RU10171U1 - Огнеупорное изделие - Google Patents

Description

ОГНЕУПОРНОЕ ИЗДЕЛИЕ

Нолезная модель относится к огнеупорной промышленности и может быть ионользована в качестве футеровки в зона иовмшенного износа дуговых печей, KOHBepf oB, ковшей джя вне печной обработки стааи и т,д

Экономичность {процессов внвлавки стали в вышеуказанных агрегатах определяется стойкостью огнеупорной футеровки, зависящей от множества факторов, таких как чистота сырья, увеличение давления формования и температуры обжига Жри этом происходит повы шение коррозионной устойчивости огнеупоров, но увеличивается модуль упругости и КТР, что приводит к снйжвшш термостойкости. Решение этой проблемы - в щ именении огнеупоров с бескислородщши

компонентами, в частности огнеупорами системы/1йО-С« Однако, цяя

снижения окисляемости и повышения механических и термических характеристик периклазоуглеродистых огнеупоров необходимо формирование оптимальной структуры, т«к. при нагревании углерод выгора ет и образувтся пустоты, которые необходимо минимизировать о помощью праэильного подбора матрицы.

Известен периклазоуглеродистый огнеупор, содержащий в качестве тонкомолотой составляющей периклаз с размером частиц шнее 88 мкм (. I5I3840, €0 35/04 от 14.07,86 г.). Скорость коррозжЕ огнеупоров с таким размером периклаза значительно выш чем в изделиях, где в матрице используются более тонкие зерна н риклаза.

0,5-100,0 мкм и мелких частиц (размер менее 1,0 мкм) карбида кремния, циспергированных в матрице (заявка ЕР № 0370 176 С04В 35/04, 35/56, публ.30,05,90). В огнеупорах на основе такого композиционного материала, антикоррозийные свойства выше, чем в вышеуказанном огнеупоре.

Однако в связи с тем, что верхняя граница зернового состава основного компонента матрицы - МоО слишком велика (100 мкм), по сравнению с размером зерен второго компонента матрицы ( ), то зерна не могут заполнить поровое пространство, образуемое частицами МоО. По сути матрица имеет непрерывный зерновой состав, что формирует структуру огнеупора с дефектным поровым пространством, затрудняющим процессы спекания и создание плотной структуры, защищающей огнеупор от окисления.

Техническим результатом преядагаемой модели является повышение устойчивости к окислению и термопрочностных характеристик Еериклазоутлероцистого огнеупора за счет уменьшения порового пространства, получения плотной макроструктуры.

Заявляемое огнеупорное изделие состоит из зерен периклаза размером 0,5-10 мкм, расположенной в можзеренных промежутках матрицы, состоящей из не менее, чем трех компонентов, при этом один из них имеет волокнистую или таблитчатую форму, второй находятся в аморфном состоянии и расположен но периферий матрицы, а третий представляет собой микронную составляющую, в которой

частицы размером 44-30 т.ы составляют 40-6.0, а размером менее

15 мкм - , и порового пространства.

Экспериментальным цутем было установлено, что оптимальная упаковка частиц в матрице может быть достигнута лишь при использоваяии прерывистого зернового состава ее микронной составляющей, причем верхний предел размера зерна не должен превышать 44 вякм, а нижний должен быть менее 15 мкм.

Также существенно важным туш. повышения эксплуатационных свойств огнеупора является зависимость его структуры от формы частиц применяемого углеродного материала. От формы частиц зависит также их ориентация в макроструктуре огнеупора в процессе формования.

Экспериментально установлено, что при использовании углеродного материала с частицами, имеющими волокнистую форму (волокнистый графит) или с таблитчатую (чешуйчатый графит, пирографит), частицы углерода при формовании ориентируются таким образом, что практически полностью заполняют межзеренные промежутки, минимизируя поровое пространство.

Аморфная составляющая в виде органических связок, обволакивающая матрицы по периферии, в процессе коксования при температурах 900-1000° упрочняется, плотно соединяя матрицу с зернами заполнителя.

Петрографические исследования опытных образцов и прототипа после обжига при 1400°С в окислительной атмосфере показали, что в образце прототипа добавки микронного порошка даже при использовании таблитчатой углеродистой составляющей оказала локальное воздействие на структуру, тогда как в опытных образцах произошло равномерное уплотнение структуры с образованием углеродисто-керамической связки с малым количеством закрытых пор.

средним размером чешуек 80 мкм, углеродистое волокно со ср. диаметром 20 мкм и длиной О,-f мм, в качестве органического связующего применяли фенолформалъдегидную смолу и связующее фенолъное порошкообразное. Цяя получения микронной составляющей использовали смесъ из 2-х совместных помолов корки плавленого периклаза и карбида кремния с размерами частиц, соответственно, 44-30 мкм и мкм. При этом соотношение периклаза и в обеих смесях составило 5:1.

Приготовление масс осуществляли смешением компонентов в соотношениях, указанных: в таблице, в лабораторной пропеллерной мешалке по обычно принятой технологии, прелусматривающей подачу части связзпощего на преврарительно перемешанные зернистые порошки с последующим введением оставшегося количества связки в конце замеса поела загрузки смесей из микронных составляющих. Из приготовленных масс на гидравлическом прессе при давлении прессовани5| 100 Н/мм сформовали образцы и термообработали их при 200°С.

На термообработанных образцах определили предел прочности при изгибе при в окислительной среде и стойкость к окислению, определяемую путем потери массы при обжиге.

Как видно из таблицы образцы, полученные из масс препдагаемого строения в сравнении с прототипом отличаются повышенной стойкостью к окислению (в 2,9-1,6 р.) и повышенной термопрочностью при изгибе (1,3-1,5 раза).

При запре.двльных значениях соотношения в массе микронных добавок нарушается рациональный гранулометрический состав и в сформованных образцах повышается пористость. т При повышении пористости процесс: взаимодействия составляющих матрицы и заполнителя, сопровожцащийся диффузией, перекристаллизацией при высоких температурах затормаживается и затрудняется формирование плотной структуры огнеупора, что сказывается на снижении термопрочностных свойств и стойкости к окиалению. При использовании в качестве углеродистой составляющей сажи, не имеющей слоистого строения, как в случае с чешуйчатым графитом и графитовым волокном, даже при необходимом соотношении микронных частиц окислительные свойства и предел прочности при изгибе ухудшаются. Такая же закономерность прослеживается и в образцах протоипа. Таким образом, заявляемый огнеупор характеризуется об повышенной стойкости к окисляемости и повышенными термопрочностными характеристиками за счет образования максимально прочной структуры, обусловленной рациональным гранулометрическим составом за счет использования прерывистого зернового состава микронной составляющей при соотношении части 44-30 мкм- 60:40/40:60, а также за счет использования в качестве углеродной составляющей углеродные материалы с таблитчатой или волокнистой формой частиц. % 15 мкм

Claims (1)

1. Огнеупорное изделие системы MgO-C, состоящее из зерен периклаза размером 0,5 - 10 мм, матрицы, расположенной в межзеренных промежутках, и порового пространства, отличающееся тем, что матрица состоит из не менее чем трех компонентов, при этом один из них имеет волокнистую или таблитчатую форму, второй находится в аморфном состоянии и расположен по периферии матрицы, а третий представляет собой микронную составляющую, в которой частицы размером 44 - 30 мкм составляют 40 - 60%, а размером менее 15 мкм - 60 - 40%.