CS210064B1 - Žárovzdorná hmota pro hotovení a· opravy monolitických vystýlek tepelných zařízení - Google Patents

Abstract

Žárovzdorná hmota pro hotovení a opravy monolitických vystýlek tepelných zařízení zejména v hutnictví a v barevné metalurgii. Předmětem vynálezu je žárovzdorný uhlíkatý materiál s obsahem 1-70 % jemně krystalického uhlíku s velikostí krystalitů pod 100 mikrometrů, 1-98 základní výplně křemičité, hlinitokřemičité či vysocehlinité a 1-50 % anorganického a/nebo organického bitumenového či živičného pojivá. S popsaným materiálem se dosáhne výhodných tepelně technických vlastností žéromonolitu při jeho současné nesmáčivosti kovem a etruskou a zvýšené odolnosti a trvanlivosti na místě použití, t.j. zejména v odtokových cestách vč. výpustí, v nádobách pro přepravu tekutých kovů a nekovových tavenin a v nádobách pro jejich výrobu.

Description

Vynález se týká žárovzdorné hmoty pro hotovení a opravy monolitických vystýlek tepelných zařízení k výrobě a transportu tekutých kovů a kovových i nekovových tavenin, zejména pánví a pecí v průmyslu černé a barevné metalurgie.

V řadě průmyslových tepelných zařízení, sloužících k výrobě a přepravě tekutých kovů a tavenin, například v ocelářských pánvích, pánvích na přepravu surového železa, se v posledních letech prosadilo používání monolitických žárovzdorných vystýlek.

Ks zhotovení a opravám těchto monolitických vystýlek ee používají žérovzdorné monolitické hmoty, nejčastěji na bázi křemičitých surovin, v menší míře na bázi surovin křemičitohlinitých nebo na bázi korundu nebo na bázi křemičitanu zirkoničitého. Vedle obvyklé jílové složky a uvedených základních substancí neobsahují tyto materiály prakticky žádnou další komponentu.

Trvanlivost stávajících monolitických výdusek a cihelných vyzdívek ocelářských pánví je relativně nízká. V závislosti na velikosti pánví a provozních podmínkách se běžně pohybuje v hranicích 10 až 40 lití, při měrné spotřebě žárovzdorného materiálu v obvyklém rozpětí 3 až 9 kg/t vyrobené oceli.

Tak vysoká měrná spotřeba žárovzdorných materiálů v zařízeních pro transport tekuté oceli znamená ve svých důsledcích nejen vysokou spotřebu žárovzdorných surovin a lidské práce, ale i nemalé nároky na energetické a dopravní kapacity u výrobce i spotřebitele.

Obdobně je tomu například i u monolitických výdusek kuploven nebo jiných pecí pro výrobu a transport železa a slévárenské litiny, resp. feroslitin nebo barevných kovů.

Úsilí o zvýšení trvanlivosti vyzdívek ocelářských pánví vedlo v minulosti k vyzkoušení šamotových staviv s přídavkem vločkového hrubě krystalického grafitu vysoké čistoty, s obsahem uhlíku nad 90 % hmot. a velikostí vloček nad 100 mikrometrů. Navzdory tomu, že tato staviva prokázala podstatně zvýšenou odolnost vůči opotřebení v pánvích, neprosadilo se jejich průmyslové použití. Důvody spočívají:

1/ ve vysoké ceně a v bilančním celosvětovém nedostatku vysoce jakostních, čistých vločkových grafitů a z toho plynoucí ekonomické nevýhodnosti tohoto řešení;

2/ v pronikavém zvýšení tepelné vodivosti žárovzdorné vrstvy stěn pánví v důsledku přítomnosti vysoce čistého vločkového grafitu s tepelnou vodivostí 30 až 80 krát větší než je tepelná vodivost základní šamotové hmoty;

3/ v narušení potřebných tepelně-technických vlastností žérovzdorné vrstvy stěn pánví, a s tím spojenými tepelnými ztrátami, nadměrným ochlazováním tekutého kovu, jeho zamrzáváním na povrchu vyzdívky a s destrukcí vyzdívky při odstraňování zbytků zatuhlého kovu z jejího povrchu;

4/ v nadměrném opotřebení spár mezi jednotlivými cihlami vyzdívky pánví.

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně zmírní uplatněním žárovzdorné hmoty pro hotovení a opravy monolitických vystýlek tepelných zařízení k výrobě a transportu tekutých kovů a kovových i nekovových tavenin, jejíž podstata spočívá v tom, že hmotově v suchém stavu obsahuje 1 až 60 % jemně krystalického, resp. tzv. amorfního uhlíku s velikostí krystalitů pod 100 mikrometrů, 25 až 98 % základní žárovzdorné výplně a 1 až 40 % hmot anorganického a nebo organického pojivá.

Jemněkrystalickým, resp. tzv. amorfním uhlíkem se rozumí jemněkrystalický grafit, tuha, kalcinovaný antracit, termoantracit, metalurgický nebo slévárenský nebo smolný, resp. naftový koks, saze, uhlí nebo uhelný letek nebo kombinace těchto složek s velikostí krystalitů podle zavedené klasifikace technických vidů uhlíku pod 100 mikrometrů. Na rozdíl od dosavadních usancí, kdy se pro výrobu žárovzdorných výrobků používají deficitní hruběkrystalické vločkové, vysoce čisté grafity s obsahem uhlíku nad 90 %, obsahuje popsané žárovzdorné hmota pro hotovení a opravy monolitických vystýlek jemněkrystalické grafity, resp. tuhy s obsahem uhlíku nad 50 %, jejichž tepelná vodivost a anisotropie v tepelné vodivosti dané čistotou, velikostí a orientací částic grafitu, je podstatně menší. Ještě vhodnější vlastnosti z hlediska tepelné vodivosti mají uvedené tzv. amorfní formy uhlíku.

Základní žárovzdornou výplň tvoří křemičité suroviny, zejména křemičité písky, křemičité arkosy, křemence, kaolinové šliky, hlinitokřemičité složky, například pálené šamotové lupky, pálené suroviny sillimanitového, mullitového a bauxitového typu, dále korund, zirkonsilikátové substance, a to jednotlivě nebo v kombinaci.

Anorganickým pojivém jsou jíly, resp. jílovité zeminy a nebo chemicky aktivní vazné látky ze skupiny síranů, chloridů, fosforečnanů, chromanů, boritanů a alkalických křeraičitanů, a to samotné nebo v kombinacích. Organickým pojivém jsou dehet, asfalt, smola nebo organické živice jednotlivě nebo v kombinaci.

Popsaná žárovzdorné hmota pro hotovení a opravy monolitických vystýlek tepelných zařízení se s výhodou uplatní při instalaci a opravách žáromonolitů v nádobách pro přepravu tekutého kovu a kovových i nekovových tavenin, jakými jsou zejména ocelářské pánve na surové železo i litinu, ferroslitiny a barevné kovy a dále při instalaci a opravách pecí a tepelných zařízení pro výrobu a dopravu kovů například v kuplovnách, ve výpustích a odtokových cestách vysokých pecí aj.

Žárovzdorné hmota uvedeného složení zaručuje podstatně zvýšenou trvanlivost žáromonolitické vrstvy. Například v ocelářských pánvích podle již provedených provozních pokusů přináší její uplatněni 1,5 až 3 násobné zvýšení trvanlivosti monolitické vystýlky ve srovnání s dosavadním běžně zavedeným způsobem.

Toto zvýšení trvanlivosti je podmíněno zvýšenou odolností vystýlky vůči korosi etruskou při uchováni nezbytných tepelně-technických vlastností žáromonolitické vrstvy. Obojí vyplývá z použití uhlíkových substancí s podstatně nižší tepelnou vodivostí a anisotropií v tepelné vodivosti v kombinaci se žáromonolitem pórovitějším a méně tepelně vo3 divým než tvarová staviva. U technických forem uhlíku uplatněných v žárovzdorné hmotě podle vynálezu o anisotropii v tepelné vodivosti prakticky nelze mluvit. Přitom jejich tepelná vodivost je zhruba desetkrát nižSí než tepelné vodivost vločkového grafitu s čistotou nad 90 %.

Z uvedených důvodů použití uhlíku s nízkou tepelnou vodivostí v Žáromonolitické vystýlce nevede k výraznějšímu ochlazování tekutého kovu, k jeho zatuhnutí na povrchu monolitické stěny a destrukcím stěny při jejím čištění od kovových slitkú, jak je tomu u obdobných vyzdívek zhotovených ze staviv s přídavkem vysoce čistého a vysoce tepelně vodivého vločkového grafitu.

Navíc realisace výroby žárovzdorné hmoty podle popsaného vynálezu a její uplatnění v průmyslové praxi jsou technicky snadno proveditelné. Výroba hmoty nevyžaduje použití velmi drahého a zcela deficitního vločkového grafitu, ale opírá se o suroviny zhruba 2 až 8 krát levnější a snadno dostupné. V důsledku toho je uplatnění této žárovzdorné hmoty pl ně ekonomické téměř ve všech variantách možné průmyslové aplikace.

Příklady složení žárovzdorné hmoty pro hotovení a opravy žárovzdorných monolitických vystýlek podle vynálezu v hmotových procentech:

1. 13 % jemněkrystalické tuhy s 55 % uhlíku, 10 % jílu, 2 % pevného sodného vodního3kla, 75 % křemičitého písku.

2. 5 % jemněkrystalického grafitu se 70 % uhlíku, 5 % kalcinovaného antracitu, 20 % jílu, 70 % křemičité výplně.

3. 21 % kalcinovaného antracitu, 10 % jílu, 4 % síranu hlinitého, 65 % páleného šamotového lupku.

4. 15 % naftového koksu, 15 % smolného koksu, 5 % jílu, 10 % hydrogenfosforečnanu amonného, 55 % korundu.

5. 45 % kalcinovaného antracitu, 15 % kamenouhelného dehtu, 40 % křemičité výplně.

6. 5 % metalurgického koksu, 5 % sazí, 10 % žárovzdorného jílu, 80 % páleného šamotového lupku.

Materiál podle příkladu 1, zabudovaný v podobě celomonolitické výdusky v ocelářských pánvích, prokázal podstatné zvýšení odolnosti a rovnoměrnosti opotřebení. Na výduskách se netvoří nálepky etrusky nebo kovu, neobjevují se místní kritická zeslabení žáromonolitu, trvanlivost se zvyšuje v závislosti na provozních podmínkách 1,5 až 3krát ve srovnání se standartním materiálem bez grafitu.

Vedle hlavní popsané oblasti využití lze materiálu využít i v pecích a tepelných zařízeních pro tavení syntetických strusek a tavidel.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Žárovzdorná hmota pro hotovení a opravy žárovzdorných monolitických vystýlek tepelných zařízení k výrobě a transportu tekutých kovů a kovových i nekovových tavenin, vyznačená tím, že hmotově v suchém stavu obsahuje 1 až 60 % jemněkrystalického, tzv. amorfního uhlíku s velikostí krystalitů pod 100 mikrometrů, 25 až 98 % základní žárovzdorné výplně a 1 až 40 % anorganického anebo organického pojivá.
2. 2. Žárovzdorná hmota pro hotovení a opravy žárovzdorných monolitických vystýlek podle bodu 1, vyznačená tím, že jemně krystalickým nebo amorfním uhlíkem je jemně krystalický grafit, tuha, kalcinovaný antracit, metalurgický nebo slévárenský nebo smolný, resp. naftový koks, saze,'uhlí nebo uhelný letek, nebo kombinace těchto složek.
3. 3. Žárovzdorná hmota pro hotovení a opravy žárovzdorných monolitických vystýlek podle bodu 1, vyznačená tím, že základní žárovzdornou výplň tvoří křemičité, hlinitokřemičité, vysocehlinité, korundové, zirkonsilikátové komponenty, nebo jejich kombinace.
4. 4. Žárovzdorná hmota pro hotovení a opravy žárovzdorných monolitických vystýlek podle bodu 1, vyznačená tím, že anorganickým pojivém jsou jílovité zeminy a/nebo chemicky aktivní vazné látky ze skupiny síranů, chloridů, silikátů, fosforečnanů, chromanů, boritanů, a to samotné nebo v kombinacích, a organickým pojivém jsou dehet, smola, asfalt nebo organické živice, a to jednotlivě nebo v kombinacích.