PL182576B1 - Sposób wytwarzania wyrobów ogniotrwałych dolomitowo-węglowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania wyrobów ogniotrwałych dolomitowo-węglowych, wiązanych lepiszczem organicznym, metodą mieszania na gorąco, w którym z masy formuje się wyroby, a następnie temperuje, znamienny tym, że masę sporządza się przez kilkustopniowe wymieszanie w łącznym czasie 10-15 minut dodawanych kolejno składników: klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0,25-7,0 mm w ilości 57,0-72,0% wag., oleju silikonowego w ilości 0,1-0,5% wag., lepiszcza organicznego o niskiej zawartości wolnego fenolu i benzo-a-pirenu, którym to lepiszczem jest pak termopreparowany i/lub roztwór żywicy nowolakowej stosowane w dowolnej proporcji, w ilości 2,0-6,0% wag., stałej substancji węglowej w ilości 0,0-15,0% wag., klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0,0-0,25 mm w ilości 19,0-24,0% wag., żywicy nowolakowej sypkiej w ilości 0,3- 2,0% wag. i utwardzacza w ilości 0,3-1,0% wag., po czym z jednorodnej, sypkiej mieszanki formuje się wyroby pod ciśnieniem 1100-1500 kG/cm2, a następnie wyformowane wyroby wygrzewa się w temperaturze 150- 350oC w atmosferze redukcyjnej w piecu typu Menheim w czasie 12-24 godzin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobów ogniotrwałych dolomitowo-węglowych przeznaczonych do stosowania w hutnictwie żelaza, zwłaszcza na wyłożenie konwertorów tlenowych i kadzi stalowniczych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 151 351 sposób wytwarzania wyrobów dolomitowo-węglowych, w którym masę na wyroby sporządza się przez wymieszanie na gorąco w temperaturze 100-140°C klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0-7 mm w ilości 90% wag., stałej substancji węglowej z odpadów grafitowych w ilości 10%wag., i preparowanej mieszanki smołowej w ilości 7% wag. Wskazana w opisie patentowym mieszanka smołowa posiada następujące właściwości: temperaturę mięknięcia Ks 70-85°C, liczbę koksowania LK 36-42, zawartość frakcji do 350°C - maksimum 11% i zawartość wilgotności poniżej 0,2%. Z otrzymanej masy formuje się kształtki pod ciśnieniem powyżej 100 MPa. Wyformowane wyroby mogą być poddane wstępnej obróbce cieplnej w temperaturze 290-400°C.

Wadą przedstawionego sposobu jest stosowanie smoły zawierającej najbardziej szkodliwe wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) w tym benzo-a-piren, który jest szkodliwy dla środowiska.

Polski opis patentowy nr 131 891 przedstawia sposób wytwarzania wyrobów dolomitowo-węglowych, w którym miesza się kolejno: klinkier dolomitowy w ilości od 45,0 do 80,0%, żywice naturalne lub sztuczne, albo mieszaninę tych żywic w dowolnym stosunku w ilości od 1,5 do 10,0%, następnie przygotowaną substancję węglonośnąw ilości od 5,0 do 40,0%, przygotowaną w drodze wspólnego przemiału węgla z dodatkiem zelaza i/lub jego stopów lub glinu metalicznego w ilości do 15,0% oraz soli kwasu borowego i/lub fosforowe182 576 go w postaci suchej w ilości do 9,0%, i na końcu do masy wprowadza się klinkier dolomitowy lub magnezytowy w ilości od 5,0 do 25,0%, przy czym całkowity czas mieszania wynosi minimum 15 minut. Z mieszanki tej formuje się wyroby poprzez stosowanie jednego lub wielokrotnego odpowietrzania i końcowego wytrzymania maksymalnego nacisku powyżej 70,0 MPa w okresie minimum 2 sekund.

W opisie polskim nr 131 890 przedstawiono sposób wytwarzania wyrobów wapienno-weglowych analogiczny do sposobu z opisu 131 891 z tym, że klinkier dolomitowy zastąpiono klinkierem wapiennym.

Z polskiego opisu patentowego nr 154 867 znany jest sposób wytwarzania wyrobów dolomitowo-węglowych, wiązanych żywicą fenolowoformaldehydową, metodą mieszania na zimno, w którym mieszankę składającą się z 75% klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0-6 mm, 22% pyłu koksowego i 3% żywicy fenolowo-formaldehydowej formuje się w kształtki na prasie hydraulicznej pod ciśnieniem 1200 kG/cm². Wyformowane półfabrykaty poddaje się procesowi impregnacji ciekłą gorącą mieszanką smołową..

Wadą sposobów znanych z opisów patentowych nr: 131 890, 131 891 i 154 867 jest stosowanie wskazanych żywic fenolowo-formaldehydowej lub fenolowej. Tego typu żywice powodują hydratację ziaren klinkieru dolomitowego zawierającego wolne CaO, ponieważ w chwili wiązania żywica wydziela wodę. Temperatura mieszania wytwarzanej masy nie może przekroczyć 40°C, ponieważ powyżej tej temperatury żywice typu rezolowego utwardzają się - ulegają procesowi polimeryzacji. Z tej przyczyny niemożliwe jest również zastosowanie klinkieru dolomitowego otrzymanego w procesie jednostopniowego spiekania, który z uwagi na podatność na hydratację powinien być przechowywany w zbiornikach ogrzewanych w temperaturze 70-110°C.

Z polskiego opisu patentowego nr 135 693 znany jest sposób wytwarzania wyrobów magnezytowo-węglowych i magnezytowo-spinelowowęglowych. W sposobie tym sporządza się masę dodając kolejno magnezyt, żywicę lub mieszaninę żywic w dowolnym stosunku, po wymieszaniu dodaje się przygotowaną substancję węglonośną w ilości od 5 do 35%, przygotowana na drodze wspólnego przemiału węgla i w dowolnej postaci z dodatkiem żelaza lub jego stopów w ilości do 15% oraz kwasu fosforowego i/lub borowego; i/lub ich soli w ilości do 8% w przeliczeniu na P2O5 lub B2O5 w postaci roztworu lub suchej masy, a w końcowym etapie wprowadza się do masy magnezyt. Jako substancję wiążącą dodaje się do masy żywice chemoutwardzalne i/lub termoutwardzalne, i/lub termoplastyczne, korzystnie fenolowe, w ilości od 1,5 do 9%. Formowanie wyrobów prowadzone jest na prasach poprzez wprowadzenie jedno- lub wielokrotnego odpowietrzania oraz końcowego wytworzenia maksymalnego nacisku powyżej 30 MPa w okresie minimum 2 sekund. Suszenie prowadzone jest w temperaturze powyżej 200°C w czasie minimum 50 godzin.

Polski opis patentowy nr 140 252 ujawnia sposób wytwarzania ogniotrwałych wyrobów zasadowych, w którym w temperaturze od 50 do 250°C miesza się kolejno od 40 do 90% klinkieru magnezytowego i/lub klinkieru dolomitowego, i/lub klinkieru magnezytowo - dolomitowego z od 2 do 8% parafiny i/lub smoły, i/lub paku oraz od 5 do 40% wstępnie przygotowanej substancji węglonośnej zawierającej do 15% glinu i/lub węglika krzemu, a następnie dodaje się od 5 do 40% klinkieru magnezytowego i/lub dolomitowego, i/lub magnezytowo dolomitowego. Po wymieszaniu formuje się wyroby w temperaturze od 50 do 250°C stosując jedno lub wielokrotne odpowietrzanie przy maksymalnym nacisku formowania powyżej 58 MPa, przy czym wyroby wypala się w atmosferze redukcyjnej.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że sporządza się masę przez kilkustopniowe wymieszanie w łącznym czasie 10-15 minut dodawanych kolejno składników: klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0,25-7,0 mm w ilości 57,0-72,0% wag., oleju silikonowego w ilości 0,1-0,5% wag., lepiszcza organicznego o niskiej zawartości wolnego fenolu i benzo-apirenu w ilości 2,0-6,0% wag., stałej substancji węglowej w ilości 0,0-15,0 % wag., klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0,0-0,25 mm w ilości 19,0-24,0% wag., żywicy nowolakowej sypkiej w ilości 0,3-2,0% wag. i utwardzacza w ilości 0,3-1,0% wag. Lepiszczem organicznym jest pak termopreparowany i/lub roztwór żywicy nowolakowej w dowolnej proporcji. Korzystnie stosuje się gorący roztwór żywicy nowolakowej o zawartości żywicy od

182 576

35.0 do 85,0% wag. i temperaturze 60-80°C i/lub gorącą smołę termopreparowaną o temperaturze do 120°C.

Z jednorodnej, sypkiej mieszanki formuje się wyroby pod ciśnieniem 1100-1500 kG/cm , a następnie wyformowane wyroby wygrzewa się w temperaturze 150-350°C w atmosferze redukcyjnej w piecu typu Menheim w czasie 12-24 godzin.

Mieszanie prowadzi się korzystnie na gorąco w temperaturze 60-120°C, a klinkier dolomitowy stosuje się korzystnie jednostopniowo spiekany o temperaturze 70 -110°C, zawierający 2,0-4,5% zelaza. Korzystnie jako stałą substancję węglową stosuje się grafit, a utwardzaczem jest urotropina.

W rozwiązaniu według wynalazku nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie gorącego lepiszcza organicznego o niskiej zawartości wolnego fenolu i benzo-a-pirenu, korzystnie roztworu żywicy nowolakowej i/lub smoły termopreparowanej, umożliwia wprowadzenie do składu masy, z której formuje się wyroby, zwiększone ilości substancji węglowej w ilości do 15% wag. Dodatkową zaletą jest to, że gorąca w postaci roztworu żywica nowolakowa w chwili wiązania nie wydziela wody i jest czysta ekologicznie. Również stwierdzono, że dodatek oleju silikonowego znacznie poprawia zwilżalność, która obniża wprowadzenie zwiększonej ilości fazy węglowej.

Sposób zapewnia wytworzenie wyrobów ogniotrwałych dolomitowo-węglowych o wysokich parametrach użytkowych przy znacznym obniżeniu emisji szkodliwych substancji organicznych zarówno na poszczególnych etapach produkcji, szczególnie podczas mieszania składników masy, jak i podczas stosowania w urządzeniach cieplnych, w których zostały zabudowane. Wytworzone wyroby nie wymagają nasycania smołą lub pakiem.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony w następujących przykładach wykonania.

Przykład I

Do mieszadła wsypuje się 712 kg jednostopniowo spiekanego klinkieru dolomitowego, podgrzanego do temperatury 80°C i zawierającego 2,5% wag. żelaza, o uziamieniu od 0,25 do 5.0 mim wlewa 5 kg oleju siilkonowego i miesza, po c^m dodaje się 55 kg roztworu żywicy nowolakowej o zawartości żywicy 80% wag. podgrzanej do temperatury 75°C. Po wymieszaniu dodaje się 215 kg klinkieru dolomitowego o uziamieniu do 0,25 mm i po kolejnym wymieszaniu dodaje się 3 kg żywicy nowolakowej sypkiej, a następnie 10 kg urotropiny. Mieszanie prowadzi się na gorąco w temperaturze 60-85°C w łącznym czasie 15 minut.

Z otrzymanej sypkiej masy formuje się kształtki pod ciśnieniem 1120 kG/cm², po czym kształtki te wygrzewa się w temperaturze 200°C w atmosferze redukcyjnej w piecu typu Menheim w czasie 14 godzin.

Przykład II

Do mieszadła wsypuje się 615 kg klinkieru dolomitowego o uziamieniu od 0,4 do 7,0 mm, wlewa 2 kg oleju silikonowego i miesza po czym dodaje się 20 kg roztworu żywicy nowolakowej o zawartości żywicy 50% wag. podgrzanej do temperatury 65°C i 25 kg smoły termopreparowanej o temperaturze 110°C. Po wymieszaniu dodaje się 140 kg grafitu, miesza i dodaje 190 kg klinkieru dolomitowego jednostopniowo spiekanego o uziamieniu do 0,25 mm podgrzanego do temperatury 100°C zawierającego 4,0% wag. żelaza i nadal miesza z dodaniem 5 kg żywicy nowolakowej, sypkiej i w czasie dalszego mieszania dodaje się 3 kg urotropiny. Mieszanie prowadzi się na gorąco w temperaturze 90-120°C w łącznym czasie 15 minut.

Z otrzymanej sypkiej masy formuje się kształtki pod ciśnieniem 1450 kG/cm2, które wygrzewa się w temperaturze 310°C w atmosferze redukcyjnej w piecu typu Menheim w czasie 18 godzin.

Przykład III,

Klinkier dolomitowy jednostopniowo spiekany zawierający 2,0% wag. żelaza, podgrzany do temperatury 105°C, o uziamieniu od 0,25 do 7,0 mm, w ilości 717 kg miesza się z olejem silikonowym w ilości 4 kg, dodaje się smołę termopreparowaną o temperaturze 90°C w ilości 35 kg, miesza wspólnie i dodaje klinkier dolomitowy jednostopniowo spiekany o uziamieniu do 0,25 mm, zawierający 3,0% wag. podgrzany do temperatury 70°C w ilości 235 kg, po czym prowadząc nadal mieszanie dodaje się żywicę nowolakową sypką w ilości

182 576 kg a następnie dodaje się urotropinę w ilości 6 kg i nadal miesza do uzyskania jednorodnej mieszanki. Mieszanie prowadzi się w temperaturze 80-100°C w łącznym czasie 13 minut.

Z otrzymanej sypkiej masy formuje się kształtki pod ciśnieniem 1300 kG/cm², po czym wygrzewa się je w temperaturze 250°C w atmosferze redukcyjnej w piecu typu Menheim w czasie 23 godzin.

Wyroby wytworzone sposobem podanym w przykładach uzyskują następujące właściwości:

- zawartość C (resztkowego) 2,5-15% 5-115.

- wytrzymałość na ściskanie powyżej 30 3-1 Pa

- porowatość otwarta poniżej 7%

- gęstość pozorna powyżej 2,715 g/cm³

- ogniotrwałość pod obciążeniem ροχνν^ 37OO°C

Wyroby te dzięki zwiększonej zawartości węgla charakteryzują się zwiększoną odpornością na korozję niską podatnością na hydratację powyżej 1,5 godz. W warunkach wilgotności względnej 90% i temperaturze 60°C, co znacznie podnosi ich wartość użytkową.

182 576

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania wyrobów ogniotrwałych dolomitowo-węglowych, wiązanych lepiszczem organicznym, metodą mieszania na gorąco, w którym z masy formuje się wyroby, a następnie temperuje, znamienny tym, że masę sporządza się przez kilkustopniowe wymieszanie w łącznym czasie 10-15 minut dodawanych kolejno składników: klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0,25-7,0 mm w ilości 57,0-72,0% wag., oleju silikonowego w ilości 0,1-0,5% wag., lepiszcza organicznego o niskiej zawartości wolnego fenolu i benzo-a-pirenu, którym to lepiszczem jest pak termopreparowany i/lub roztwór żywicy nowolakowej stosowane w dowolnej proporcji, w ilości 2,0-6,0% wag., stałej substancji węglowej w ilości 0,0-15,0% wag., klinkieru dolomitowego o uziamieniu 0,0-0,25 mm w ilości 19,0-24,0% wag., żywicy nowolakowej sypkiej w ilości 0,3- 2,0% wag. i utwardzacza w ilości 0,3-1,0% wag., po czym z jednorodnej, sypkiej mieszanki formuje się wyroby pod ciśnieniem 1100-1500 kG/cm², a następnie wyformowane wyroby wygrzewa się w temperaturze 150- 350°C w atmosferze redukcyjnej w piecu typu Menheim w czasie 12-24 godzin.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanie prowadzi się na gorąco w temperaturze 60-120°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się klinkier dolomitowy jednostopniowo spiekany o temperaturze 70-110°C, zawierający 2,0-4,5% zelaza.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako lepiszcze organiczne stosuje się gorący roztwór żywicy nowolakowej o zawartości żywicy od 35,0 do 85,0% wag. i temperaturze 60-80°C i/lub gorącą smołę termopreparowaną o temperaturze do 120°C.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako stałą substancję węglową stosuje się grafit.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako utwardzacz stosuje się urotropinę.