CS210064B1

CS210064B1 - Fire-proof material for making and repair of monolithic breasts of the thermal applainces

Info

Publication number: CS210064B1
Application number: CS217679A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Skovajsa
Original assignee: Ladislav Skovajsa
Priority date: 1979-03-31
Filing date: 1979-03-31
Publication date: 1982-01-29

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.Refractory material for cash and repair monolithic lining of thermal equipment especially in metallurgy and in metallurgy. The subject of the invention is refractory carbonaceous material containing 1-70% gently crystalline carbon with crystallite size below 100 microns, 1-98 basic siliceous, aluminosilicate or high alumina fillers and 1-50% inorganic and / or bituminous or bituminous binder. Advantageous with the material described is obtained thermo-technical properties of veromonolite with its current wettability metal and etrusc and increased durability and durability at the place of use, i.e. in particular in runoff incl. discharges, in containers for the transport of liquid metals and non-metallic melts and in containers for their production.

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.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a refractory composition for the completion and repair of monolithic linings of thermal equipment for the production and transport of liquid metals and metallic and non-metallic melts, particularly ladles and furnaces in the black and color metallurgy industry.

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.In recent years, the use of monolithic refractory linings has been established in a number of industrial thermal facilities for the production and transport of liquid metals and melts, such as steel basins, pig iron basins.

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.To manufacture and repair these monolithic linings, ee uses refractory monolithic materials, most often based on siliceous raw materials, to a lesser extent on silica-based raw materials, or on corundum or zirconium silicate based materials. In addition to the usual clay component and said basic substances, these materials contain practically no other component.

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.The durability of existing monolithic lining and brick linings of steel basins is relatively low. Depending on the size of the pans and operating conditions, it is normally within the range of 10 to 40 castings, with a specific consumption of refractory material in the usual range of 3 to 9 kg / t of steel produced.

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.Such a high specific consumption of refractory materials in liquid steel transport equipment means not only a high consumption of refractory raw materials and human labor, but also considerable demands on the energy and transport capacities of the producer and the consumer.

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.The same is true, for example, of monolithic outlets of cupola furnaces or other furnaces for the production and transport of iron and cast iron, respectively. ferro-alloys or non-ferrous metals.

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:Efforts to increase the durability of steel lining linings have in the past led to the testing of fireclay building materials with the addition of flake coarse-crystalline graphite of high purity, with a carbon content above 90% by weight. and flake sizes above 100 microns. Despite the fact that these building materials have shown a significantly increased resistance to wear in pans, their industrial use has not succeeded. The reasons are:

1/ ve vysoké ceně a v bilančním celosvětovém nedostatku vysoce jakostních, čistých vločkových grafitů a z toho plynoucí ekonomické nevýhodnosti tohoto řešení;1 / in the high price and in the global balance shortage of high quality, pure flake graphites and the resulting economic disadvantages of this solution;

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;2) in a sharp increase in the thermal conductivity of the refractory ladle wall layer due to the presence of high purity flake graphite having a thermal conductivity of 30 to 80 times greater than the thermal conductivity of the fireclay mass;

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;3) in compromising the necessary thermo-technical properties of the refractory layer of the wall of the ladles and the associated heat loss, excessive cooling of the liquid metal, freezing on the lining surface and destruction of the lining while removing solidified metal residues from its surface;

4/ v nadměrném opotřebení spár mezi jednotlivými cihlami vyzdívky pánví.4 / in excessive wear of the joints between the individual brick lining pans.

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.These disadvantages are eliminated or substantially mitigated by the use of a refractory mass for the preparation and repair of monolithic linings of thermal equipment for the production and transport of liquid metals and metal and non-metallic melts, which consists in that it contains 1 to 60% finely crystalline or . so-called amorphous carbon with crystallite sizes below 100 microns, 25 to 98% of the basic refractory filler and 1 to 40% by weight of an inorganic or organic binder.

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.Fine crystal, respectively. so-called amorphous carbon means fine-crystalline graphite, graphite, calcined anthracite, thermoanthracite, metallurgical or foundry or pitch, respectively. petroleum coke, carbon black, coal or coal squadron, or a combination of these components with crystallite size according to established classification of technical modes of carbon below 100 micrometers. In contrast to the prior art, when deficient, coarse-crystalline flake, highly pure graphites with a carbon content of over 90% are used for the manufacture of refractory products, the refractory composition described above contains fine-crystalline graphite resp. graphite with a carbon content above 50%, the thermal conductivity and anisotropy of the thermal conductivity given by the purity, size and orientation of the graphite particles is substantially less. The so-called amorphous forms of carbon have even more suitable thermal conductivity properties.

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.The basic refractory filler consists of siliceous raw materials, in particular siliceous sands, siliceous arcoses, quartzites, kaolin slags, aluminosilicate components such as fireclay fireclay, sillimanite, mullite and bauxite type fired materials, corundum, zirconium silicate or a combination thereof, and.

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.The inorganic binders are clays, resp. clayey clays and / or chemically active binders from the group of sulphates, chlorides, phosphates, chromates, borates and alkaline silicates, alone or in combination. The organic binders are tar, asphalt, pitch or organic resins individually or in combination.

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.The described refractory for the preparation and repair of monolithic linings of heat equipment is advantageously used in the installation and repair of refractory castings in containers for the transport of liquid metal and metal and non-metal melts, such as steel ladles for pig iron and cast iron, ferrous alloys and non-ferrous metals; installation and repair of furnaces and heat equipment for production and transport of metals, for example in cupola furnaces, outlets and outflow paths of blast furnaces, etc.

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.The refractory composition of this composition guarantees a substantially increased durability of the refractory layer. For example, in steel ladles according to already performed operational trials, its application brings about 1.5 to 3 times the durability of the monolithic liner compared to the conventional method.

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 %.This increase in durability is conditioned by the increased resistance of the lining to corrosion by the Etruscan while maintaining the necessary thermal-technical properties of the refractory layer. Both arise from the use of carbon substances with substantially lower thermal conductivity and anisotropy in thermal conductivity in combination with a more porous and less thermal-conductive refractory than form building materials. In the technical forms of carbon used in the refractory composition according to the invention, it is practically impossible to speak of anisotropy in thermal conductivity. Their thermal conductivity is about ten times lower than that of flake graphite with a purity of over 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.For this reason, the use of low thermal conductive carbon in the refractory lining does not lead to a more significant cooling of the liquid metal, to its solidification on the surface of the monolithic wall and to the destruction of the wall when cleaning it from metal ingots. highly thermally conductive flake graphite.

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.Moreover, the realization of the production of the refractory mass according to the described invention and its application in industrial practice are technically feasible. Production of the mass does not require the use of very expensive and totally deficient flake graphite, but relies on raw materials about 2 to 8 times cheaper and readily available. As a result, the use of this refractory is quite economical in almost all variants of possible industrial application.

Příklady složení žárovzdorné hmoty pro hotovení a opravy žárovzdorných monolitických vystýlek podle vynálezu v hmotových procentech:Examples of refractory compositions for the preparation and repair of refractory monolithic linings according to the invention in weight percent:

1. 13 % jemněkrystalické tuhy s 55 % uhlíku, 10 % jílu, 2 % pevného sodného vodního3kla, 75 % křemičitého písku.1. 13% fine-crystalline graphite with 55% carbon, 10% clay, 2% solid sodium water, 75% silica sand.

2. 5 % jemněkrystalického grafitu se 70 % uhlíku, 5 % kalcinovaného antracitu, 20 % jílu, 70 % křemičité výplně.2. 5% fine-crystalline graphite with 70% carbon, 5% calcined anthracite, 20% clay, 70% silica filler.

3. 21 % kalcinovaného antracitu, 10 % jílu, 4 % síranu hlinitého, 65 % páleného šamotového lupku.3. 21% calcined anthracite, 10% clay, 4% aluminum sulphate, 65% fired fireclay.

4. 15 % naftového koksu, 15 % smolného koksu, 5 % jílu, 10 % hydrogenfosforečnanu amonného, 55 % korundu.4. 15% diesel coke, 15% pitch coke, 5% clay, 10% ammonium hydrogen phosphate, 55% corundum.

5. 45 % kalcinovaného antracitu, 15 % kamenouhelného dehtu, 40 % křemičité výplně.5. 45% calcined anthracite, 15% coal tar, 40% silica fill.

6. 5 % metalurgického koksu, 5 % sazí, 10 % žárovzdorného jílu, 80 % páleného šamotového lupku.6. 5% metallurgical coke, 5% carbon black, 10% refractory clay, 80% fired fireclay.

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.The material of Example 1, incorporated in the form of a monolithic lining in steel pans, showed a significant increase in wear resistance and uniformity. There are no etrusic or metal stickers on the lining, no local critical weaknesses of refractory casts occur, and durability increases 1.5 to 3 times depending on operating conditions compared to standard graphite-free material.

Vedle hlavní popsané oblasti využití lze materiálu využít i v pecích a tepelných zařízeních pro tavení syntetických strusek a tavidel.In addition to the main field of application described, the material can also be used in furnaces and thermal equipment for melting synthetic slags and fluxes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Refractory mass for the preparation and repair of refractory monolithic linings of thermal equipment for the production and transport of liquid metals and metallic and non-metallic melts, characterized in that it contains 1 to 60% of fine-crystalline, so-called amorphous carbon with crystallites below 100 micrometers , 25 to 98% of the basic refractory filler and 1 to 40% of an inorganic or organic binder.

2. A refractory mass for the preparation and repair of refractory monolithic linings according to claim 1, characterized in that the finely crystalline or amorphous carbon is finely crystalline graphite, graphite, calcined anthracite, metallurgical or foundry or pitch, respectively. petroleum coke, carbon black, coal or flier, or a combination thereof.

3. A refractory mass for the preparation and repair of refractory monolithic linings according to claim 1, characterized in that the basic refractory filler comprises siliceous, aluminosilicate, high-alumina, corundum, zirconium silicate components, or combinations thereof.

4. A refractory mass for the preparation and repair of refractory monolithic linings according to claim 1, characterized in that the inorganic binder is clayey soils and / or chemically active binders from the group of sulphates, chlorides, silicates, phosphates, chromates, borates, alone or in combinations, and the organic binder are tar, pitch, asphalt, or organic bitumen, either singly or in combinations.