання легковагого вогнетриву, яка запропонована, у 2,2-2,4 разу міцніші, а теплопровідність у 1,5-1,6 разу менша, при цьому теплопровідність матеріалу з ростом температури практично не змінюється. Таким чином, дана шихта для отримання легковагого вогнетриву дозволяє отримувати вогнетривкі легковагові вироби з високими характеристиками міцності та низькою теплопровідністю у широкому діапазоні температур, що дозволить широко застосовувати такі вогнетриви як ефективну теплову ізоляцію. Виробництво вогнетривких виробів із шихти, яку заявлено, забезпечить підвищення міцності та надійності футерівки, дозволить суттєво зменшити теплові втрати крізь футерівку печей та інших теплових агрегатів. Таблиця Шихта для отримання легковагого вогнетриву та властивості виробів з неї Найменування показника Вміст компонентів, % мас: Глинозем технічний із вмістом -Аl2О3 85-95 % Глинозем технічний тонкомелений із дисперсністю 10 мкм із вмістом -Аl2О3 25-30 % Кальцієвмісний компонент: крейда мікропористий гексаалюмінаткальцієвий заповнювач фракції менше 1 мм мікропористий гексаалюмінаткальцієвий заповнювач фракції більше 1 мм Кокс: пековий нафтовий Показники властивостей: 3 Уявна щільність, г/см Межа міцності при 2 стисненні, Н/мм Теплопровідність, Вт/(мK), при tcep, °C: 350 650 3 4 5 запропоновані Приклади 6 7 1 прототип 2 8 9 позамежні 10 11 66 15 22,5 22,5 30 14 31 14 31 15 30 9 30 22,5 22,5 15 31 14 31 14 30 15 6 30 40 40 50 29 51 29 51 30 50 19 25 15 15 5 26 4 26 4 25 5 1,24 1,17 1,15 1,16 1,14 1,14 1,28 1,12 1,08 1,14 1,12 6,1 14,5 13,9 14,1 13,6 7,2 3,4 3,2 3,9 3,6 0,71 0,80 0,47 0,46 0,46 0,45 0,50 0,61 0,49 0,47 0,47 0,45 0,58 0,67 0,49 0,56 0,48 0,54 0,50 0,55 0,50 0,52 6,2 15 Виготовлення вогнетривких легковагових виробів з нової шихти планується на дослідному виробництві ПАТ "УКРНДІВ ІМЕНІ А.С. БЕРЕЖНОГО" з 2015 р. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Шихта для отримання легковагого вогнетриву, яка містить глинозем технічний із вмістом -Аl2О3 85-95 %, глинозем технічний тонкомелений із дисперсністю 10 мкм із вмістом -Аl2О3 25-30 %, 2 UA 113987 C2 кальцієвмісний компонент та кокс, яка відрізняється тим, що як кальцієвмісний компонент вона містить гексаалюмінаткальцієвий заповнювач фракції менше 1 мм, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глинозем технічний із вмістом 15-30 Аl2О3 85-95 % глинозем технічний тонкомелений із 15-30 дисперсністю 10 мкм із вмістом Аl2О3 25-30 % гексаалюмінаткальцієвий 30-50 заповнювач фракції менше 1 мм кокс 5-25. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3