RU2040510C1

RU2040510C1 - Mullite-romeite refractory material

Info

Publication number: RU2040510C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Перепелицын; Л.Б. Хорошавин; В.Г. Флягин; А.Ф. Маурин; А.И. Клинов; В.М. Ковылов
Original assignee: Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности; Сухоложский огнеупорный завод
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: refractory materials. SUBSTANCE: refractory material has, wt.-% mullite 10-70; glass phase 5-20; chromospinellide 25-70. Refractory material properties: thermostability (1300 C water) is 6-8 heat changes; linear heat expansion is 0.2-0.3% square of corrosion disruption with slag is 5-17 mm²; compression strength limit is 41.2-50.5 H/mm²,; porosity is 18.3-20.8% fireproofing is 1750 C. Material is used in lining of heating and smelting furnaces. EFFECT: enhanced quality of material. 3 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к огнеупорным изделиям и массам, используемым для футеровки плавильных и нагревательных печей различных отраслей промышленности. The invention relates to the refractory industry, in particular to refractory products and masses used for lining melting and heating furnaces of various industries.

Известен муллитохромитовый огнеупор [1] включающий, мас. Муллит 56-80 Кианит 6-13 Кремнезем 1-9 Феррохромит 4-25
Недостатком данного огнеупора является пониженная термическая стойкость, что обусловлено наличием свободного кремнезема и пониженным содержанием хромшпинелида (феррохромита). Кроме того для формирования керамической структуры огнеупора необходимо применение высокотемпературного обжига (температура 1500-1650^оС), что приводит к существенному увеличению удельных энергозатрат на производство этого огнеупора.Known mullitochromite refractory [1] including, by weight. Mullite 56-80 Kyanite 6-13 Silica 1-9 Ferrochromite 4-25
The disadvantage of this refractory is reduced thermal stability, which is due to the presence of free silica and a low content of chrome spinelide (ferrochromite). In addition to forming a refractory ceramic structure is necessary to use high-temperature firing (temperature 1500-1650 ° ^C), which leads to a substantial increase in specific energy consumption for the production of refractory.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является муллитохромитовый огнеупор, получаемый из известной огнеупорной массы [2] путем обжига при 1300^оС.The closest technical solution to the claimed is a mullite-chromite refractory obtained from a known refractory mass [2] by firing at 1300 ^about C.

Известная огнеупорная масса содержит, мас. Корунд 5-25 Огнеупорная глина 5-15 Связующее 1-3 Вода 2-5 Хромитовая руда Остальное
(52-87)
При этом масса содержит хромитовую руду с содержанием Cr₂O₃ 48-54 мас. и корунд фракции менее 1,0 мм.Known refractory mass contains, by weight. Corundum 5-25 Refractory clay 5-15 Binder 1-3 Water 2-5 Chromite ore Else
(52-87)
The mass contains chromite ore with a Cr ₂ O ₃ content _of 48-54 wt. and corundum fractions less than 1.0 mm.

В результате обжига при 1300^оС из данной огнеупорной массы формируется муллитохромитовый огнеупор, включающий, мас. Корунд 3-20 Муллит 3-8 Стеклофаза 3-4 Хромшпинелид 70-85
Недостатками известного огнеупора являются низкая термическая стойкость (2-3 теплосмены) и пониженная устойчивость к шлакам основного состава. Это обусловлено наличием корунда и малым количеством алюмосиликатных фаз (муллита и стеклофазы) Кроме того известный огнеупор обладает повышенным тепловым расширением при нагревании 0,7-10,28% Недостаточное объемопостоянство связано с разбуханием хромшпинелида вследствие окисления содержащегося в нем железа при нагревании на воздухе:
(Mg, Fe²⁺)(Cr, Al, Fe³⁺)₂O₄+O₂___→ Mg(Cr, Al, Fe³⁺)₂O₄+Fe₂O₃
В результате протекания этой химической реакции объем огнеупора увеличивается примерно на 10% что приводит к появлению микротрещин, уменьшению термической стойкости и снижению шлакоустойчивости.As a result of calcination at 1,300 ^{° C} from this refractory mass formed mullitohromitovy refractory comprising, by weight. Corundum 3-20 Mullite 3-8 Glass phase 3-4 Chromspinelid 70-85
The disadvantages of the known refractory materials are low thermal stability (2-3 heat exchangers) and reduced resistance to slag of the main composition. This is due to the presence of corundum and a small amount of aluminosilicate phases (mullite and glass phase). In addition, the known refractory has an increased thermal expansion during heating of 0.7-10.28%. Insufficient volume constancy is associated with swelling of chrome spinelide due to oxidation of the iron contained in it when heated in air:
(Mg, Fe ²⁺ ) (Cr, Al, Fe ³⁺ ) ₂ O ₄ + O ₂ ___ → Mg (Cr, Al, Fe ³⁺ ) ₂ O ₄ + Fe ₂ O ₃
As a result of this chemical reaction, the volume of refractory increases by about 10%, which leads to the appearance of microcracks, a decrease in thermal resistance, and a decrease in slag resistance.

Предлагаемый муллитохромитовый огнеупор, включающий муллит, стеклофазу и хромшпинелид, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. Муллит 10-70 Стеклофаза 5-20 Хромшпинелид 25-70
Цель изобретения повышение износоустойчивости футеровки плавильных и нагревательный печей, термической стойкости, объемопостоянства и шлакоустойчивости предложенного огнеупора путем физико-химических процессов формирования в нем ситалловидной структуры.The proposed mullitochromite refractory, including mullite, glass phase and chrome spinel, contains these components in the following ratio, wt. Mullite 10-70 Glass phase 5-20 Chromium spinel 25-70
The purpose of the invention is to increase the wear resistance of the lining of melting and heating furnaces, thermal stability, volume stability and slag resistance of the proposed refractory by means of physicochemical processes of formation of a glass-like structure in it.

Сочетание алюмосиликатных компонентов (муллит и стеклофаза), имеющих кислый химический состав с химически нейтральным высокоогнеупорным хромшпинелидом в заявляемом соотношении, позволяет сформировать объемопостоянную термически и химически устойчивую структуру муллитохромитового огнеупора. Устойчивость предлагаемого муллитохромитового огнеупора к термическим и химическим воздействиям обусловлена формированием при обжиге ситалловидной керамической структуры. Ситалловидная структура возникает в результате неполной рекристаллизации стеклофазы вокруг дисперсных частиц хромшпинелида. Благодаря образованию такой структуры возрастает термическая стойкость и шлакоустойчивость огнеупора. Объемопостоянство огнеупора достигается за счет оптимального соотношения усадочных алюмосиликатных компонентов и растущего при окислительном обжиге хромшпинелида. The combination of aluminosilicate components (mullite and glass phase) having an acidic chemical composition with a chemically neutral high refractory chrome spinel in the claimed ratio allows the formation of a volumetric thermally and chemically stable structure of mullite-chromite refractory. The resistance of the proposed mullitochromite refractory to thermal and chemical influences is due to the formation of a ceramic-like ceramic structure during firing. The sital-like structure results from incomplete recrystallization of the glass phase around dispersed particles of chrome spinelide. Due to the formation of such a structure, the thermal and slag resistance of the refractory increases. The volume stability of the refractory is achieved due to the optimal ratio of shrink aluminosilicate components and chrome spinel that grows during oxidative firing.

Если содержание муллита и стеклофазы менее заявляемых количеств, материал имеет неразвитую ситалловидную структуру, что приводит к снижению термической стойкости и шлакоустойчивости. Если содержание алюмосиликатных компонентов превышает заявляемые пределы, то в связи с избыточным количеством стеклофазы возрастает пропитка и коррозия огнеупора шлаковым расплавом. При содержании хромшпинелида более 70 мас. не обеспечивается достаточного объемопостоянства и формируется микротрещиноватость, что отрицательно влияет на шлакоустойчивость огнеупора. При содержании хромшпинелида менее 25 мас. не достигается формирования ситалловидной структуры стеклофазы и легирования муллита оксидом хрома. If the content of mullite and glass phase is less than the declared amounts, the material has an undeveloped sital-like structure, which leads to a decrease in thermal resistance and slag resistance. If the content of aluminosilicate components exceeds the declared limits, then, due to the excess amount of the glass phase, the impregnation and corrosion of the refractory increases with slag melt. When the content of chrome spinel more than 70 wt. sufficient volume constancy is not ensured and microcracking is formed, which negatively affects the slag resistance of the refractory. When the content of chrome spinel is less than 25 wt. the formation of a glass-like structure of the glass phase and doping of mullite with chromium oxide is not achieved.

П р и м е р. Для изготовления образцов использовали следующие материалы: глину огнеупорную Нижне-Увельского месторождения (ТУ 14-8-336-80), хромитовую руду Сарановского месторождения (ТУ 14-23-6-89) и электрокорунд нормальный (ТУ 2-043-992-85). PRI me R. The following materials were used for the preparation of samples: refractory clay of the Nizhne-Uvelsky deposit (TU 14-8-336-80), chromite ore of the Saranovsky deposit (TU 14-23-6-89) and normal electrocorundum (TU 2-043-992-85 )

Образцы готовили по обычной керамической технологии. Сушку осуществляли при 120^оС, обжиг при 1200^оС.Samples were prepared using conventional ceramic technology. Drying was carried out at 120 ^about C, firing at 1200 ^about C.

Для изготовления образца-прототипа помимо вышеперечисленных материалов использовали в качестве связующего жидкое стекло плотностью 1,35 г/см³ и воду. Вещественный состав исходных шихт для изготовления образцов приведен в табл. 1. Термическую обработку образца прототипа осуществляли по следующему режиму: сушка при 120^оС и обжиг при 1300^оС. Составы муллитохромитовых огнеупоров приведены в табл.2.For the manufacture of the prototype sample, in addition to the above materials, liquid glass with a density of 1.35 g / cm ³ and water were used as a binder. The material composition of the initial charge for the manufacture of samples is given in table. 1. The thermal treatment of the sample prototype was performed according to the following regime: drying at ¹²⁰ ° C and calcining at 1300 ° ^C mullitohromitovyh refractory compositions shown in Table 2.

Физико-химические свойства образцов приведены в табл.3, из данных которой видно, что по показателям термической стойкости, объемопостоянства и шлакоустойчивости предлагаемый муллитохромитовый огнеупор существенно превосходит известный материал-прототип. По огнеупорности и прочности заявляемый огнеупор не уступает известному. The physicochemical properties of the samples are shown in Table 3, from the data of which it can be seen that in terms of thermal stability, volume constancy, and slag resistance, the proposed mullitochromite refractory significantly exceeds the known prototype material. In terms of refractoriness and strength, the claimed refractory is not inferior to the known.

Кроме перечисленных предложенный муллитохромитовый огнеупор создает следующие преимущества: экономия топливно-энергетических ресурсов за счет снижения температуры обжига до 1200^оС; использование техногенного алюмосиликатного и хромитового сырья; повышение стойкости футеровки тепловых агрегатов.Besides the above proposed mullitohromitovy refractory creates the following advantages: saving of energy resources by reducing the firing temperature to 1200 ^C; the use of technogenic aluminosilicate and chromite raw materials; increasing the durability of the lining of thermal units.

Claims

MULLITOCHROMITE REFRACTOR, including mullite, glass phase and chrome spinel, characterized in that it contains these components in the following ratio, wt.

Mullite 10 70
Glass phase 5 20
Chrome spinelid 25 70