RU2083532C1

RU2083532C1 - Process for manufacturing dinas products

Info

Publication number: RU2083532C1
Application number: RU95107128A
Authority: RU
Inventors: А.К. Пургин; Г.И. Пирумян; Е.В. Рожков; М.З. Нагинский; Л.А. Карпец; Е.В. Назарова
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Восточный институт огнеупоров"; Акционерное общество "Первоуральский динасовый завод"
Priority date: 1995-05-06
Filing date: 1995-05-06
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU95107128A

Abstract

FIELD: laying of coke batteries and lining of metallurgical and glass- making furnaces. SUBSTANCE: blend comprises (wt%): 90.0- 96.0 quartzite; 0.5-7.0 industrial silicon; 2.0-2.8 mineralizer; 0.7-1.0 temporary binder. Pressed products are dried and roasted at 1400-1420 C. Roasting time at temperatures ranging from 1400 to 1420 C is 66-84 hours, roasting operation being carried out at 1410-1420 C lasts 12-14 hours. Characteristics; products comprise 95.7- 96.0% SiO₂ and have density of 2.31 g/cubic cm, open porosity of 17.2-19.9%, compressive strength of 45.2-65.0 H/sq.mm. Refractiveness is 1690-1710 C, initial strain temperature under load of 0.2 H/sq.mm is 1650-1670 C, additional growth at 1450 C (maintained for 2 hours) is 0.0-0.5% at 1500 C (maintained for 2 hours) is 0.0-0.06%, residual quartz content is 1-2%. EFFECT: more efficient manufacturing process of Dinas products. 2 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам изготовления динасовых изделий, применяемых для кладки коксовых батарей и футеровки металлургических и стекловаренных печей. The invention relates to the refractory industry, and in particular to methods for the manufacture of dinas products used for masonry coke oven batteries and lining of metallurgical and glass furnaces.

Известен способ изготовления динасовых изделий, включающий приготовленные шихты путем смешения кварцита, минерализатора и временного связующего, прессование изделий, их сушку и обжиг при 1400^oC с выдержкой при конечной температуре [1]
Известный способ обеспечивает получение динасовых изделий с показателями: плотность не более 2,35 г/см³; открытая пористость 19,0-23,0% предел прочности при сжатии 30-50 МПа; дополнительный рост при 1500^oC 0,4-0,6% температура начала размягчения под нагрузкой 0,2 H/мм² 1620-1650^oC.A known method of manufacturing dinas products, including the prepared mixture by mixing quartzite, mineralizer and a temporary binder, pressing products, drying and firing at 1400 ^o C with exposure at a final temperature [1]
The known method provides for the production of dinas products with indicators: density not more than 2.35 g / cm ³ ; open porosity 19.0-23.0% ultimate compressive strength 30-50 MPa; additional growth at 1500 ^o C 0.4-0.6% the temperature of the onset of softening under a load of 0.2 N / mm ² 1620-1650 ^o C.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления динасовых изделий, включающий приготовление шихты путем смешения кварцита, минерализатора и временного связующего, прессование изделий, их сушку и обжиг с выдержкой при 1400-1420^oC течение 40-48 ч. Шихта для прессования изделий содержит, мас. кварцит фракции 0,09-3,0 мм 80-83; кварцит фракции менее 0,09 мм 12,8-16,4; смесь известняка и доменного шлака (по CaO) в соотношении (1-2):1 2-3; пыль электрофильтров мартеновских печей (на Fe₂O₃) 0,6-0,8; временное связующее в виде лигносульфоната технического остальное [2]
Известный способ обеспечивает получение динасовых изделий с открытой пористостью 18,3-19,0% кажущейся плотностью 1,91-1,94 г/см³, пределом прочности при сжатии 47,9-53,2 H/мм², температурой начала размягчения под нагрузкой 0,2 H/мм² 1650^oC, дополнительным ростом при 1500^oC 0,3-0,4% Совокупность указанных физико-керамических свойств позволит успешно эксплуатировать изделия в футеровках металлургических и стекловаренных печей.Closest to the invention is a method of manufacturing dinas products, including the preparation of a mixture by mixing quartzite, a mineralizer and a temporary binder, pressing the products, drying and firing them at a temperature of 1400-1420 ^o C for 40-48 hours. The charge for pressing products contains, by weight . quartzite fractions of 0.09-3.0 mm 80-83; quartzite fractions less than 0.09 mm 12.8-16.4; a mixture of limestone and blast furnace slag (CaO) in the ratio (1-2): 1 2-3; dust of electric filters of open-hearth furnaces (on Fe ₂ O ₃ ) 0.6-0.8; temporary binder in the form of a technical lignosulfonate rest [2]
The known method provides dinas products with an open porosity of 18.3-19.0%, an apparent density of 1.91-1.94 g / cm ³ , a compressive strength of 47.9-53.2 N / mm ² , a softening start temperature under a load of 0.2 N / mm ² 1650 ^o C, additional growth at 1500 ^o C 0.3-0.4% The combination of these physical and ceramic properties will allow you to successfully operate the products in the lining of metallurgical and glass melting furnaces.

Однако содержание SiO₂ в изделиях известной шихты не превышает 94,5% а показатели дополнительного роста свидетельствуют о наличии в структуре примерно 6% непереродившегося в процессе обжига остаточного кварца, который обуславливает разрыхление огнеупора при эксплуатации в коксовой печи. Кроме того, присутствие остаточного кварца в структуре огнеупора является причиной поверхностных посечек и трещин, возникающих при охлаждении изделий после обжига.However, the SiO ₂ content in the products of the known charge does not exceed 94.5% and the additional growth indicators indicate the presence in the structure of about 6% of residual quartz that did not degenerate during the firing process, which causes refractory loosening during operation in a coke oven. In addition, the presence of residual quartz in the structure of the refractory is the cause of surface cuts and cracks that occur during cooling of products after firing.

Задачей изобретения является повышение качества динасовых изделий. The objective of the invention is to improve the quality of dinas products.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, заключается в снижении плотности динасовых изделий, уменьшении их дополнительного роста при температуре 1500^oC за счет снижения количества остаточного кварца, а также повышении доли SiO₂ в изделиях.The technical result that can be achieved by using the invention is to reduce the density of dinas products, reduce their additional growth at a temperature of 1500 ^o C by reducing the amount of residual quartz, as well as increasing the proportion of SiO ₂ in the products.

Для достижения указанного технического результата в способе изготовления динасовых изделий, включающем приготовление шихты путем смешения кварцита, минерализатора и временного связующего, прессование изделий, их сушку и обжиг при 1400-1420^oC, в шихту дополнительно вводят технический кремний при следующем соотношении компонентов шихты, мас.To achieve the specified technical result in a method of manufacturing dinas products, including the preparation of a mixture by mixing quartzite, a mineralizer and a temporary binder, pressing the products, drying and firing them at 1400-1420 ^o C, technical silicon is additionally introduced into the mixture in the following ratio of the components of the mixture, wt .

Кварцит 90,0-96,0
Ттехнический кремний 0,5-7,0
Минерализатор 2,0-2,8
Временное связующее 0,7-1,0,
а обжиг изделий в интервале температур 1400-1420^oC осуществляют 66-84 ч, при этом продолжительность обжига в интервале температур 1410-1420^oC составляет 12-16 ч.Quartzite 90.0-96.0
Technical silicon 0.5-7.0
Mineralizer 2.0-2.8
Temporary binder 0.7-1.0,
and firing products in the temperature range 1400-1420 ^o C carry 66-84 hours, while the firing duration in the temperature range 1410-1420 ^o C is 12-16 hours

Технический кремний полупроводниковый материал, проявляющий неметаллические свойства. Получают его восстановительной плавкой кварцита в электропечах и производят дробленным и порошкообразным по ГОСТ 2169-69. Technical silicon is a semiconductor material exhibiting non-metallic properties. Get it by reducing smelting of quartzite in electric furnaces and produce crushed and powder in accordance with GOST 2169-69.

Введение в шихту технического кремния, содержащего 97-98% Si, повышает долю кремнезема в огнеупоре. В процессе обжига, при соблюдении предлагаемого режима, наличие технического кремния позволяет создать оптимальные условия для модификационных превращений кварца в структуре огнеупора. Расплавляясь при 1412^oC, кремний повышает вязкость жидкой фазы, образованной минерализатором, что снижает напряжения, связанные с перестройкой кремнекислородных комплексов. Одновременно происходит окисление кремния до SiO₂, благодаря чему в структуре огнеупора создается восстановительная среда, способствующая наиболее полному перерождению кварца. Образующийся в результате окисления реакционноспособный кристобалит взаимодействует с оксидом кальция с образованием кальций силикатной жидкой фазы, которая заполняет микротрещины и пустоты, активно увеличивает их и уплотняет изделия, что приводит к повышению показателей качества динасовых огнеупоров.The introduction of technical silicon containing 97-98% Si into the charge increases the proportion of silica in the refractory. In the process of firing, subject to the proposed regime, the presence of technical silicon allows you to create optimal conditions for the modification of the transformation of quartz in the structure of the refractory. Melting at 1412 ^o C, silicon increases the viscosity of the liquid phase formed by the mineralizer, which reduces the stresses associated with the restructuring of silicon-oxygen complexes. Simultaneously, oxidation of silicon to SiO ₂ occurs, due to which a reducing medium is created in the refractory structure, which contributes to the most complete degeneration of quartz. The reactive cristobalite resulting from oxidation interacts with calcium oxide to form calcium silicate liquid phase, which fills microcracks and voids, actively increases them and compacts products, which leads to an increase in the quality indicators of dinas refractories.

Содержание в шихте технического кремния менее 0,5 мас. недостаточно для активного влияния образующейся жидкой фазы на процессы, происходящие при обжиге изделий, а значит и их свойства. Увеличение количества технического кремния более 7,0 мас. приводит к значительному удорожанию огнеупоров. The content in the charge of technical silicon is less than 0.5 wt. not enough for the active influence of the resulting liquid phase on the processes occurring during the firing of products, and hence their properties. The increase in the number of technical silicon more than 7.0 wt. leads to a significant increase in the cost of refractories.

Выбор параметров обжига обусловлен следующим. Уменьшение продолжительности обжига в интервале температур 1400-1420^oC менее 66 ч не обеспечивает требуемой полноты физико-химических превращений при обжиге, что приводит к увеличению брака изделий по поверхностным посечкам и трещинам. Продолжительность обжига в данном интервале более 84 ч и увеличение времени обжига в интервале 1410-1420^oC более 16 ч нецелесообразны, так как за счет присутствия в шихте технического кремния полное перерождение кварцита уже произошло. Сокращение времени термообработки в интервале температур 1410-1420^oC менее 12 ч не обеспечивает достаточный прогрев изделий, необходимый для завершения физико-химических процессов, связанных с взаимодействием технического кремния с другими компонентами шихты.The choice of firing parameters is due to the following. Reducing the duration of firing in the temperature range 1400-1420 ^o C less than 66 hours does not provide the required completeness of physico-chemical transformations during firing, which leads to an increase in marriage of products on surface sections and cracks. The firing duration in this range of more than 84 hours and an increase in firing time in the range of 1410-1420 ^o C more than 16 hours are impractical, because due to the presence of technical silicon in the charge, complete degeneration of quartzite has already occurred. Reducing the heat treatment time in the temperature range 1410-1420 ^o C less than 12 hours does not provide sufficient heating of the products necessary to complete the physico-chemical processes associated with the interaction of technical silicon with other components of the charge.

В качестве сырьевых материалов для изготовления динасовых огнеупоров использовали
кварцит кристаллический по ГОСТ 9854-81 фракции 3,2-0 мм, в том числе содержащий 30-40% фракции менее 0,09 мм;
кремний технический кристаллический по ГОСТ 2169-69, молотый до зерен менее 0,09 мм, марки Кр-2 и Кр-3;
лигносульфонат технический по ОСТ 13-183-83 в качестве временного связующего;
известковое молоко из комовой извести по ГОСТ 9179-77;
конвертерный шлам по ТУ 14-134-147-77.As raw materials for the manufacture of dinas refractories used
crystalline quartzite according to GOST 9854-81 fractions of 3.2-0 mm, including containing 30-40% of the fraction of less than 0.09 mm;
technical crystalline silicon in accordance with GOST 2169-69, ground to grains less than 0.09 mm, grade Kr-2 and Kr-3;
technical lignosulfonate according to OST 13-183-83 as a temporary binder;
lime milk from lump lime according to GOST 9179-77;
converter sludge according to TU 14-134-147-77.

Шихту для изготовления динасовых огнеупоров готовили путем смешения сырьевых компонентов в центробежном смесителе. При этом первоначально в течение 3-4 мин смешивали кварцитовые фракции и технический кремний, после чего вводили предварительно приготовленную смесь минерализаторов (известкового молока и конвертерного шлама) и временного связующего и вновь производили смешение в течение 3-4 мин. Влажность полученной массы 4,5-5,0
Из массы на гидравлических и фрикционных прессах формовали изделия до получения кажущейся плотности 2,25-2,28 г/см³. Свежесформованные изделия сушили в туннельном сушиле при 140-180^oC, а затем подвергали обжигу в туннельной печи. Продолжительность обжига в интервале температур 1400-1420^oC составляла 66-84 ч, причем продолжительность обжига в интервале температур 1410-1420^oC 12-16 ч.A mixture for the manufacture of dinas refractories was prepared by mixing the raw materials in a centrifugal mixer. In this case, quartzite fractions and technical silicon were initially mixed for 3-4 minutes, after which a pre-prepared mixture of mineralizers (milk of lime and converter sludge) and a temporary binder were introduced and again mixed for 3-4 minutes. Humidity of the resulting mass 4.5-5.0
Products were formed from the mass on hydraulic and friction presses to obtain an apparent density of 2.25-2.28 g / cm ³ . Freshly formed products were dried in a tunnel dryer at 140-180 ^o C, and then subjected to firing in a tunnel oven. The firing duration in the temperature range 1400-1420 ^o C was 66-84 hours, and the firing duration in the temperature range 1410-1420 ^o C 12-16 hours

Составы шихт и режимы обжига, использованные в примерах выполнения, указаны в табл.1. The compositions of the blends and firing modes used in the examples are shown in table 1.

Показатели свойств динасовых огнеупоров, приведенные в табл.2, определены по известным стандартным методикам. Количество остаточного кварца в структуре огнеупора определяли рентгенофазовым анализом. The properties of dinas refractories, shown in table 2, are determined by known standard methods. The amount of residual quartz in the structure of the refractory was determined by x-ray phase analysis.

Из табл.2 видно, что патентуемый способ обеспечивает получение динасовых изделий, отвечающих современным требованиям, предъявляемым к коксовому динасу, так содержание SiO₂ составляет 95,7-96,0% плотность изделий 2,31 г/см³, дополнительный рост при 1500^oC практически отсутствует, содержание остаточного кварца не превышает 1-2% При этом изделия по показателям внешнего вида удовлетворяют требованиям нормативно-технической документации.From table 2 it can be seen that the patented method provides dinas products that meet modern requirements for coke dinas, so the content of SiO ₂ is 95.7-96.0% product density 2.31 g / cm ³ , additional growth at 1500 ^o C is practically absent, the content of residual quartz does not exceed 1-2%. At the same time, products in terms of appearance meet the requirements of regulatory and technical documentation.

Как показывают данные примера 4, патентуемый способ обеспечивает полное перерождение кварца даже при отсутствии железосодержащего минерализатора. As the data of example 4 show, the patented method ensures complete degeneration of quartz even in the absence of an iron-containing mineralizer.

Использование предлагаемого способа позволяет получать высококачественные динасовые изделия для коксовых печей из трудноперерождаемых кристаллических кварцитов. Using the proposed method allows to obtain high-quality dinas products for coke ovens from refractory crystalline quartzites.

Claims

A method of manufacturing dinas products, including the preparation of a mixture by mixing quartzite, a mineralizer and a temporary binder, pressing the products, drying and firing them at 1400 1420 ^o C, characterized in that technical silicon is additionally introduced into the mixture in the following ratio of the components of the mixture, wt.

Quartzite 90 96
Technical silicon 0.5 7.0
Mineralizer 2.0 2.8
Temporary binder 0.7 1.0
and firing products in the temperature range 1400 1420 ^o C is carried out for 66 84 hours, while the firing time in the range 1410 - 1420 ^o C is 12 16 hours