RU2167123C2 - Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор - Google Patents
Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167123C2 RU2167123C2 RU97118322/03A RU97118322A RU2167123C2 RU 2167123 C2 RU2167123 C2 RU 2167123C2 RU 97118322/03 A RU97118322/03 A RU 97118322/03A RU 97118322 A RU97118322 A RU 97118322A RU 2167123 C2 RU2167123 C2 RU 2167123C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spinel
- periclase
- less
- refractory
- fraction
- Prior art date
Links
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract description 28
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 abstract description 15
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZGOFOSYUUXVFEO-UHFFFAOYSA-N [Fe+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [Fe+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] ZGOFOSYUUXVFEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000003238 silicate melt Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к огнеупорной промышленности - к производству высокостойких огнеупоров для футеровки наиболее изнашиваемых участков тепловых агрегатов черной и цветной металлургии. Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор получен из массы, включающей зернистый периклаз фракции менее 3 мм - основа, 15-30 % мелкозернистой алюмомагниевой шпинели фракции менее 0,5 мм, 20-30 % дисперсной смеси периклаза с алюмомагниевой шпинелью фракции менее 0,063 мм, 4-18 % углеродсодержащего материала, 4-8 % органического связующего и 1-5% комбинированного антиоксиданта на основе порошка алюминия и алюмомагниевого сплава и порошка карбида кремния, взятых в соотношении 2: 1-1: 2. Образцы огнеупоров отличаются повышенной шлакоустойчивостью по отношению к шлакам низкоосновного характера - скорость растворения 0,2-0,3 мг/см2•c, пониженной окисляемостью и повышенным показателем термопрочности. 2 табл.
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству высокостойких углеродсодержащих огнеупоров для футеровки наиболее изнашиваемых участков тепловых агрегатов черной и цветной металлургии, в частности для кислородных конверторов, установок внепечной обработки стали, электросталеплавильных печей и агрегатов аргонокислородного рафинирования металлов.
Известен углеродсодержащий огнеупор, полученный из массы следующего состава, мас.%:
алюмомагниевая шпинель - 65 - 75
периклаз - 15 - 25
графит - 10 - 15
органическое связующее - 4 - 7
При этом алюмомагниевая шпинель в виде плавленого материала фр. < 3 мм имеет массовое соотношение MgO и Al2O3 от 33:67 до 58:42 и периклаз - в виде смеси спеченного и плавленного материала в соотношении (10:90) - (90:10) фр. менее 0,063 мм (патент Российской Федерации N 2040507, кл. 6 C 04 B 35/04, опубл. 27.07.96. Бюл. N 21).
алюмомагниевая шпинель - 65 - 75
периклаз - 15 - 25
графит - 10 - 15
органическое связующее - 4 - 7
При этом алюмомагниевая шпинель в виде плавленого материала фр. < 3 мм имеет массовое соотношение MgO и Al2O3 от 33:67 до 58:42 и периклаз - в виде смеси спеченного и плавленного материала в соотношении (10:90) - (90:10) фр. менее 0,063 мм (патент Российской Федерации N 2040507, кл. 6 C 04 B 35/04, опубл. 27.07.96. Бюл. N 21).
Недостатком известного технического решения является низкая шлакоустойчивость огнеупора из-за невысокого уплотнения и спекания керамических фаз при температурах службы, что объясняется малой активностью шпинели к спеканию, полученной плавкой на "блок".
Устойчивость к окислению такого огнеупора недостаточна, потому что образующаяся обезуглероженная рабочая зона имеет пористую структуру. В результате капиллярной пропитки она насыщается из плавильного пространства шлаком, который интенсивно взаимодействует с периклазом керамической связки с образованием легкоплавких соединений. Огнеупорность рабочей зоны изделий снижается, и она легко смывается вместе с керамическими зернами алюмомагниевой шпинели под эрозионным воздействием шлакометаллического расплава.
Также из уровня техники известен углеродсодержащий огнеупор, изготовленный из массы следующего состава, мас.%:
плавленная алюмомагниевая шпинель фр. < 3 мм, закристаллизованная при эвтектической температуре с нестехиометрией по кислороду - 42 - 75
периклазсодержащий компонент - 15 - 40
углеродсодержащий материал - 10 - 18
органическое связующее - 4 - 8
При этом периклазсодержащий компонент в виде фр. 1-0 и менее 0,063 мм имеет массовое соотношение (0:100)-(50:50) (Патент Российской Федерации N 2068823 кл. 6 C 04 B 35/04, опубл. 10.11.96, Бюл. N 31).
плавленная алюмомагниевая шпинель фр. < 3 мм, закристаллизованная при эвтектической температуре с нестехиометрией по кислороду - 42 - 75
периклазсодержащий компонент - 15 - 40
углеродсодержащий материал - 10 - 18
органическое связующее - 4 - 8
При этом периклазсодержащий компонент в виде фр. 1-0 и менее 0,063 мм имеет массовое соотношение (0:100)-(50:50) (Патент Российской Федерации N 2068823 кл. 6 C 04 B 35/04, опубл. 10.11.96, Бюл. N 31).
Указанная алюмомагниевая шпинель характеризуется чрезвычайно дефектной структурой, что предопределяет ее активное спекание при температурах выше 1400oC. Большая активность к спеканию шпинели, полученной плавкой на "слив", в сравнении со шпинелью, полученной плавкой на "блок", предопределяет более высокие термопрочностные свойства углеродсодержащих огнеупоров.
Наиболее близким по составу к предлагаемому углеродсодержащему огнеупору является углеродсодержащая огнеупорная масса по заявке DE 3344852 A1, C 04 B 35/68, опубл. 14.06.1984, 13 с. следующего состава, мас.%: 30-50 графита, 50-97 огнеупорного заполнителя и 1-10 по меньшей мере одного сплава металлов в порошкообразном виде, выбранного из группы сплавов Al-Mg, и Al-Mg-Cr, на 100 мас.ч. суммарного количества графита и огнеупорного заполнителя.
Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая шлакоустойчивость огнеупора к шлакам низкоосновного характера. При указанном соотношении компонентов в углеродсодержащем огнеупоре керамическая связка формируется, в основном, тонкодисперсным периклазом после выгорания углерода. Такая связка недостаточно развита и характеризуется высокой пористостью. При контакте со шлаком пористая периклазовая керамическая связка огнеупора интенсивно насыщается железистосиликатными расплавами. При растворении в шлаке периклазовой керамической связки зернистая шпинель легко вымывается под эрозионным воздействием шлакометаллического расплава, не реализуя в полной мере всех ценных характеристик, обусловленных предысторией ее получения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышение изностостойкости огнеупоров к шлакам низкоосновного характера, повышение термопрочностных свойств и снижение скорости окисления. Указанные свойства огнеупора достигаются за счет формирования в структуре огнеупора высокостойкой керамической связки на основе алюмомагниевой шпинели и комбинированного антиоксиданта.
Для решения поставленной задачи шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор изготавливают из массы, включающей зернистый периклаз фракции менее 3 мм, мелкозернистую алюмомагниевую шпинель фракции менее 0,5 мм, дисперсную смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью в соотношении (90:10)-(10:90), углеродсодержащий материал, органическое связующее и комбинированный антиоксидант - металлический пассивированный порошок алюминия или его сплав с магнием и порошок карбида кремния, взятые в соотношении (2:1)-(1:2),
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
зернистый периклаз фр. менее 3 мм - основа
мелкозернистая алюмомагниевая шпинель фр. менее 0,5 мм - 15 - 30
дисперсная смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью фр. менее 0,063 мм - 20 - 30
углеродсодержащий материал - 4-18
органическое связующее - 4-8
указанный комбинированный антиоксидант - 1-5
В огнеупоре предложенного состава выгорание углерода замедляется за счет действия комбинированного антиоксиданта и образования плотной газонепроницаемой керамической пленки, образующейся при спекании шпинели и периклаза в тонкомолотой составляющей.
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
зернистый периклаз фр. менее 3 мм - основа
мелкозернистая алюмомагниевая шпинель фр. менее 0,5 мм - 15 - 30
дисперсная смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью фр. менее 0,063 мм - 20 - 30
углеродсодержащий материал - 4-18
органическое связующее - 4-8
указанный комбинированный антиоксидант - 1-5
В огнеупоре предложенного состава выгорание углерода замедляется за счет действия комбинированного антиоксиданта и образования плотной газонепроницаемой керамической пленки, образующейся при спекании шпинели и периклаза в тонкомолотой составляющей.
При относительно низких температурах 400-700oC уменьшение термоокисления углеродистой связки достигается за счет окисления бескислородных компонентов.
С повышением температуры более 1000oC начинает окисляться карбид кремния и пассивированный алюминий и образуется плотная газонепроницаемая керамическая пленка, предотвращающая проникновение газов и шлакометаллического расплава вглубь огнеупора.
Комбинированый антиоксидант, в состав которого входит карбид кремния, выполняя основную функцию, проявляет новое качество, а именно за счет образования двуокиси кремния инициирует муллитообразование и форстеритообразование, сопровождающееся заполнением пор и уплотнением углеродистокерамической связки.
Активная к спеканию дисперсная смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью компенсирует при высоких температурах объемные изменения, которые характерны для шпинели. Это предопределяет уплотнение формируемого черепка без существенных его изменений. Огнеупоры в процессе службы не скалываются и не шелушатся.
Выбор и комбинирование антиоксидантов производили в зависимости от назначения огнеупора и конкретных условий службы. В качестве критериев использовали сродство антиоксидантов к кислороду, окисляемость и шлакоустойчивость шпинельнопериклазоуглеродистых образцов.
Примеры.
Приготовление масс, в т.ч. массы по прототипу, осуществляли смешиванием компонентов в соотношениях, указанных в табл. 1, в лабораторном бегунковом смесителе по обычно принятой технологии, предусматривающей подачу части связующего на предварительно перемешанные зернистые порошки с последующим введением оставшегося количества связки в конце замеса после загрузки тонких фракций материалов (тонкомолотая смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью, графит, смесь комбинированного антиоксиданта и СФП).
Из приготовленных масс на гидравлическом прессе при давлении прессования 100 н/мм2 формовали образцы и термообрабатывали при 200oC. На термообработанных образцах определяли предел прочности при сжатии при 1400oC в окислительной среде и степень окисляемости, которую оценивали по глубине обезуглероживания образцов после их выдержки в муфельной печи в течение 2 ч при температуре 1400oC.
Шлакоустойчивость определяли методом вращения образца цилиндра в расплавленном при 1600oC низкоосновном шлаке следующего химического состава, мас.% MgO - 2,4, CaO - 43,2, SiO2 - 33,4, Al2O3 - 1,8, Fe2O3 - 1,3, MnO - 15,2, FeO - 2,2 основность - 1,29.
Как видно из табл. 2, образцы, полученные из масс предлагаемых составов, в сравнении с прототипом отличаются повышенной шлакоустойчивостью по отношению к шлакам низкоосновного характера (< 2,5), пониженной окисляемостью и повышенным показателем термопрочности.
Claims (1)
- Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор, полученный из массы, включающей периклазсодержащий компонент, плавленую алюмомагниевую шпинель, углеродсодержащий материал, комбинированный антиоксидант и органическое связующее, отличающийся тем, что масса содержит зернистый периклаз фракции менее 3 мм, мелкозернистую алюмомагниевую шпинель фракции менее 0,5 мм, дисперсную смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью в соотношении (90:10) -(10:90), а в качестве комбинированного антиоксиданта - металлический пассивированный порошок алюминия или его сплава с магнием и порошок карбида кремния, взятые в соотношении 2:1-1:2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Зернистый периклаз фракции менее 3 мм - Основа
Мелкозернистая алюмомагниевая шпинель фракции менее 0,5 мм - 15-30
Дисперсная смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью фракции менее 0,063 мм - 20-30
Углеродсодержащий материал - 4-18
Органическое связующее - 4-8
Указанный комбинированный антиоксидант - 1-5
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97118322/03A RU2167123C2 (ru) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97118322/03A RU2167123C2 (ru) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97118322A RU97118322A (ru) | 1999-08-27 |
| RU2167123C2 true RU2167123C2 (ru) | 2001-05-20 |
Family
ID=20198723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97118322/03A RU2167123C2 (ru) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167123C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112811928A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-18 | 武汉科技大学 | 一种轻量化方镁石-碳化硅-碳耐火材料及其制备方法 |
-
1997
- 1997-10-30 RU RU97118322/03A patent/RU2167123C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112811928A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-18 | 武汉科技大学 | 一种轻量化方镁石-碳化硅-碳耐火材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1131260A (en) | Carbon-containing refractory bricks | |
| KR900000139B1 (ko) | 슬라이딩 게이트용 내화물 | |
| CA1251222A (en) | Aluminum oxynitride-containing refractories, refractories for sliding nozzles, and nozzles for continuous steel casting | |
| JPH0753600B2 (ja) | 溶鋼容器 | |
| RU2151124C1 (ru) | Углеродсодержащий огнеупор | |
| RU2167123C2 (ru) | Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор | |
| JPS6411589B2 (ru) | ||
| EP0116194B1 (en) | A carbon-containing refractory | |
| JPH1129366A (ja) | 高炉出銑口閉塞用マッド材 | |
| RU2148049C1 (ru) | Шпинельно-периклазоуглеродистый огнеупор | |
| RU2108311C1 (ru) | Углеродсодержащий огнеупор | |
| KR930009349B1 (ko) | 내구성이 우수한 MgO-C질 내화벽돌 | |
| KR940005081B1 (ko) | 용강 주조용 노즐의 조성물 | |
| RU2223247C2 (ru) | Способ получения высокопрочного углеродсодержащего огнеупора | |
| RU2098385C1 (ru) | Шихта для изготовления масс и изделий для структурно-стабильных футеровок | |
| RU2068823C1 (ru) | Шпинельнопереклазоуглеродистый огнеупор | |
| RU2085538C1 (ru) | Масса для изготовления периклазошпинельных изделий | |
| GB2131790A (en) | Carbon-containing refractory | |
| RU2116277C1 (ru) | Огнеупорная масса | |
| RU2223246C2 (ru) | Шпинельсодержащий карбонированный огнеупор | |
| RU2130440C1 (ru) | Шпинельсодержащий огнеупор на углеродистой связке | |
| JPH0319183B2 (ru) | ||
| KR100308249B1 (ko) | 전기로탭홀받침용내화물 | |
| SU1636393A1 (ru) | Шихта дл изготовлени огнеупоров | |
| CA1189093A (en) | Carbon-containing refractory |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041031 |