Шихта для виготовлення основи складових плит шиберних затворів

Реферат: Шихта для виготовлення основи складових плит шиберних затворів включає зернисту складову на основі порошку обпаленого дуніту, дисперсну складову на основі порошку магнезійного мінералу та сполучну речовину. Зерниста складова містить лом форстеритових виробів, а як магнезійний мінерал дисперсної складової використано периклаз з вмістом МgО не менше 90 % та Fe2O3 не більше 2,5 %. UA 77592 U (12) UA 77592 U UA 77592 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до виробництва вогнетривів, що використовуються для виготовлення вогнетривких плит шиберних затворів сталерозливних агрегатів, зокрема для виготовлення основи складових плит шиберних затворів. У металургійних агрегатах розливання сталі і інших рідких металів (сталерозливальні ковші, кисневі конвертери, агрегати безперервного розливання металу та ін.) для регулювання струменя розплавленого металу при його розливанні широко використовуються затвори шиберного типу, що містять нерухому вогнетривку плиту з розливним отвором, суміщеним з випускним отвором металургійного агрегату, рухому вогнетривку плиту з розливним отвором, засоби переміщення рухомої плити відносно нерухомої плити для регулювання струменя рідкого металу шляхом регулювання взаємного перекриття розливних отворів в нерухомій та рухомій плитах. Такі затвори є загально відомими, широко використовуються в практиці, описані, наприклад, в патентах Російської Федерації № 2047421, МПК B22D 41/08, дата подання заявки 15.06.1992; № 2048260, МПК B22D 41/22, дата подання заявки 04.04.1994; № 2119406, МПК B22D 41/22, дата подання заявки 10.12.1997; № 2145534, МПК B22D 41/22, дата подання заявки 19.04.1994 та ін. Вогнетривкі плити є частиною затворів шиберного типу, яка найбільш зношується і найбільш відповідальна. Від здатності плит шиберного затвора виконувати свою функцію при розливанні металу залежить довговічність затвора, якість регулювання швидкості розливання металу і безпека процесу розливання. У зв'язку з швидким зносом вогнетривких плит шиберних затворів та необхідністю їх частої заміни актуальним є підвищення експлуатаційних характеристик плит та зниження собівартості їх виготовлення. Виконання плити цілісною з високостійкого вогнетривкого матеріалу для забезпечення необхідних експлуатаційних характеристик відчутно завищує собівартість виготовлення плити. Для зниження собівартості плит шиберних затворів їх виконують складовими - з основа плити і вкладиша, що виконані з різних матеріалів. Відомий склад шихти на основі спеченого магнезиту для виготовлення основи складової плити ПСП-96 для шиберних затворів сталерозливальних агрегатів, яка серійно випускається за ТУ У 322-7-00/90503-088-96, наприклад ПАТ "Пантелеймонівський вогнетривкий завод", Україна. Шихта включає зернисту складову, дисперсну складову та сполучну речовину. Зерниста складова містить спечений периклаз з вмістом МgО не менше 93 %, фракції 2-1 та 1-0 мм, дисперсна складова шихти - спечений периклаз з вмістом МgО не менше 88 %. Співвідношення складових шихти в вагових %: зерниста складова шихти - 65-75 (18-22 - фракція 2-1 мм, 48-52 фракція 1-0 мм), дисперсна складова шихти - 25-35, сполучна речовина - 3-5 понад 100. Загальними ознаками аналога та рішення, що заявляється, є: шихта для виготовлення основи складових плит шиберних затворів, що включає зернисту складову, дисперсну складову на основі магнезійного мінералу та сполучну речовину. Складові плити марки ПСП-96 пройшли промислові випробування в ковшах багатьох металургійних підприємств і показали себе на рівні аналогічних плит зарубіжних виробників магнезійних вогнетривів. Проте, необхідність дроблення та розсіву зернистої складової на дві фракції ускладнює технологію, збільшує витрати на енергоносії та завищує її собівартість вогнетриву. Як прототип вибрано склад шихти для виготовлення основи складової плити, що відомий за патентом України на корисну модель № 59951, МПК B22D 41/08, дата подання заявки 25.10.2010. Шихта включає зернисту складову в вигляді порошку дуніту фракції 3-0 мм, дисперсну складову у вигляді тонкомолотого магнезитового порошку фракції менше 0,063 мм, лігносульфонат технічний, як сполучну речовину. Співвідношення складових шихти в вагових %: зерниста складова шихти - 68-72, дисперсна складова шихти - 28-32. У змішувач завантажують зернистий порошок дуніту, зволожують 2/3 частинами лігносульфонату, перемішують. Потім вводять тонкомолотий магнезитовий порошок, перемішують, вводять залишок лігносульфонату і перемішують до отримання однорідної маси. Одержану масу пресують і отримують сирець основи складової плити. Виконують садку сирцю на пічний вагон і сушать в тунельних сушарках при температурі теплоносія, що надходить в сушило з температурою 80-120 °C і виходить з сушила з температурою 30-50 °C. Після сушіння виконують випалення сирцю основи плити у високотемпературних тунельних печах при температурі не менше 1570 °C. 1 UA 77592 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Загальними ознаками прототипу та рішення, що заявляється, є: шихта для виготовлення основи складових плит шиберних затворів, що включає зернисту складову на основі порошку обпаленого дуніту, дисперсну складову на основі порошку магнезійного мінералу та сполучну речовину. 2 Межа міцності при стиску вогнетриву за прототипом не перевищує 67,8 Н/мм . Пористість відкрита не менше 21,1 %. Крім того склад зернистої складової шихти (порошок дуніту - 100 %) підвищує собівартість вогнетриву, отриманого з такої шихти. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення шихти для виготовлення основи плит шиберних затворів, в якій за рахунок підбору компонентів шихти та їх співвідношення, забезпечується підвищення експлуатаційних характеристик при зниженні собівартості виготовлення вогнетриву. Поставлена задача вирішується тим, що в шихті для виготовлення основи складових плит шиберних затворів, яка включає зернисту складову на основі порошку обпаленого дуніту, дисперсну складову на основі порошку магнезійного мінералу та сполучну речовину, відповідно до корисної моделі, зерниста складова містить лом форстеритових виробів, при наступному співвідношенні компонентів, вагових %: дуніт обпалений - 80-84, лом форстеритових виробів 16-20, як магнезійний мінерал дисперсної складової використано периклаз з вмістом МgО не менше 90 % та Fe2O3 не більше 2,5 %, співвідношення складових шихти вибрано в межах, вагових %: зерниста складова шихти - 70-75, дисперсна складова шихти - 25-30, сполучна речовина - 3-5 понад 100. Зазначені ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі. Доцільно фракційний склад компонентів зернистої складової вибрати в межах 3-0 мм, а фракційний склад дисперсної складової менше 0,063 мм. Як сполучну речовину доцільно використати лігносульфонат технічний рідкий. Суттєві ознаки корисної моделі знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з результатом, що досягається. Так, відмітні ознаки корисної моделі (зерниста складова містить лом форстеритових виробів, при наступному співвідношенні компонентів, вагових %: дуніт обпалений - 80-84, лом форстеритових виробів - 16-20, як магнезійний мінерал дисперсної складової використано периклаз з вмістом МgО не менше 90 % та Fe2O3 не більше 2,5 %, співвідношення складових шихти вибрано в межах, вагових %: зерниста складова шихти - 70-75, дисперсна складова шихти - 25-30, сполучна речовина - 3-5 понад 100) спільно з істотними ознаками корисної моделі, загальними з прототипом, забезпечують підвищення експлуатаційних характеристик при зниженні собівартості виготовлення вогнетриву. Це пояснюється наступним. Вибір компонентів зернистої складової шихти та їх співвідношення, використання периклазу з змістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 % для приготування дисперсної складової шихти, а також вибір зазначених співвідношень складових шихти, забезпечують підвищення експлуатаційних характеристик вогнетриву (підвищення межі міцності при стиску та зниження відкритої пористості вогнетриву). Головним фактором зниження собівартості вогнетриву є введення в склад зернистої складової шихти лому форстеритових виробів (16-20 вагових %), як більш дешевої сировини в порівнянні з дунітом обпаленим. Підвищення вмісту МgО та зниження вмісту Fe2O3 в периклазі дисперсної складової шихти дозволяє знизити кількість магнезіофериту (MgFe2O4) і вільного оксиду кремнію (SiO2) в готових виробах після випалу. Магнезіоферит (MgFe2O4) є більш легкоплавкою сполукою в порівнянні з форстеритом (2MgO*SiO2) - температура плавлення магнезіофериту 1400 °C, форстериту 1860 °C. Наявність вільного оксиду кремнію (SiO2) в готових форстеритових виробах небажано, так як його вміст знижує щільність і підвищує пористість вогнетривких виробів. Враховуючи складний характер фізико-хімічних перетворень, що відбуваються в процесі підготовки вихідних матеріалів, одержання шихти і випалювання вогнетриву зазначений причинно-наслідковий зв'язок визначений експериментальним шляхом. Нижче приводиться докладний опис шихти для виготовлення основи складових плит шиберних затворів, технології виготовлення вогнетриву і конкретні приклади з характеристиками вогнетриву, що обумовлюють його експлуатаційні характеристики. Склад шихти. Шихта для виготовлення основи складових плит шиберних затворів включає зернисту складову на основі порошку обпаленого дуніту, дисперсну складову на основі порошку магнезійного мінералу та сполучну речовину. 2 UA 77592 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Зерниста складова містить дуніт обпалений та лом форстеритових виробів, при наступному співвідношенні компонентів, в вагових %: дуніт обпалений - 80-84, лом форстеритових виробів 16-20. Фракційний склад компонентів становить 3-0 мм. Дисперсна складова шихти представлена периклазом з вмістом МgО не менше 90 % та Fe2O3 не більше 2,5 %. Фракційний склад дисперсної складової менше 0,063 мм. як сполучну речовину використано лігносульфонат технічний рідкий. Співвідношення складових шихти вибрано в межах, вагових %: зерниста складова шихти 70-75, дисперсна складова шихти - 25-30, лігносульфонат технічний рідкий -3-5 понад 100. Підготовка вихідних матеріалів. Для одержання зернистої складової змішують дуніт обпалений з ломом форстеритових виробів в заданому співвідношенні, подрібнюють на розмельному устаткуванні (послідовно в щоковій дробарці, наприклад СМ-741, бігуні сухого помелу типу "ЕШ-Верке" і в валковій дробарці, наприклад Г80 × 50), розділяють по фракціях на вібраційному ситі з виділенням фракцій 3-0 мм. Для одержання дисперсної складової периклаз з вмістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 % подрібнюють в турбомлині до фракції менше 0,063 мм. Вміст фракції менше 0,063 мм в отриманому порошку повинен бути не менше 93 %. Приготування шихти. Приготування шихти виконують шляхом перемішування її складових в заданому співвідношенні в змішувачах періодичної дії. В процесі перемішування почергово завантажують компоненти зернистої складової (дуніт обпалений, лом форстеритових виробів), частину (1/2) лігносульфонату технічного, далі завантажують дисперсну складову шихти (порошок периклазу з вмістом МgО більше 90 % і Fe2O3 менше 2,5 %), частину лігносульфонату технічного, що залишилася. Перемішування виконують за допомогою відомих змішувачів протягом 7-10 хвилин до одержання однорідної маси. Виготовлення основи складової плити шиберного затвора. Виготовлення основи складової плити включає операції пресування основи, садку сирцю на пічні вагони, сушіння і випал виробів. Пресування основи складової плити шиберного затвора виконують на пресах, наприклад, 3 типу СМ-1085. Удавана щільність сирцю повинна бути не менше 2,70 г/см . Садку сирцю на пічні вагони виконують вручну за заданою схемою. У процесі садки виконують відбраковування виробів. Сушіння сирцю виконують у тунельних сушилах при температурі 80-120 °C. Висушені вироби піддають контролю по зовнішньому вигляду. Далі вироби направляють на випал. Випал виробів виконують у тунельних печах при температурі 1650-1670 °C протягом однієї години. Технологічні процеси пресування, садки, сушіння і випалу виробів широко відомі й освоєні у виробництві вогнетривів. Після випалу одержують основу складової плити шиберного затвора з наступними характеристиками: пористість відкрита 17,7-20,1 %, межа міцності при стиску 68,82 86,9 Н/мм . Нижче в табличній формі наведені практичні приклади складів шихти і характеристики отриманих вогнетривів із співвідношенням компонентів у межах суті корисної моделі. Таблиця № прикладу Зерниста складова, в Дуніт обпалений вагових % Лом форстеритових виробів Дисперсна складова, в Периклаз з вмістом МgО більше 90 % і вагових % Fe2O3 менше 2,5 % Вміст зернистої складової в шихті, вагових % Вміст дисперсної складової в шихті, вагових % Лігносульфонат технічний рідкий, понад 100 вагових % 2 Характеристики Межа міцності при стиску, Н/мм виробу за Пористість відкрита, % рішенням, що Собівартість в порівнянні з прототипом, % заявляється 2 Характеристики Межа міцності при стиску, Н/мм виробу за Пористість відкрита, % прототипом Собівартість, % 3 1 80 20 2 82 18 3 84 16 100 100 100 70,0 30,0 3,0 68,8 20,1 72,0 28,0 4,0 75,3 19,7 75,0 25,0 5,0 86,9 17,7 98-99 67,8 21,1 100 UA 77592 U 5 З таблиці видно, що експлуатаційні характеристики вогнетривів, отриманих із шихти, що заявляється, перевищують відповідні характеристики вогнетривів за прототипом. Так, межа міцності при тиску більше на 2-28 %, пористість відкрита менше на 5-15 % в порівнянні з вогнетривом за прототипом. При цьому собівартість вогнетривів, отриманих із шихти, що заявляється, складає 98-99 % собівартості вогнетривів за прототипом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Шихта для виготовлення основи складових плит шиберних затворів, що включає зернисту складову на основі порошку обпаленого дуніту, дисперсну складову на основі порошку магнезійного мінералу та сполучну речовину, яка відрізняється тим, що зерниста складова містить лом форстеритових виробів, при наступному співвідношенні компонентів, вагових %: дуніт обпалений 80,0-83,3 лом форстеритових виробів 16,7-20,0, як магнезійний мінерал дисперсної складової використано периклаз з вмістом МgО не менше 90 % та Fe2O3 не більше 2,5 %, співвідношення складових шихти вибрано в межах, вагових %: зерниста складова шихти 70-75 дисперсна складова шихти 25-30 сполучна речовина 3-5 понад 100. 2. Шихта за п. 1, яка відрізняється тим, що фракційний склад компонентів зернистої складової становить 3-0 мм, фракційний склад дисперсної складової менше 0,063 мм. 3. Шихта за п. 1, яка відрізняється тим, що як сполучну речовину використано лігносульфонат технічний рідкий. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4