SU1159911A1

SU1159911A1 - Coating composition

Info

Publication number: SU1159911A1
Application number: SU833650173A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Снегирев; Альберт Аркадьевич Фотиев; Татьяна Михайловна Бузаева; Максим Борисович Оводенко; Вячеслав Александрович Золотухин; Галина Ивановна Кадышева
Original assignee: Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности; Институт химии Уральского научного центра АН СССР
Priority date: 1983-10-11
Filing date: 1983-10-11
Publication date: 1985-06-07

Abstract

СОСТАВ ПОКРЫТИЯ дл алюмосилИкатных футеровок, содержащий фторид кальци и полифосфат натри , отличаю.щийс тем, что, с целью повышени устойчивости к ал.юмк1Шю и его сплавам, он содержит плавленый фторид кальци и дополнительно пентоксид ванади при следующем соотношении компонентов, мае„%: Плавленьй фторид кальци 50-60 Полифосфат натри 35-38 Пентоксид ванади 2-15COATING COMPOSITION for aluminosilicate linings containing calcium fluoride and sodium polyphosphate, characterized in that it contains fused calcium fluoride and, in addition, vanadium pentoxide in the following ratio of components, May%: Calcium fluoride 50-60 Polyphosphate sodium 35-38 Vanadium pentoxide 2-15

Description

Изобретение относитс к огнеупорной промышленности и может быть использовано в цветной металлургии дл защиты алюмосиликатных футеровок на контакте с алюминием и его сплавами, напримег, в индукционных канальных печах.. Известен состав покрыти на основе оксида бора, наносимого на шамотную фуггч5овку П} . К ведсп.таткам такого покрыти относитс то, что оксид бора обр.азует леткоплавкие химически .неустойчивые стекла.. При частичном окислени расплава алюмини по вл етс его оксид/ а при отсутствии которого количество тетраэдров ВО., трехмерно св занных в прострапсРвенную сетку, резко уменьизаетс , что ведет к расслоению защитной обмазки и последуюк ену . разрушению ее в процессе плавк ме-гаппа. Открывавшийс шамотный огне упор интенсивно взаимодействует на контакте с алюминием На поверхности футеровки образуютс шлаковые настыл сцем,ентированные металлическим алюмкк ек ., KpeMHHeMj железом. Настыли затрудн ют чиску занны. Расплав загр 3 н ч е 1- с л н е мет алли : е с кими включ е ни кт-; к кремнием. . Нэиболек близким к предлагаемому Яс:.г-: стс ; состав ттокрыти дл защитыал омо:;-1Пй;-;этных футеровок алюминиевы ог лжательк;лх печей, содержащий фтор|Д кальци ,; огнеупорную глину и фосфатное св зующее,; в частности, полифосфат натри Q2 Недостатком известного пок-рыти вл етс низка металлоустойчивость. Образующийс при термическом разложе НИИ глинистого компонента покрыти свободмьай диоксид кремни в присутствии расплава алюмини легко подверraejCH алетмотермичес.кому восстановле нию,. По вл кицийс металлический крем НИЙ5 смешива сь с з.люминием, образует сплав силуминS с массовой долей 11;7% и температурой плавлени 577°С., В индукционных канальн 1х печах в течение технологического цикла плавки температура алюминиевых .сплавов в ванне и каналах колеблетс в пределах 660-1100°С. Таким образом контактирующий с покрытием слой металла йначительно перегреваетс . Перегретый рилумин облада низкой в зкостью,проникает в футеровку, что приводит к ее разрушению. Цель изобретени - повышение устойчивости к алюминию и его. сплавам . Поставленна цель достигаетс за счет того, что состав покрыти футеровок, содержащий фторид кальци и полифосфат натри , содержит плавленный фторид кальци , пентоксид ва нади , при следующем соотношении компонентов, мас.%: . Плавленый фторид кальци 50-60 Полифосфат натри 35-38 Пентоксид ванади 2-15 Это решает задачу создани покрыти дл алюмосиликатных футеровок, отличающегос высокой металлоустойчивостью к алюминию и его сплавам, способного значительно повысить стойкость футеровок тепловых агрегатов , наиример, индукционныхканальных печей. Сущность заключаетс в использова ии термодинамической стабильности фторида кальци и пентоксида ванади в расплавах алюмини и его сплавов, а также способности п тиоксида ванади образовывать с оксидом алют мини в зкий расплав.ванадиеной бронзы, уплотн ющий контактный слой алюмосиликатной футеровки и преп тствующий химическому взаимодействию огнеупора и выплавл емого металла. Фторид кальци , используемый в предлагаемом составе покрыти в плавленом виде, обладает микро чеистой .сотовой.структурой и ростом ,при термическом нагреве до 850 С. Этим объ сн етс более пористость покрыти на основе плавленого дифторида кальци , что приводит к повышению металлоустойчивости в предложении. При массовой доле фторида кальци в покрытий более 60% повьпиаетс огнеупорность материала, следовательно, при нагреве ухудшаетс его спекаемость ,- покрытие образуетс с проницаемой канальной пористостью, что снижает металлоустойчивость футеровки в целом. Если массова дол фторида кальци в покрытии менее 50%, то снижаетс огнеупорность материала, с:ледовательно, повышаетс веро тность чрезмерного оплавлени футеровки при перегревах металла, имеющих место в плавильном канале индукционной единицы.The invention relates to the refractory industry and can be used in non-ferrous metallurgy to protect aluminosilicate linings in contact with aluminum and its alloys, for example, in induction channel furnaces. Such coatings include the fact that boron oxide forms an ad hoc chemically unstable glass. When an aluminum melt is partially oxidized, its oxide / a appears in the absence of which the number of VO tetrahedra, three-dimensional bound in a spaced mesh, is sharply decreases, leading to delamination of the protective coating and subsequent to it. its destruction in the process of melting me-gappa. The fireclay exposed to fire stops intensively interacting on contact with aluminum. On the surface of the lining, slag deposits are formed, which are oriented by a metallic iron, KpeMHHeMj. It is difficult for us to read. Melt zagr 3 n ch e 1- s l n e met ally: e kimi including nt-; to silicon. . Neibolek close to the proposed Yas: .g-: CTC; The composition of the cover to protect the OMO:; - 1Pi; -; Ethnic linings of aluminum lasers; Lx furnaces containing fluorine | D calcium,; refractory clay and phosphate binder ,; in particular, sodium polyphosphate Q2. A disadvantage of the known coating is low metal resistance. The thermal component of the clay component of the free silicon dioxide coating in the presence of molten aluminum, which is formed during the thermal decomposition, is easily subjected to acid thermothermic reduction. In the presence of metallic cream NII5 mixed with aluminum, forms an alloy of aluminum with a mass fraction of 11; 7% and a melting point of 577 ° C. In induction channel 1 furnaces, during the technological cycle of melting, the temperature of aluminum alloys in the bath and channels fluctuates within 660-1100 ° С. In this way, the metal-contacting metal layer is significantly overheated. Overheated rilumin has a low viscosity, penetrates the lining, which leads to its destruction. The purpose of the invention is to increase the resistance to aluminum and its. alloys. This goal is achieved due to the fact that the composition of the coating of linings containing calcium fluoride and sodium polyphosphate contains fused calcium fluoride, pentoxide vadi, in the following ratio of components, wt.%:. Fused calcium fluoride 50-60 Polyphosphate sodium 35-38 Vanadium pentoxide 2-15 This solves the problem of creating a coating for aluminosilicate linings characterized by high metal resistance to aluminum and its alloys, which can significantly increase the durability of thermal aggregates lining, i.e., induction channel furnaces. The essence is the use of the thermodynamic stability of calcium fluoride and vanadium pentoxide in molten aluminum and its alloys, as well as the ability of vanadium pentoxide to form a mini viscous melted vanadi num bronze with oxide alyute, sealing the contact layer of the aluminosilicate lining and preventing chemical interaction of the refractory melted metal. Calcium fluoride, used in the proposed composition of the coating in fused form, has a microcellular structure and growth upon thermal heating to 850 C. This explains the higher porosity of the coating based on fused calcium difluoride, which leads to an increase in metal resistance in the proposal. With a mass fraction of calcium fluoride in the coatings of more than 60%, the refractoriness of the material penetrates, consequently, when heated, its sintering deteriorates, the coating is formed with permeable channel porosity, which reduces the metal resistance of the lining as a whole. If the mass fraction of calcium fluoride in the coating is less than 50%, then the refractoriness of the material decreases, with: consequently, the likelihood of excessive reflowing of the lining with overheating of the metal occurring in the melting channel of the induction unit increases.

Повышение массов.ой доли пентокси даванади в покрытии более 15% повышает содержание жидкой фазы во врем службы футеровки за счет. легко плавкости пеитоксида ванади . Пскры тие на контакте с расплавом быс-фо разрушаетс в результате гидродинамической циркул ции последнего, а металлоустойчивость снижаетс ,Increasing the mass fraction of pentoxy dawanadi in the coating by more than 15% increases the content of the liquid phase during the lining service due to. easy melting vanadium peitoxide. The contact on the contact with the melt quickly broke down as a result of the hydrodynamic circulation of the latter, and the metal resistance decreases,

При массовой доле пентоксида Нокади в покрытии менее 5% уменьшаетс количество ванадиевой бронзы щелочного металла, что снижает адгезию покрыти к люмосиликаткой футеровке при разогреве теплового агрегата Покрытие получаетс некачественным и. легко разрушаетс потоками металла.When the mass fraction of Nocad pentoxide in the coating is less than 5%, the amount of vanadium bronze of an alkali metal decreases, which reduces the adhesion of the coating to the lumosilicate lining when the heating unit is heated. The coating is of poor quality and. easily destroyed by metal streams.

Повышенна массова дол полифосфата натри более 38% способ ствует увеличению открытой пог ист-ости покрыти испар5гюща с влата повышает процент канальной пористости следовательно-, в службе происходит инфильтраци расплава в футеровку и ее разрушение, Свижение массовой доли полифосфата натри ниже 35% вызывает технологические трудности нанесени покрыти на футеровкуAn increased mass fraction of sodium polyphosphate more than 38% increases the open permeability of the evaporative coating increases the percentage of channel porosity, therefore, melt infiltrates into the lining and its destruction occurs in the service. The movement of the mass fraction of sodium polyphosphate below 35% causes technological difficulties linings

Дл изготовлени контрольнь х об.разцов , соответствующик составу покрытий предлагаемого и известного,берут плавленый фторид кальци 5 пентоксид ванади , химический реактив фторид кальци ., огнеупорную глину Нижне-Унельскох-о месторождени . Зерновой сос-гав смесей следующий, мас.%For the production of test samples corresponding to the composition of the proposed and known coatings, fused calcium fluoride 5 vanadium pentoxide, a chemical reagent calcium fluoride, refractory clay from the Lower-Unelskokh deposit are taken. Grain sos-gav mixtures the following, wt.%

- Фракци мкм 30-40- Fraction microns 30-40

Фракци 30-40 мкм 60-70Fraction 30-40 microns 60-70

В каче-стве св зую111его примен ют водный раствор гексаметафосфата натри , кажущейс плотностью 1;,А2 г/см,An aqueous solution of sodium hexametaphosphate with an apparent density of 1; A2 g / cm is used as a bond;

Пример 1 ,. Массу покрыти готов т механнческим смешением Бсукую 60 мас.1 плавленного фтррида кальци и 2 мас.% пентоксида ванади , после чего увлажн ют св зывающиг- до кокскстенции , позвол ющей нзносить покрытие строительной кистью. Покрытие нанос т на внутреннюю поверхнсс1 ь ras,i.;oiKfcix тиглей, предварительно смочённум полифосфатом натри .Example 1,. The mass of the coating is prepared by mechanical mixing with a Bsukuy 60 wt.1 of melted calcium fluoride and 2% by weight of vanadium pentoxide, after which it is moistened with a binding agent to the coking structure, which allows to remove the coating with a construction brush. The coating is applied to the inner surface of the ras, i.; OiKfcix crucible, previously wetted with sodium polyphosphate.

Шамотные тигли емкостью 25 ск прессуют при.давлении 60 МПа иг.ход из рекомендаций по зерновому состазу, режимам смешени и термообработка йл обычных, шамотных изделий Открыта порисгг-сги viniieft Составл ет 21-23%Chamotte crucibles with a capacity of 25 cc are pressed at a pressure of 60 MPa using the recommendations for grain composition, blending modes and heat treatment of conventional, chamotte yl files. Open porisggi-vgi viniieft 21-23%

Тигли с нанесенным покрытием сушат при и обжигаютпри 1000 С. Ско рость подъема температуры составл ет ij5 С в мин. Изотермическа вьщержка при конечной температуре 2ч.The coated crucibles are dried at and burned at 1000 ° C. The temperature rise rate is ij5 C per minute. Isothermal overhead at a final temperature of 2 hours.

Те снологические приемы смешени , нанесени покрыти , а также, режим и усхюви термообработки остальных npHtiepoB (2-5) аналогичны примеру 1 ,The technological methods of mixing, coating, as well as the mode and heat treatment of the remaining npHtiepoB (2-5) are similar to example 1,

Изготовление образцов рассмотренных составов производ т Следующим .Шихту увлал(н ют полифосфатом натри плотностью 1,42 г/см до влаж- .The preparation of samples of the examined formulations was carried out as follows. The mixture was removed (sodium polyphosphate with a density of 1.42 g / cm to wet-).

кости 6%, Затем при давлении 60 МПаbones 6%, then at a pressure of 60 MPa

прессуют образцы, сушат их при 120°Сpressed samples, dried them at 120 ° C

в течение 2 ч-и обжигают при SSOC.for 2 hours and burn at SSOC.

Скорость подъема .температуры в про .цессе обжига составл ет 1,5 С в мин,The rate of rise of the temperature in the roasting process is 1.5 C per minute,

изотермическа выдержка при конечной температуре 4 ч«isothermal holding at a final temperature of 4 hours

Металлоустойчивость определ ют стационарным тигельным методом. Скорость подъема температуры составл ет , i:t5 C в мин. Изотермическа вьщержка при 15онечной температуре Л8 ч. После этого тигли охлаждают вместе с печью. Сравнительные данные свойств покрь1тий приведены в таблице.Metal resistance is determined by the stationary crucible method. The temperature rise rate is i: t5 C per minute. The isothermal heat at 15 is the final temperature of 8 hours. After that, the crucibles are cooled together with the furnace. Comparative data of the properties of pokrytiy given in the table.

Тигли с покрытием предлагаемого состава 2 имеют незначительную пропитку расплавом алюмини . ОтсутствиеCrucibles with a coating of the proposed composition 2 are slightly impregnated with molten aluminum. The absence of

коррозионного разрушени объ сн етс там, что расплав образовавшихс corrosive destruction is due there that the melt formed

ванадиевых бронз уплотн ет контактный слой алюмосг-шикатного огнеупора .и преп тствует химическому взаимодействию его с металлом. Металлоустой- чивость предлагаемого покрыти превышает в 4 раза металлоустойчивость кззестного покрыти ,vanadium bronze compresses the contact layer of alumino-shicate refractory. and prevents its chemical interaction with the metal. Metal resistance of the proposed coating is 4 times higher than the metal resistance of the protective coating,

Покрь«тие на основе плавленогоMelt on the basis of fused

фторлда кальци и пентоксида ванади црочзю прилипает к поверхности тиглей,calcium fluoride and vanadium pentacid sticks to the surface of the crucible,

ие образует трещин и .дефектов.после сушки И обжига, обладает более низкой, открытой пористостью. Кроме того, огфедел ют относительное удлинение обра.чцо КЗ плавленного фторидаIt forms cracks and defects. After drying and firing, it has a lower, open porosity. In addition, the relative elongation of the CG of the fused fluoride is depleted.

;;а.пыуи и химического реактива фторида кальци при нагревании до 850°С.;; a.pui and chemical reagent of calcium fluoride when heated to 850 ° C.

Ооразац из шлавленого фторйда кальцн кмеет при температуре службы терюгчаское расширение 1,04%, а у известного - усадку, составл ющую прн 850С , что увеличивает открытую пористотсть покрыти доThe orazac from the calcined fluoride kaltsn at the service temperature has a Teruguch expansion of 1.04%, and in the well-known shrinkage is equal to prn 850С, which increases the open porosity of the coating to

40% и приводит к снижению металлоустойчивости ,40% and leads to a decrease in metal resistance,

Основным преимуществом разработанного состава покрыти вл етс незначительна пропитка и .болееThe main advantage of the developed coating composition is insignificant impregnation and. More

высока металлоустойчивость к расплавам и шлакам алюминиевого производства , превышающа в 3-4 раза металлоустойчивость известных покрытий .high metal resistance to melts and slags of aluminum production, 3-4 times higher than metal resistance of known coatings.

Предлагае 1ыйOffer 1st

Фторид калнци 60 Пентоксид ванади 2 Полифосфат натри 38 Фторид кальци 56Kalnzi fluoride 60 Vanadium pentoxide 2 Sodium polyphosphate 38 Calcium fluoride 56

Пентоксид ванади 7 Полифосфат натри 37 Фторид кальци 50Vanadium pentoxide 7 Sodium polyphosphate 37 Calcium fluoride 50

Пентоксид ванади .15 Полифосфат натри 35Vanadium pentoxide .15 Sodium polyphosphate 35

ИзвестныйFamous

Фтоид кальци 45Calcium Fluoride 45

Огнеупорна глина13 Полифосфат натри 18Refractory clay13 Sodium polyphosphate 18

Вода24Water24

Фторид кальци 53Calcium fluoride 53

Огнеупорна глина6 Полифосфат натри 18 Вода23Refractory clay6 Sodium polyphosphate 18 Water23

0,80.8

2121

Отсутствует 0,50.5 missing

1717

0,30.3

0,80.8

1313

4242

39,39,

Claims

COATING COMPOSITION for aluminosilicate linings containing calcium fluoride and sodium polyphosphate, characterized in that, in order to increase resistance to aluminum and its alloys, it contains fused fluoride: calcium and additionally vanadium pentoxide in the following ratio, May%:

Fused Calcium Fluoride 50-60 Sodium Polyphosphate Vanadium Pentoxide (19)>

1 15991 1