RU2085538C1

RU2085538C1 - Mass for periclase-spinel article making

Info

Publication number: RU2085538C1
Application number: RU95119160A
Authority: RU
Inventors: В.П. Семянников; В.Е. Гельфенбейн; Ю.Л. Журавлев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Композит-Урал"
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: ferrous and nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: mass has, wt.-%: grainy and dispersed caked periclase powder 70-93 and grainy and dispersed melted aluminomagnesium spinel 7-30. Ratio of grainy and dispersed caked periclase powder = 1.60-3.67 and ratio of grainy and dispersed melted aluminomagnesium spinel = 1.00-1.33. Also, at least 50 wt.-% crystals in grainy aluminomagnesium spinel exhibit different-axis index 2.0 (not less). Properties: thermal stability (1300 C - water) is 15-16 heat changes, metal-resistance, change of crucible hollow volume is 3.2-5.7%. EFFECT: enhanced quality of mass. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления периклазошпинельных изделий, применяемых в наиболее изнашиваемых участках футеровок сталеразливочных ковшей, а также конвертеров, электропечей и других агрегатов черной и цветной металлургии. The invention relates to the refractory industry and can be used for the manufacture of periclase-spinel products used in the most worn sections of the lining of steel pouring ladles, as well as converters, electric furnaces and other units of ferrous and non-ferrous metallurgy.

Известен магнезиально-шпинелидный огнеупор, содержащий периклаз, магнезиально-глиноземистую шпинель, полученную из шихты следующего состава: периклаз фракции 3-1 мм и периклаз фракции 1-0 мм 70-75 мас. дисперсная смесь Титаноглиноземистого катализатора и периклаза 25-30 мас. (авт. св. СССР, N 1330114, C 04 B 35/04, 1987). Known magnesia spinel refractory containing periclase, magnesia-alumina spinel obtained from a mixture of the following composition: periclase fraction 3-1 mm and periclase fraction 1-0 mm 70-75 wt. dispersed mixture of titanium-alumina catalyst and periclase 25-30 wt. (ed. St. USSR, N 1330114, C 04 B 35/04, 1987).

Недостатком известного огнеупора является низкая термическая стойкость изделий из него, составляющая до 6 теплосмен (1300^oC вода).A disadvantage of the known refractory is the low thermal resistance of products made from it, up to 6 heat exchangers (1300 ^o C water).

Наиболее близкой по составу к заявляемому техническому решению является масса для изготовления периклазошпинельных огнеупорных изделий, содержащая зернистый и дисперсный (тонкомолотый) спеченный периклазовый порошок и зернистую плавленую алюмомагнезиальную шпинель фракции 3-0,5 мм в количестве 30 мас. (Антонов Г.И. Якобчук Л.М. и др. Изготовление и испытание периклазошпинельных изделий с плавленой шпинелью. Огнеупоры. Металлургия, 1993, N 3, с. 23-25). The closest composition to the claimed technical solution is a mass for the manufacture of periclase-spinel refractory products containing granular and dispersed (finely ground) sintered periclase powder and granular fused alumino-magnesian spinel fraction of 3-0.5 mm in an amount of 30 wt. (Antonov G.I. Yakobchuk L.M. et al. Production and testing of periclase-spinel products with fused spinel. Refractories. Metallurgy, 1993, N 3, p. 23-25).

Недостатками известной массы являются пониженная термическая стойкость и металлоустойчивость огнеупорных изделий. The disadvantages of the known mass are reduced thermal resistance and metal resistance of refractory products.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение термической стойкости и металлоустойчивости огнеупоров. The problem to which the invention is directed, is to increase the thermal resistance and metal resistance of refractories.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что содержание в массе дисперсной плавленой алюмомагнезиальной шпинели (фракции менее 0,063 мм) обеспечивает хорошее спекание и формирование плотных межзеренных прослоек. Уменьшение диаметра канальных пор способствует созданию стабильной структуры огнеупора, позволяя избавиться от проникновения расплавленного металла внутрь футеровок. Это определяет характер износа огнеупора только по механизму медленного старения и эрозии, которой подвергается лишь тонкая граничная корочка огнеупора. При этом футеровка может служить до низкой остаточной толщины, не выгорая и не свариваясь. The technical result that can be obtained by carrying out the invention lies in the fact that the content in the mass of dispersed fused aluminum-magnesium spinel (fractions less than 0.063 mm) provides good sintering and the formation of dense intergranular layers. Reducing the diameter of the channel pores helps to create a stable structure of the refractory, eliminating the penetration of molten metal into the lining. This determines the nature of the wear of the refractory only by the mechanism of slow aging and erosion, which only a thin boundary crust of the refractory undergoes. At the same time, the lining can serve up to a low residual thickness without fading or welding.

Кроме того, удлиненные кристаллы зернистой плавленой алюмомагниевой шпинели, имеющие разноосность не менее 2,0, способствуют созданию прочного керамического "черепка" и препятствуют растрескиванию футеровки при воздействии контрастных температур, в результате чего значительно повышается термическая стойкость огнеупорных изделий. In addition, elongated crystals of granular fused alumino-magnesium spinel having a difference of at least 2.0 contribute to the creation of a durable ceramic "crock" and prevent the lining from cracking under the influence of contrasting temperatures, as a result of which the thermal resistance of refractory products is significantly increased.

Сущность изобретения заключается в том, что масса для изготовления изделий, включающая зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок и зернистую плавленую алюмомагниевую шпинель, дополнительно содержит дисперсную плавленую алюмомагниевую шпинель, а зернистая плавленая алюмомагниевая шпинель взята в виде разноосности кристаллов при следующем соотношении компонентов, мас. The essence of the invention lies in the fact that the mass for the manufacture of products, including granular and dispersed sintered periclase powder and granular fused aluminum-magnesium spinel, additionally contains dispersed fused aluminum-magnesium spinel, and granular fused aluminum-magnesium spinel is taken in the form of a crystal difference in the following ratio of components, wt.

Зернистый и дисперсный спеченный периклазовый порошок 70-93
Зернистая и дисперсная плавленая алюмомагниевая шпинель 7-30
При этом соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка составляет от 1,60 до 3,67, а соотношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагниевой шпинели составляет от 1,00 до 1,33, причем зернистая плавленая алюмомагниевая шпинель имеет разноосность кристаллов не менее 2,0.Granular and dispersed sintered periclase powder 70-93
Granular and dispersed fused aluminum-magnesium spinel 7-30
The ratio of granular and dispersed sintered periclase powder is from 1.60 to 3.67, and the ratio of granular and dispersed fused aluminum-magnesium spinel is from 1.00 to 1.33, and the granular fused aluminum-magnesium spinel has a crystal spacing of at least 2.0 .

Технология изготовления периклазошпинельных изделий заключается в следующем. The manufacturing technology of periclase-spinel products is as follows.

Зернистую плавленую алюмомагниевую шпинель и зернистый спеченный периклазовый порошок фракции 3-0,63 мм перемешивают в течение 1,5-3,0 мин в смесительных бегунах. Затем увлажняют раствором лигносульфонатов плотностью 1,22 г/см³ и добавляют дисперсную смесь плавленой алюмомагниевой шпинели и спеченного периклазового порошка. Все это перемешивают в течение 3-5 мин, после чего из массы прессуют изделия при удельном давлении не менее 140 Н/мм², обжигают в туннельной печи с выдержкой в течение 4 ч при температуре 1600±40^oC.Granular fused aluminum-magnesium spinel and granular sintered periclase powder of a fraction of 3-0.63 mm are mixed for 1.5-3.0 minutes in mixing runners. Then moisten with a solution of lignosulfonates with a density of 1.22 g / cm ³ and add a dispersed mixture of fused aluminum-magnesium spinel and sintered periclase powder. All this is stirred for 3-5 minutes, after which the product is pressed from the mass at a specific pressure of at least 140 N / mm ² , burned in a tunnel furnace with exposure for 4 hours at a temperature of 1600 ± 40 ^o C.

Зернистую шпинель с разноосностью кристаллов не менее 2,0 приготавливают плавкой алюмомагнезиального сырья в электродуговых термических печах (на блок, слив и выпуск), имеющих оптимальное соотношение диаметра ванны к диаметру распада электродов. При этом создается градиент температур, обеспечивающий направленный рост кристаллов шпинели. Далее путем дробления кристаллов получают зерна шпинели с разноосностью не менее 2,0. Разноосность кристаллов алюмомагниевой пшинели оказывает влияние на термостойкость, так как препятствует растрескиванию при воздействии контрастных температур. Составы приготовленных масс приведены в табл. 1. Granular spinel with a crystal spacing of at least 2.0 is prepared by melting aluminum-magnesium raw materials in electric arc thermal furnaces (per block, discharge and discharge) having an optimal ratio of the diameter of the bath to the diameter of the decay of the electrodes. This creates a temperature gradient that provides directional growth of spinel crystals. Then, by crushing the crystals, spinel grains with a difference of at least 2.0 are obtained. The misalignment of the crystals of aluminum-magnesium spinel affects the heat resistance, as it prevents cracking when exposed to contrasting temperatures. The compositions of the prepared masses are given in table. one.

Затем определяют термостойкость, предел прочности при сжатии, открытую пористость, максимальный диаметр пор, коэффициент газопроницаемости и металлоустойчивость. Свойства изделий, приготовленных из соответствующих масс, приведены в табл. 2. Максимальный диаметр канальных пор определяют с помощью микроскопического исследования шлифов в отраженном свете. Металлоустойчивость выявляют по изменению объема углубления тигля. Определение остальных показателей качества изделий проводят согласно ГОСТам. Then, heat resistance, compressive strength, open porosity, maximum pore diameter, gas permeability coefficient and metal resistance are determined. Properties of products prepared from the corresponding masses are given in table. 2. The maximum diameter of the channel pores is determined using microscopic examination of thin sections in reflected light. Metal resistance is revealed by the change in the volume of the depression of the crucible. The determination of other quality indicators of products is carried out according to GOST.

Диапазон граничных значений введения в массу плавленой алюмомагниевой шпинели установлен в результате лабораторных исследований. При введении плавленой алюмомагниевой шпинели менее 7 мас. ее влияние на свойства огнеупорных изделий незначительно, а при содержании больше 30 мас. происходит ухудшение физико-керамических свойств изделий. Содержание плавленой алюмомагниевой шпинели (зернистой и дисперсной) в массе в количестве 7-30% обеспечивает устойчивость изделий к резкому повышению температуры, так как создает микроструктуру огнеупоров, компенсирующую резкое тепловое расширение. Это происходит благодаря наличию закрытых пор в огнеупоре, которые и позволяют компенсировать термическое расширение при термических ударах. The range of boundary values for introducing fused aluminum-magnesium spinel into the mass was established as a result of laboratory studies. With the introduction of fused aluminum-magnesium spinel less than 7 wt. its effect on the properties of refractory products is negligible, and with a content of more than 30 wt. there is a deterioration in the physical and ceramic properties of the products. The content of fused aluminum-magnesium spinel (granular and dispersed) in the amount of 7-30% ensures the stability of the products to a sharp increase in temperature, as it creates a microstructure of refractories that compensates for the sharp thermal expansion. This is due to the presence of closed pores in the refractory, which can compensate for thermal expansion during thermal shocks.

Соотношение зернистой и дисперсной плавленой алюмомагниевой шпинели от 1,00 до 1,33 наряду с термостойкостью обеспечивает создание структуры, устойчивой к инфильтрации расплавов, благодаря низкой канальной пористости, подтверждающейся и низким коэффициентом газопроничаемости. The ratio of granular and dispersed fused aluminum-magnesium spinel from 1.00 to 1.33, along with heat resistance, provides the creation of a structure resistant to melt infiltration due to the low channel porosity, which is confirmed by the low coefficient of gas permeability.

Соотношение зернистого и дисперсного спеченного периклазового порошка в диапазоне от 1,60 до 3,67 обеспечивает достаточную прочность межзеренной связи зернистого и дисперсного периклаза и наряду с процессами вторичного шпинелеобразования создает устойчивую к инфильтрации расплавов структуру. The ratio of granular and dispersed sintered periclase powder in the range from 1.60 to 3.67 provides sufficient bond strength between the granular and dispersed periclase and, along with secondary spinel formation, creates a structure resistant to melt infiltration.

Как видно из табл. 2, предлагаемая масса имеет более высокие показатели по термической устойчивости и повышенную металлоустойчивость в сравнении с огнеупором известного состава. As can be seen from the table. 2, the proposed mass has higher thermal stability and increased metal resistance in comparison with a refractory composition of known composition.

Применение огнеупоров из предлагаемой массы позволит увеличить стойкость футеровок и продолжительность кампаний тепловых агрегатов, в частности, сталеразливочных ковшей, интенсифицировать технологические процессы в агрегатах черной и цветной металлургии, а также сократить расход огнеупорных изделий и затраты на ремонты. The use of refractories from the proposed mass will increase the durability of linings and the duration of campaigns of thermal units, in particular, steel ladles, intensify technological processes in units of ferrous and non-ferrous metallurgy, as well as reduce the consumption of refractory products and the cost of repairs.

Claims

1. The mass for the manufacture of periclase-spinel products, including granular and dispersed sintered periclase powder and granular fused aluminum-magnesium spinel, characterized in that it additionally contains dispersed aluminum-magnesium spinel, and granular fused aluminum-magnesium spinel is taken in the form of uniaxial crystals in the following ratio of components.

Granular and dispersed sintered periclase powder 70 93
Granular and dispersed fused aluminum-magnesium spinel 7 30
the ratio of granular and dispersed sintered periclase powder is 1.60 3.67, and the ratio of granular and dispersed fused aluminum-magnesium spinel is 1.00 1.33.

2. The mixture according to claim 1, characterized in that at least 50% of the granular aluminum-magnesium spinel has a crystal difference of at least 2.