RU2076850C1 - Molten spinel-containing material - Google Patents
Molten spinel-containing material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2076850C1 RU2076850C1 RU96118332A RU96118332A RU2076850C1 RU 2076850 C1 RU2076850 C1 RU 2076850C1 RU 96118332 A RU96118332 A RU 96118332A RU 96118332 A RU96118332 A RU 96118332A RU 2076850 C1 RU2076850 C1 RU 2076850C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spinel
- containing material
- mgo
- fused
- cao
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и может быть использовано для изготовления высококачественных шпинельсодержащих огнеупоров для футеровки тепловых агрегатов. The invention relates to the production of refractory materials and can be used for the manufacture of high-quality spinel-containing refractories for lining thermal units.
Известен плавлено-литой материал, основными фазами которого являются периклаз, хромит и магнезиальная шпинель, содержащий преимущественно, мас. MgO 53-59; Cr2O3 16-24; FeO или Fe2O3 9-13; Al2O3 6-15; SiO2 1-3; CaO 0,2- 1,5; TiO2 0-2 и F2 O-1 (Патент США N 4657878, кл. С 04 В 35/04, 1987).Known fused cast material, the main phases of which are periclase, chromite and magnesian spinel, containing mainly, by weight. MgO 53-59; Cr 2 O 3 16-24; FeO or Fe 2 O 3 9-13; Al 2 O 3 6-15; SiO 2 1-3; CaO 0.2-1.5; TiO 2 0-2 and F 2 O-1 (U.S. Patent No. 4,657,878, class C 04 B 35/04, 1987).
Недостатком известного технического решения являются большие энергетические затраты на получение плавлено-литого продукта. Изделия, изготовленные с применением данного материала, имеют недостаточную износоустойчивость в тяжелых условиях службы из-за образующейся проницаемой структуры огнеупоров. A disadvantage of the known technical solution is the high energy costs of obtaining a fused-cast product. Products made using this material have insufficient wear resistance in severe service conditions due to the resulting permeable structure of refractories.
Наиболее близким по составу к предлагаемому техническому решению является плавленый огнеупорный материал, основными кристаллическими фазами которого являются периклаз и магнезиальная шпинель, содержащий, мас. MgO 45-78; Cr2O3 0-30; Al2O3 0-35; FeO+Fe2O3 0-17; MgO+Cr2O3+Al2O3 + FeO+Fe2O3 < 82; SiO2 1-8; CaO+BaO+SrO 0-2; TiO2 O-10 и F2 0-3. (Япония, заявка N 61-32276 В, кл. С 04 В 35/62, 1986).The closest in composition to the proposed technical solution is fused refractory material, the main crystalline phases of which are periclase and magnesia spinel, containing, by weight. MgO 45-78; Cr 2 O 3 0-30; Al 2 O 3 0-35; FeO + Fe 2 O 3 0-17; MgO + Cr 2 O 3 + Al 2 O 3 + FeO + Fe 2 O 3 <82; SiO 2 1-8; CaO + BaO + SrO 0-2; TiO 2 O-10 and F 2 0-3. (Japan, application N 61-32276 B, class C 04 B 35/62, 1986).
Недостатком известного технического решения являются высокие энергетические затраты, составляющие порядка 2300 кВт/ч на получение 1 т плавленого продукта. Кроме того, изделия, изготовленные с применением данного материала, имеют недостаточную износостойкость в жестких условиях службы. Это обусловлено формированием проницаемой структуры огнеупора вследствие малой активности к спеканию небольшого линейного расширения указанного плавленого материала. A disadvantage of the known technical solution is the high energy costs of about 2300 kW / h to obtain 1 ton of processed product. In addition, products made using this material have insufficient wear resistance in severe service conditions. This is due to the formation of a permeable structure of the refractory due to the low sintering activity of a small linear expansion of said fused material.
Целью изобретения является снижение энергозатрат при производстве плавленого шпинельсодержащего материала, а также повышение износостойкости шпинельсодержащих огнеупоров, изготовленных с его применением. The aim of the invention is to reduce energy consumption in the production of fused spinel-containing material, as well as increasing the wear resistance of spinel-containing refractories made with its use.
Это достигается тем, что плавленый шпинельсодержащий материал на основе магнезиальной шпинели и периклаза. содержащий MgO, Al2O3, SiO2, CaO и Fe2O3, получают плавкой на слив или на выпуск при скорости разливки и кристаллизации расплава, обеспечивающей степень спекания 0,05-0,85 и необратимый объемный рост равный 0,5-7% после его нагрева в температурном интервале 1250-1700oС, при следующем соотношении компонентов, мас. Al2O3 50,0-70,0; MgO 24,5-49,5; SiO2 0,1-1,5; CaO 0,2-2,0; Fe2O3 0,2-2,0.This is achieved by the fact that fused spinel-containing material based on magnesia spinel and periclase. containing MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO and Fe 2 O 3 , are obtained by melting to discharge or to discharge at a casting and crystallization rate of the melt, providing a sintering degree of 0.05-0.85 and irreversible volume growth of 0.5 -7% after heating in the temperature range 1250-1700 o With the following ratio of components, wt. Al 2 O 3 50.0-70.0; MgO 24.5-49.5; SiO 2 0.1-1.5; CaO 0.2-2.0; Fe 2 O 3 0.2-2.0.
Сущность изобретения сводится к следующему. The invention is reduced to the following.
Алюмомагниевый шпинельсодержащий материал получают при определенных режимах плавки смеси технического глинозема с MgO-содержащим компонентом на "слив" в изложницы. При этом удельный расход электроэнергии составляет 1800- 1900 кВт/ч. Закристаллизовавшийся продукт имеет повышенную степень к спеканию за счет высокой дефектности его кристаллической решетки, которая, в свою очередь, обусловлена образованием структуры твердых растворов. Необратимый объемный рост материала обеспечивается заполнением кислородных вакансий и распадом структуры твердых растворов при его термообработке. Magnesium-aluminum spinel-containing material is obtained under certain melting conditions of a mixture of technical alumina with an MgO-containing component to be "drained" into the molds. In this case, the specific energy consumption is 1800-1900 kW / h. The crystallized product has an increased degree of sintering due to the high defectiveness of its crystal lattice, which, in turn, is due to the formation of the structure of solid solutions. Irreversible bulk growth of the material is ensured by the filling of oxygen vacancies and the decomposition of the structure of solid solutions during its heat treatment.
При изготовлении шпинельсодержащих огнеупоров с применением данного материала образуется высокоплотная и прочная структура изделий за счет повышенной спекаемости и необратимого объемного роста плавленого алюмомагниевого продукта. Расширяясь, материал дополнительно занимает пустоты внутри структурного каркаса изделий. Таким образом, создание указанной структуры приводит к повышению износостойкости огнеупоров в жестких условиях службы тепловых агрегатов. In the manufacture of spinel-containing refractories using this material, a high-density and strong structure of the products is formed due to increased sinterability and irreversible volume growth of the fused aluminum-magnesium product. Expanding, the material additionally occupies voids inside the structural frame of the products. Thus, the creation of this structure leads to an increase in the wear resistance of refractories in severe service conditions of thermal units.
При запредельных нижних значениях компонентов плавленого шпинельсодержащего материала (менее, мас. Al2O3 50; MgO 24,5; SiO2 0,1; CaO 0,2 и Fe2O3 0,2 ) снижается его спекаемость из-за низкого импрегнирования силикатных примесей. Интенсификация спекания, кроме прочего, обусловлена и частичным присутствием жидкой фазы.With exorbitant lower values of the components of the fused spinel-containing material (less than wt. Al 2 O 3 50; MgO 24.5; SiO 2 0.1; CaO 0.2 and Fe 2 O 3 0.2), its sintering is reduced due to the low impregnation of silicate impurities. The intensification of sintering, among other things, is due to the partial presence of the liquid phase.
При запредельных верхних значениях ингредиентов шпинельсодержащего материала (более, мас% Al2O3 70; MgO 49,5; SiO2 1,5; CaO 2,0 и Fe2O3 2,O) снижается его высокотемпературная прочность вследствие избыточного содержания легкоплавных фаз (монтичеллита и мертвинита).With prohibitive upper values of the ingredients of spinel-containing material (more, wt% Al 2 O 3 70; MgO 49.5; SiO 2 1.5; CaO 2.0 and Fe 2 O 3 2, O) its high-temperature strength decreases due to the excessive content of low-melting phases (monticellite and deadman).
Степень спекания (коэффициент спекания) плавленого шпинельсодержащего материала определяют следующим образом. The degree of sintering (sintering coefficient) of the fused spinel-containing material is determined as follows.
Плавленый продукт измельчают, рассеивают на узкие классы и прессуют лабораторные образцы при удельном давлении 200 Н/мм2. Прессовки обжигают при температуре 1600-1650oС.The fused product is crushed, dispersed into narrow classes and laboratory samples are pressed at a specific pressure of 200 N / mm 2 . Pressings are fired at a temperature of 1600-1650 o C.
Степень спекания выражается относительным сокращением объема пор в обжиге и рассчитывается по формуле:
К (Пo П )/П
где П общая пористость образца до обжига,
П общая пористость образца после обжига,
Общая пористость рассчитывается по формуле:
П = (1-ρk/ρ)•100
где ρк кажущаяся плотность образца, г/см3;
ρ истинная плотность образца, г/см3.The degree of sintering is expressed by the relative reduction in pore volume in firing and is calculated by the formula:
K (P o P) / P
where P is the total porosity of the sample before firing,
P the total porosity of the sample after firing,
The total porosity is calculated by the formula:
P = (1-ρ k / ρ) • 100
where ρ to the apparent density of the sample, g / cm 3 ;
ρ is the true density of the sample, g / cm 3 .
Необратимый объемный рост плавленого шпинельсодержащего материала определяют по ГОСТу 5402-81 или соответствующей аттестованной методике. Irreversible volumetric growth of fused spinel-containing material is determined according to GOST 5402-81 or the corresponding certified method.
При использовании плавленого шпинельсодержащего материала со степенью спекания < 0,05 огнеупор характеризуется высокой прочностью, но при этом снижается температура начала размягчения под нагрузкой. When using fused spinel-containing material with a sintering degree <0.05, the refractory is characterized by high strength, but the temperature of the onset of softening under load decreases.
При применении плавленого шпинельсодержащего материала со степенью спекания < 0,85 происходит разрыхление структуры огнеупора с увеличением объема. Изделия характеризуются низкой механической прочностью и, как следствие, повышенной скоростью высокотемпературного старения при термоциклировании. When using fused spinel-containing material with a sintering degree <0.85, the refractory structure loosens with an increase in volume. Products are characterized by low mechanical strength and, as a consequence, an increased rate of high-temperature aging during thermal cycling.
При использовании плавленого шпинельсодержащего материала с необратимым объемным ростом < 0,5% после его нагрева не создается максимально плотная структура огнеупора. When using fused spinel-containing material with an irreversible volume growth of <0.5%, after heating it does not create the most dense structure of the refractory.
При применении плавленого шпинельсодержащего материала с необратимым объемным ростом > 7% после его нагрева происходит нарушение структурного каркаса огнеупора. When using fused spinel-containing material with irreversible volumetric growth> 7% after its heating, the structural framework of the refractory is violated.
Пример 1. Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема с химически обогащенным оксидом магния при заданных режимах плавки, скорости разливки и кристаллизации расплава следующего химического состава, мас. Al2O3 50,0; MgO 49,5; SiO2 0,1; CaO 0,2; Fe2O3 0,2.Example 1. Obtained spinel-containing material by melting a mixture of technical alumina with chemically enriched magnesium oxide at specified melting conditions, casting speed and crystallization of the melt of the following chemical composition, wt. Al 2 O 3 50.0; MgO 49.5; SiO 2 0.1; CaO 0.2; Fe 2 O 3 0.2.
Степень спекания материала составляла 0,05, необратимый объемный рост 0,5% Кажущаяся плотность 3,48 г/см3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 40-300 мкм. Удельный расход электроэнергии составил 1900 кВт/ч.The degree of sintering of the material was 0.05, irreversible volumetric growth of 0.5%, the Apparent density of 3.48 g / cm 3 . The average size of spinel crystals was in the range of 40-300 microns. The specific energy consumption was 1900 kW / h.
С применением данного материала приготовлены шихты двух разновидностей шпинельсодержащих огнеупоров. With the use of this material, mixtures of two varieties of spinel-containing refractories were prepared.
Данные приведены в таблице. The data are given in the table.
Из шихт изготовлены образцы периклазошпинельных (шихта 1) и шпинельнопериклазоуглеродистых (шихта II) изделий диаметром 40 и высотой 50 мм при удельном давлении прессования 150 Н/мм2.Samples of periclase-spinel (charge 1) and spinel-periclase-carbonaceous (charge II) products with a diameter of 40 and a height of 50 mm at a specific pressing pressure of 150 N / mm 2 were made from batch materials.
После обжига образцов из шихты 1 при температуре 1650oС прочность на сжатие составила 78 Н/мм3, открытая пористость 13,0%
После термообработки образцов из шихты II при температуре 200oС прочность на сжатие при 1400oС составила 23,1 Н/мм2, открытая пористость 4,0%
Пример 2. Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема с зернистым каустизированным магнезиальным продуктом при заданных режимах плавки, скорости разливки и кристаллизации расплава следующего химического состава, мас. Al2O3 60,0; MgO 37; SiO2 0,8; CaO 1,1; Fe2O3 1,1.After firing the samples from the charge 1 at a temperature of 1650 o With the compressive strength was 78 N / mm 3 , the open porosity of 13.0%
After heat treatment of samples from the charge II at a temperature of 200 o With the compressive strength at 1400 o With amounted to 23.1 N / mm 2 , the open porosity of 4.0%
Example 2. Obtained spinel-containing material by melting a mixture of technical alumina with a granular causticized magnesian product at specified melting conditions, casting speed and crystallization of the melt of the following chemical composition, wt. Al 2 O 3 60.0; MgO 37; SiO 2 0.8; CaO 1.1; Fe 2 O 3 1.1.
Степень спекания материала составляла 0,35, необратимый объемный рост 4,0% кажущаяся плотностью 3,45 г/см3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 35-350 мкм. Удельный расход электроэнергии составил 1850 кВт/ч.The degree of sintering of the material was 0.35, irreversible volumetric growth of 4.0%, an apparent density of 3.45 g / cm 3 . The average size of spinel crystals was in the range of 35-350 microns. Specific energy consumption amounted to 1850 kW / h.
Шихты и образцы изделий были изготовлены аналогично примеру 1. Blends and product samples were made analogously to example 1.
Прочность на сжатие образцов периклазошпинельных изделий (шихта 1) составила 83,0 Н/мм2, открытая пористость 12,5%
Прочность на сжатие при 1400oС образцов шпинельнопериклазоуглеродистых изделий (шихта II) составила 19,8 Н/мм2, открытая пористость 4,3%
Пример 3. Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема с каустическим магнезитом при заданных режимах плавки, скорости разливки и кристаллизации расплава следующего химического состава, мас. Al2O3 70,0; MgO 24,5; SiO2 1,5; CaO 2,0; Fe2O3 2,0.The compressive strength of samples of periclase-spinel products (charge 1) was 83.0 N / mm 2 , open porosity 12.5%
The compressive strength at 1400 o With samples of spinel-periclase-carbon products (charge II) was 19.8 N / mm 2 , the open porosity of 4.3%
Example 3. Received spinel-containing material by melting a mixture of technical alumina with caustic magnesite at specified melting conditions, casting speed and crystallization of the melt of the following chemical composition, wt. Al 2 O 3 70.0; MgO 24.5; SiO 2 1.5; CaO 2.0; Fe 2 O 3 2.0.
Степень спекания материала составила 0,85, необратимый объемный рост 7,0% кажущаяся плотность 3,38 г/см3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 45-370 мкм. Удельный расход электроэнергии составил 1800 кВт/ч.The degree of sintering of the material was 0.85, irreversible volumetric growth of 7.0%, apparent density of 3.38 g / cm 3 . The average size of spinel crystals was in the range of 45-370 μm. The specific energy consumption was 1800 kW / h.
Шихты и образцы изделий были изготовлены аналогично примеру 1. Blends and product samples were made analogously to example 1.
Прочность на сжатие образцов периклазошпинельных изделий (шихта 1) составила 76,5 Н/мм2, открытая пористость 13,4%
Прочность на сжатие при 1400oС образцов шпинельнопериклазоуглеродистых изделий (шихта II) составила 20,0 Н/мм2, открытая пористость 4,8%
Пример 4 (прототип). Получен шпинельсодержащий материал путем плавления смеси технического глинозема и химически чистого оксида магния по режиму "hum and scum" следующего химического состава, мас. MgO 73,5; Al2O3 14,5; FeO+Fe2O3 8,2; SiO2 1,5; CaO 0,5; TiO2 1,3; F2 0,5.The compressive strength of samples of periclase-spinel products (charge 1) amounted to 76.5 N / mm 2 , open porosity of 13.4%
The compressive strength at 1400 o With samples of spinel-periclase-carbon products (charge II) was 20.0 N / mm 2 , the open porosity of 4.8%
Example 4 (prototype). Spinel-containing material was obtained by melting a mixture of technical alumina and chemically pure magnesium oxide according to the hum and scum mode of the following chemical composition, wt. MgO 73.5; Al 2 O 3 14.5; FeO + Fe 2 O 3 8.2; SiO 2 1.5; CaO 0.5; TiO 2 1.3; F 2 0.5.
Степень спекания материала составляла 0,01, необратимый рост 0,0% кажущаяся плотность 3,50 г/см3. Средний размер кристаллов шпинели находился в пределах 50-400 мкм.The degree of sintering of the material was 0.01, an irreversible increase of 0.0%, an apparent density of 3.50 g / cm 3 . The average size of spinel crystals was in the range of 50-400 microns.
Удельный расход электроэнергии составил 2300 кВт/ч. Specific energy consumption amounted to 2300 kW / h.
Шихты и образцы изделий были изготовлены аналогично примеру 1. Blends and product samples were made analogously to example 1.
Прочность на сжатие образцов периклазошпинельных изделий (шихта 1) составила 55 Н/мм2, открытая пористость 16,2%
Прочность на сжатие при 1400oС образцов шпинельнопериклазоуглеродистых изделий (шихта II) составила 11,5 Н/мм2, открытая пористость 5,8%
Из приведенных примеров следует, что при получении предлагаемого плавленого шпинельсодержащего материала расходуется электроэнергии на 19,5% меньше по сравнению с прототипом.The compressive strength of samples of periclase-spinel products (charge 1) was 55 N / mm 2 , the open porosity of 16.2%
The compressive strength at 1400 o With samples of spinel-periclase-carbon products (charge II) was 11.5 N / mm 2 , the open porosity of 5.8%
From the above examples it follows that upon receipt of the proposed fused spinel-containing material consumed electricity by 19.5% less compared with the prototype.
Кроме этого, шпинельсодержащие изделия, изготовленные с применением заявляемого материала, имеют более высокие показатели прочности на сжатие и открытой пористости по сравнению с огнеупорами, изготовленными с прототипом. Следовательно, изделия с предлагаемым материалом будут иметь более высокую износостойкость в службе. In addition, spinel-containing products made using the inventive material have higher compressive strength and open porosity compared to refractories made with the prototype. Therefore, products with the proposed material will have higher wear resistance in the service.
Claims (1)
MgO 24,5 49,5
SiO2 0,1 1,5
CaO 0,2 2,0
Fe2O3 0,2 2,0пAl 2 O 3 50.0 70.0
MgO 24.5 49.5
SiO 2 0.1 1.5
CaO 0.2 2.0
Fe 2 O 3 0.2 2.0p
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96118332A RU2076850C1 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Molten spinel-containing material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96118332A RU2076850C1 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Molten spinel-containing material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2076850C1 true RU2076850C1 (en) | 1997-04-10 |
| RU96118332A RU96118332A (en) | 1999-01-10 |
Family
ID=20185430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96118332A RU2076850C1 (en) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | Molten spinel-containing material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2076850C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494996C2 (en) * | 2007-04-23 | 2013-10-10 | Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен | Refractory for glass furnace generator nozzle element |
-
1996
- 1996-09-19 RU RU96118332A patent/RU2076850C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 4657878, кл. C 04 B 35/04, 1987. 2. Заявка Японии N 6132276, кл. C 04 B 35/62, 1986. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2494996C2 (en) * | 2007-04-23 | 2013-10-10 | Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен | Refractory for glass furnace generator nozzle element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4142879A (en) | Method for producing low expansion ceramics | |
| US4148962A (en) | Fibrous refractory composite insulation | |
| DE4403161B4 (en) | Melt cast refractory materials with high zirconium dioxide content | |
| CN106278321B (en) | A kind of high tenacity refractory material and its preparation process | |
| US2118143A (en) | Refractory material | |
| US4681624A (en) | Method of filtering molten metals using a monolithic refractory honeycomb filter | |
| US2731355A (en) | Process of producing a crystalline magnesium-aluminum-silicate material | |
| US4294795A (en) | Stabilized electrocast zirconia refractories | |
| BR112012032338B1 (en) | molten refractory and glass oven | |
| RU2076850C1 (en) | Molten spinel-containing material | |
| US6548436B2 (en) | Cristobalite-free mullite grain having reduced reactivity to molten aluminum and method of producing the same | |
| CN112500135A (en) | Magnesium-calcium tundish dry working lining material and preparation method thereof | |
| JPH092870A (en) | High zirconia electro brick | |
| US1966407A (en) | Corundum product and process of producing the same | |
| CA1331631C (en) | Rebonded fused brick | |
| CN110713380A (en) | Preparation method of high-purity compact forsterite | |
| JPH0532343B2 (en) | ||
| JPH0794343B2 (en) | Magnesia clinker and method for producing the same | |
| RU2806273C1 (en) | Method for producing forsterite material | |
| RU2546692C2 (en) | Fireproof cement-free concrete mass | |
| SU1054330A1 (en) | Batch for making refractories | |
| US2160924A (en) | Refractory material | |
| US4366257A (en) | Process for producing a calcia clinker | |
| JPH07187785A (en) | Sic refractory | |
| JPS6059189B2 (en) | Sintered refractory brick for ultra-dense glass furnace and its manufacturing method |