RU2085539C1 - Mass for the basic refractory article making - Google Patents

Mass for the basic refractory article making Download PDF

Info

Publication number
RU2085539C1
RU2085539C1 RU95119161A RU95119161A RU2085539C1 RU 2085539 C1 RU2085539 C1 RU 2085539C1 RU 95119161 A RU95119161 A RU 95119161A RU 95119161 A RU95119161 A RU 95119161A RU 2085539 C1 RU2085539 C1 RU 2085539C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass
spinel
fraction
aluminum
magnesium spinel
Prior art date
Application number
RU95119161A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95119161A (en
Inventor
В.П. Семянников
В.Е. Гельфенбейн
Ю.Л. Журавлев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Композит-Урал"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Композит-Урал" filed Critical Закрытое акционерное общество "Композит-Урал"
Priority to RU95119161A priority Critical patent/RU2085539C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2085539C1 publication Critical patent/RU2085539C1/en
Publication of RU95119161A publication Critical patent/RU95119161A/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: mass has, wt.-%: periclase powder 40-90; aluminomagnesium spinel of fraction 0.3 mm containing fraction less 0.1 mm 25% (not above) obtained by pouring melting at the rate of pouring providing caking rate 0.05-0.55 that is determined by formula: K =
Figure 00000002
where: Пo - total porosity of sample before roasting, %; П - total porosity of sample after roasting, % 5-30; chrome-containing component 5-30. Properties: compression strength limit is 62.1-66.1 H/мм2, porosity is 15.5-16.2%, slag-corrosion coefficient is 4.8-5.1%. Mass is used for lining the melting equipments in ferrous and nonferrous metallurgy. EFFECT: enhanced quality of mass. 3 tbl

Description

Изобретение относится к массам для изготовления основных огнеупоров и масс, и может быть использовано для футеровок плавильных агрегатов черной и цветной металлургии, а также вращающихся печей. The invention relates to masses for the manufacture of basic refractories and masses, and can be used for linings of melting units of ferrous and non-ferrous metallurgy, as well as rotary kilns.

Известен огнеупорный состав (патент ФРГ N 3532228 C 04 B 35/04, 17.04.86), включающий 10-30 мас.ч. шпинели на основе Al2O3•MgO, содержащей 40-70% Al2O3, 25-60% MgO и <10% загрязнений и 90-70 мас.ч. материала на основе оксида магния, содержащего > 90% MgO. Состав содержит 10-25% Al2O3 и 90-75% MgO.Known refractory composition (Germany patent N 3532228 C 04 B 35/04, 04.17.86), including 10-30 wt.h. spinels based on Al 2 O 3 • MgO, containing 40-70% Al 2 O 3 , 25-60% MgO and <10% impurities and 90-70 parts by weight magnesium oxide based material containing> 90% MgO. The composition contains 10-25% Al 2 O 3 and 90-75% MgO.

Изделия из этого огнеупорного состава имеют высокую прочность после обжига. Однако они выдерживают в среднем 5 циклических термонагружений. Кроме того, огнеупоры имеют пониженную шлакоустойчивость к воздействию металлургических шлаков. Products from this refractory composition have high strength after firing. However, they withstand an average of 5 cyclic thermal loads. In addition, refractories have a reduced slag resistance to metallurgical slag.

Наиболее близкой к изобретению является шихта для изготовления огнеупоров (авт. св. N 554251 С 04 В 35/04, 16.12.75), включающая следующие компоненты, массовая доля,
Магнезит 47 77
Плавленая алюмомагнезиальная шпинель 15 30
Временная связка 3 5
Игольчатые кристаллы двуокиси циркония 5 20
Огенупорные изделия из этой шихты выдерживают 5 циклических термонагружений, при этом потеря прочности составляет ≈ 86% Это обусловлено инверсией кристаллов диоксида циркония из кубической модификации в моноклинную и обратно, сопровождающейся изменением объема при перепадах температур от 0 до 1600o C.
Closest to the invention is a mixture for the manufacture of refractories (ed. St. N 554251 C 04 B 35/04, 16.12.75), including the following components, mass fraction,
Magnesite 47 77
Fused aluminum-magnesia spinel 15 30
Temporary ligament 3 5
Needle crystals of zirconium dioxide 5 20
Refractory products from this mixture withstand 5 cyclic thermal loads, with a loss of strength of ≈ 86%. This is due to the inversion of zirconia crystals from the cubic modification to monoclinic and vice versa, accompanied by a change in volume during temperature drops from 0 to 1600 o C.

Кроме того, данные огнеупоры обладают низкой шлакоустойчивостью к воздействию металлургических шлаков. In addition, these refractories have low slag resistance to metallurgical slag.

Техническим результатом изобретения является увеличение прочности при сжатии, замедление высокотемпературного старения огнеупоров при теромциклировании и повышение их шлакоустойчивости. The technical result of the invention is to increase the compressive strength, slow down the high temperature aging of refractories during thermal cycling and increase their slag resistance.

Технический результат достигается тем, что масса для изготовления основных огнеупорных изделий, включающая периклазовый порошок и плавленую алюмомагниевую шпинель, содержит алюмомагниевую шпинель фракции 0-3 мм при содержании в ней фракции менее 0,1 мм не более 25% полученную плавкой на слив при скорости разливки, обеспечивающей степень спекания 0,05-0,55, и дополнительно содержит хромсодержащий компонент, при следующем содержании компонентов в мас. The technical result is achieved in that the mass for the manufacture of basic refractory products, including periclase powder and fused aluminum-magnesium spinel, contains aluminum-magnesium spinel of a fraction of 0-3 mm with a fraction of less than 0.1 mm in it containing not more than 25% obtained by melting to the drain at a casting speed providing a degree of sintering of 0.05-0.55, and further comprises a chromium-containing component, with the following components in wt.

Периклазовый порошок 40 90
Указанная алюмомагниевая шпинель 5 30
Хромосдержащий компонент 5 30
Степень спекания алюмомагниевой шпинели выражается относительным сокращением объема пор в обжиге и рассчитывается по формуле:

Figure 00000003

где По общая пористость образца до обжига,
П общая пористость после обжига,
Общая пористость рассчитывается по формуле:
П = (1 - ρк/ρ)•100,
где ρк кажущаяся плотность образца, г/см3;
ρ истинная плотность образца, г/см3.Periclase Powder 40 90
Specified aluminum-magnesium spinel 5 30
Chromium-containing component 5 30
The sintering degree of aluminum-magnesium spinel is expressed by the relative reduction in pore volume in firing and is calculated by the formula:
Figure 00000003

where P about the total porosity of the sample before firing,
P total porosity after firing,
The total porosity is calculated by the formula:
P = (1 - ρ c / 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 .

(Стрелов К. К. Мамыкин П.С. Учебник. Технология огнеупоров. М. Металлургия, 1978, с.16 и 66). (Strelov K.K. Mamykin P.S. Textbook. Technology of refractories. M. Metallurgy, 1978, p.16 and 66).

В качестве хромосодержащего компонента используется следующие огнеупорные материалы: хромовая руда, ее концентрат, плавленый периклазохромит и его плавленая корка. The following refractory materials are used as the chromium-containing component: chrome ore, its concentrate, fused periclase-chromite and its fused crust.

Техническое решение осуществляет задачу повышения износоустойчивости термонапряженных участков футеровки тепловых агрегатов. The technical solution carries out the task of increasing the wear resistance of thermally stressed sections of the lining of thermal units.

Сущность технического решения заключается в следующем. The essence of the technical solution is as follows.

В заявляемой композиции плавленой алюмомагниевой шпинели фр.3-0 мм со степенью спекания 0,05-0,55 и содержанием фракции <0,1 мм в ней не более 25% а также хромосодержащего компонента позволяют сформировать в процессе обжига при температурах 1560-1750o C термодинамически стабильную структуру огнеупора за счет:
во-первых, заполнения вакансий кристаллической решетки шпинели кислородом;
во-вторых, за счет протекания твердофазовых реакций с образованием тугоплавких фаз типа магнезиоферрита, форстерита, сложного хромшпинелида и др. которые образуют высокопрочную связку с закрытыми порами между зернами периклаза, алюмомагниевой шпинели и сложного хромшпинелида, позволяющую повысить прочность при сжатии, замедлить процесс высокотемпературного старения при термоциклировании огнеупоров и повысить их шлакоустойчивость.
In the inventive composition, fused aluminum-magnesium spinel fr. 3-0 mm with a sintering degree of 0.05-0.55 and a fraction content of <0.1 mm in it no more than 25% and also a chromium-containing component can be formed during firing at temperatures of 1560-1750 o C thermodynamically stable structure of the refractory due to:
firstly, filling the vacancies of the spinel crystal lattice with oxygen;
secondly, due to the occurrence of solid-phase reactions with the formation of refractory phases such as magnesioferrite, forsterite, complex chrome spinelide, etc. which form a high-strength bond with closed pores between the grains of periclase, aluminum-magnesium spinel and complex chrome spinel, which allows to increase the compressive strength and slow down the compressive strength, slow down during thermal cycling of refractories and increase their slag resistance.

При использовании плавленой алюмомагниевой шпинели со степенью спекания <0,05 огнеупор характеризуется высокой прочностью при сжатии и малой скоростью высокотемпературного старения при термоциклировании, но при этом снижается температура начала размягчения под нагрузкой. When using fused aluminum-magnesium spinel with a sintering degree <0.05, the refractory is characterized by high compressive strength and a low rate of high-temperature aging during thermal cycling, but the temperature of the onset of softening under load decreases.

При использовании плавленой алюмомагниевой шпинели со степенью спекания > 0,55 происходит разрыхление структуры огнеупора с увеличением объема. Изделия характеризуются низкой механической прочностью и как следствие, большей скоростью высокотемпературного старения при термоциклировании. When using fused aluminum-magnesium spinel with a sintering degree> 0.55, the refractory structure loosens with an increase in volume. Products are characterized by low mechanical strength and, as a consequence, a higher rate of high-temperature aging during thermal cycling.

Использование плавленой алюмомагниевой шпинели в виде фракции 3-0 мм при содержании фракции <0,1 мм в ней не более 25% способствует формированию структуры с кольцевыми порами, затрудняющими образование и транспортирование силикатов в интервале температур 1500-1750oC. При этом зона трансформационных переходов, вероятно выражена недостаточно четко, и при циклических температурных нагружениях испытывает меньшие напряжения, что не приводит к заметным изменениям структуры огнеупора с образованием трещин. Это делает возможной многократную регенерацию изделий для получения высокостойких огнеупорных футеровок.The use of fused aluminum-magnesium spinel in the form of a fraction of 3-0 mm with a fraction content of <0.1 mm in it no more than 25% contributes to the formation of a structure with annular pores that impede the formation and transportation of silicates in the temperature range 1500-1750 o C. transitions, probably not clearly expressed, and under cyclic temperature loads it experiences less stress, which does not lead to noticeable changes in the structure of the refractory with the formation of cracks. This makes it possible to repeatedly regenerate products to obtain highly resistant refractory linings.

При использовании плавленой алюмомагниевой шпинели в виде фракции 3-0 мм при содержании фракции <0,1 мм в ней более 25% в указанном интервале температур, образования структуры с кольцевыми порами вокруг зерен шпинели не происходит. В связи с чем при циклических термонагружениях не создается препятствий распространению зоны трансформационных переходов с образованием трещин. При достаточно высокой прочности при сжатии изделия характеризуются высокой скоростью высокотемпературного старения при термоциклировании. When using fused aluminum-magnesium spinel in the form of a 3-0 mm fraction with a fraction content of <0.1 mm in it over 25% in the indicated temperature range, the formation of a structure with annular pores around the spinel grains does not occur. In this connection, during cyclic thermal loading, no obstacles are created for the propagation of the zone of transformational transitions with the formation of cracks. With a sufficiently high compressive strength, the products are characterized by a high rate of high temperature aging during thermal cycling.

Обязательным является соблюдение указанного соотношения компонентов шихты, так как даже при незначительном отклонении от него физико-керамические свойства огнеупора меняются: при введении плавленной алюмомагниевой шпинели <5% изделия при достаточно высокой механической прочности характеризуются высокой скоростью старения при термоциклировании, при введении плавленой шпинели > 30% наряду с высокими скоростями высокотемпературного старения при термоциклировании и термостойкостью изделия обладают низкой прочностью при сжатии. It is mandatory to comply with the specified ratio of the components of the charge, since even with a slight deviation from it, the physical-ceramic properties of the refractory change: with the introduction of fused aluminum-magnesium spinel <5% of the product with a sufficiently high mechanical strength are characterized by a high aging rate during thermal cycling, with the introduction of fused spinel> 30 % along with high rates of high-temperature aging during thermal cycling and heat resistance of the product have low compressive strength.

При содержании хромосодержащего компонента более 30% резко снижаются плотность и прочность огнеупора в связи с ингибирующим воздействием большого количества сложного хромшпинелида на формирование керамической структуры. When the content of the chromium-containing component is more than 30%, the density and strength of the refractory sharply decrease due to the inhibitory effect of a large amount of complex chrome spinel on the formation of the ceramic structure.

При содержании хромосодержащего компонента менее 5% резко уменьшается коррозионная устойчивость огнеупора к агрессивным реагентам тепловых агрегатов. When the content of the chromium-containing component is less than 5%, the corrosion resistance of the refractory to aggressive reagents of thermal units sharply decreases.

Изготовление составов масс приведены в табл.1. The manufacture of mass compositions are given in table 1.

В табл.2 представлены химические составы исходных материалов. Table 2 presents the chemical compositions of the starting materials.

Для определения степени спекания плавленую алюмомагниевую шпинель дробили, рассеивали на классы, добавляли раствор ЛСТ, перемешивали и прессовали образцы при удельном давлении 200 Н/мм2. Определяли кажущуюся плотность образцов до и после обжига при температуре 1600oC.To determine the degree of sintering, fused aluminum-magnesium spinel was crushed, dispersed into classes, a LST solution was added, samples were mixed and pressed at a specific pressure of 200 N / mm 2 . The apparent density of the samples was determined before and after firing at a temperature of 1600 o C.

Алюмомагниевую шпинель со степенью спекания 0,05-0,55 получали в элекродуговой печи плавкой "на слив" при определенных скоростях разливки расплава в изложницы и его кристаллизации. Magnesium-magnesium spinel with a sintering degree of 0.05-0.55 was obtained in an electric arc furnace by fusion "at the sink" at certain speeds of casting the melt into the molds and its crystallization.

Приготовление масс осуществляли в смесительных бегунах с добавлением раствора ЛСТ. Изделия прессовали при давлении 130 Н/мм2 и обжигали при температуре ≥ 1650o C. У обоженных образцов определяли скорость высокотемпературного старения при термоциклировании. Для чего образцы при статической нагрузке на сжатие <0,035 Н/мм2 нагревали до 1600o C, выдерживали при данной температуре 6 ч. и охлаждали до комнатной температуры. После каждого цикла у образцов определяли предел прочности при сжатии (ГОСТ 4071-87), открытую пористость (ГОСТ 2409-87) и коэффициент шлакоразъедания.The mass preparation was carried out in mixing runners with the addition of a solution of LST. The products were pressed at a pressure of 130 N / mm 2 and fired at a temperature of ≥ 1650 o C. The rate of high-temperature aging during thermal cycling was determined for calcined samples. Why samples with a static compression load <0.035 N / mm 2 were heated to 1600 o C, kept at this temperature for 6 hours and cooled to room temperature. After each cycle, the compressive strength (GOST 4071-87), open porosity (GOST 2409-87) and the coefficient of slag erosion were determined for the samples.

Коэффициент шлакоразъедания определяли следующим методом. The coefficient of slag erosion was determined by the following method.

Изделия помещали в металлургический (марганцовистый) шлак, имеющий температуру плавления 1250o C, и вращали со скоростью 200 об/мин в течение 30 мин. Затем вычисляли коэффициент разъедания изделий при определении шлакоустойчивости путем отношения исходного объема к объему образца после испытания.The products were placed in metallurgical (manganese) slag having a melting point of 1250 ° C and rotated at a speed of 200 rpm for 30 minutes. Then, the product corrosion coefficient was calculated when determining slag resistance by the ratio of the initial volume to the sample volume after the test.

Свойства изделий представлены в табл.3, откуда видно, что изделия, изготовленные из предлагаемой массы (составы 1-5),обладают рядом преимуществ по сравнению с прототипом, а именно: характеризуются высокой прочностью при сжатии, более низкой скоростью высокотемпературного старения при термоциклировании и повышенной шлакоустойчивостью. The properties of the products are presented in table 3, whence it can be seen that products made from the proposed mass (compositions 1-5) have several advantages compared to the prototype, namely: they are characterized by high compressive strength, lower high-temperature aging rate during thermal cycling and increased slag resistance.

Claims (1)

Масса для изготовления основных огнеупорных изделий, включающая периклазовый порошок и плавленую алюмомагниевую шпинель, отличающаяся тем, что она содержит алюмомагниевую шпинель фракции 0 3 мм при содержании в ней фракции менее 0,1 мм не более 25% полученную плавкой на слив при скорости разливки, обеспечивающей степень спекания 0,05 0,55, которую определяют по формуле К По П/По, где По общая пористость образца до обжига, П общая пористость образца после обжига, и дополнительно содержит хромсодержащий компонент при следующем соотношении компонентов, мас.The mass for the manufacture of basic refractory products, including periclase powder and fused aluminum-magnesium spinel, characterized in that it contains aluminum-magnesium spinel fraction 0 3 mm when the fraction contains less than 0.1 mm of not more than 25% obtained by melting to drain at a casting speed that provides the degree of sintering 0.05-0.55, which is determined by the formula K P about P / P about , where P about the total porosity of the sample before firing, P the total porosity of the sample after firing, and additionally contains a chromium-containing component in the following ratio entov, wt. Периклазовый порошок 40 90
Указанная алюмомагниевая шпинель 5 30
Хромсодержащий компонент 5 302
Periclase Powder 40 90
Specified aluminum-magnesium spinel 5 30
Chromium component 5 302
RU95119161A 1995-11-21 1995-11-21 Mass for the basic refractory article making RU2085539C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95119161A RU2085539C1 (en) 1995-11-21 1995-11-21 Mass for the basic refractory article making

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95119161A RU2085539C1 (en) 1995-11-21 1995-11-21 Mass for the basic refractory article making

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2085539C1 true RU2085539C1 (en) 1997-07-27
RU95119161A RU95119161A (en) 1997-11-20

Family

ID=20173694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95119161A RU2085539C1 (en) 1995-11-21 1995-11-21 Mass for the basic refractory article making

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2085539C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486160C1 (en) * 2011-12-14 2013-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") Method of producing ceramics based on aluminium-magnesium spinel
RU2570176C1 (en) * 2014-11-13 2015-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" Composition for producing periclase-spinelide refractories

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент ФРГ N 3532228, кл. C 04 B 35/04, 1986. Авторское свидетельство СССР N 554251, кл. C 04 B 35/04, 1975. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2486160C1 (en) * 2011-12-14 2013-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") Method of producing ceramics based on aluminium-magnesium spinel
RU2570176C1 (en) * 2014-11-13 2015-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" Composition for producing periclase-spinelide refractories

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abo-El-Enein et al. Microstructure and refractory properties of spinel containing castables
JP4653317B2 (en) Clinker hydraulic binder, use and method for its production
RU2085539C1 (en) Mass for the basic refractory article making
EP0020022B1 (en) Plastic refractories with fused alumina-chrome grog
JP7302543B2 (en) monolithic refractories
US4999325A (en) Rebonded fused brick
JPS598666A (en) Chromia magnesia refractories
RU2140407C1 (en) Refractory concrete mix
RU2054394C1 (en) Mass for production of basic refractory articles
SU1085961A1 (en) Refractory composition
RU2303222C2 (en) Method for manufacturing brickwork for capsule of induction furnace
JPH0794343B2 (en) Magnesia clinker and method for producing the same
RU2085538C1 (en) Mass for periclase-spinel article making
KR970009984B1 (en) Spinel containing magnesia material clinker and production thereof
JPH11147758A (en) Production of refractory material
Long et al. Comparison of Cement-and Hydratable Alumina-Bonded Alumina-Spinel Materials for Steel Ladle Purging Plugs
EP0547728B1 (en) High purity fused grain in the system alumina-chromia-magnesia
RU2579092C1 (en) Refractory concrete mixture
SU1636393A1 (en) Mix for refractory production
RU2124487C1 (en) Periclase-spinel refractory
SU1054330A1 (en) Batch for making refractories
Kalpakli et al. Effect of Magnesia addition on physical properties and slag attack resistance of ultra-low cement castables (ULC)
JP2568825B2 (en) Zirconia-containing magnesia clinker and method for producing the same
JP3510642B2 (en) Magnesia clinker and manufacturing method thereof
RU2198859C1 (en) Magnesia-spinellide refractory material