RU2086351C1

RU2086351C1 - Mixture for lining of hollow products

Info

Publication number: RU2086351C1
Application number: RU94028988A
Authority: RU
Inventors: А.В. Инкин; В.М. Заборовский; Ю.Л. Крутский
Original assignee: Акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат"
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1994-08-03
Publication date: 1997-08-10
Also published as: RU94028988A

Abstract

FIELD: foundry; applicable in production of lining by centrifugal casting of long hollow products rotating about their axes, for instance, pipes designed for pumping suspensions with abrasive particles (slimes) and nonmetal melts. SUBSTANCE: mixture has molybdenum trioxide MoO₃, aluminium Al, carbon C, chromic oxide Cr₂O₃ with the following quantities of ingredients, mas. %: molybdenum trioxide, 28.2-60.3; aluminium, 25.2-26.2; carbon, 5.5-3.6; chromic oxide, 41.1-9.9. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении центробежным литьем внутренней облицовки длинномерных полых изделий, вращающихся вокруг своей оси, например труб. The invention relates to foundry and can be used in the manufacture of centrifugal casting of the inner lining of long hollow products that rotate around its axis, such as pipes.

Известна шихта для внутренней облицовки труб, имеющая состав, мас. Fe₂O₃ 56,9; Cr₂O₃ 14,1; Al 27,1; SiO₂ 1,9. [1]
В результате центробежно-термитного процесса полученная внутренняя двуслойная облицовка из данной шихты (металлический), примыкающий к трубе слой и керамический внутренний) имеет невысокую стойкость из-за относительно низкой температуры плавления металлического слоя, состоящего из сплава железа с хромом.Known mixture for the inner lining of pipes, having the composition, wt. Fe ₂ O ₃ 56.9; Cr ₂ O ₃ 14.1; Al 27.1; SiO ₂ 1.9. [one]
As a result of the centrifugal-thermite process, the resulting inner two-layer lining from this charge (metal), the layer adjacent to the pipe and the ceramic inner) has a low resistance due to the relatively low melting point of the metal layer consisting of an alloy of iron with chromium.

Известна также шихта для получения внутренней облицовки труб, принятая за прототип, содержащая, мас. MoO₃ 70,5; Al 26,5; C 3,0. [2]
Из такой шихты при осуществлении центробежно-экзотермического процесса поверхность образующейся двухслойной облицовки (примыкающий к трубе - карбидный слой, внутренний керамический) пористая и непрочная, причем при нанесении облицовки происходит взаимодействие парообразной окиси молибдена, жидкого алюминия и твердого углерода, в результате чего один реагент испаряется полностью, другой частично, наблюдается пылевыделение со значительными потерями шихты.Also known is the mixture for obtaining the inner lining of pipes, adopted as a prototype, containing, by weight. MoO ₃ 70.5; Al 26.5; C 3.0. [2]
From such a mixture, when performing a centrifugal-exothermic process, the surface of the resulting two-layer lining (the carbide layer adjacent to the pipe is internal ceramic) is porous and weak, and when the lining is applied, vaporous molybdenum oxide, liquid aluminum, and solid carbon react, as a result of which one reagent evaporates completely, partially partially, dust emission is observed with significant loss of the charge.

Задачей изобретения является создание шихты для безопасного получения внутренней огнеупорной износо-коррозионностойкой облицовки полых изделий с минимальными потерями ее составляющих. The objective of the invention is to create a mixture for the safe production of internal refractory wear-corrosion-resistant lining of hollow products with minimal loss of its components.

Поставленная задача достигается тем, что шихта для получения внутренней облицовки полых изделий, содержащая окись молибдена, алюминий и углерод, дополнительно содержит окись хрома при следующем соотношении ингредиентов, мас. This object is achieved in that the mixture to obtain the inner lining of hollow articles containing molybdenum oxide, aluminum and carbon, additionally contains chromium oxide in the following ratio of ingredients, wt.

MoO₃ 28,2-60,3
Al 25,2-26,2
C 5,5-3,6
Cr₂O₃ 41,1,-9,9
Предлагаемый состав шихты для получения внутренней облицовки полых изделий, например труб, позволяет добиться минимального тепловыделения за счет протекания реакции между ее компонентами, понизить адиабатическую температуру, уменьшить потери шихты без существенного снижения огнеупорности керамической облицовки.MoO ₃ 28.2-60.3
Al 25.2-26.2
C 5.5-3.6
Cr ₂ O ₃ 41.1, -9.9
The proposed composition of the mixture to obtain the inner lining of hollow products, such as pipes, allows to achieve minimal heat due to the reaction between its components, to reduce the adiabatic temperature, to reduce the loss of the mixture without significantly reducing the fire resistance of the ceramic lining.

Нецелесообразность выхода состава шихты за верхний предел по содержанию окиси молибдена (более 60,3%), алюминия (более 26,2%) за нижний предел по содержанию углерода (менее 3,6%), хрома (менее 9,9%) обусловлено чрезмерно большим тепловыделением (температура процесса достигает температуры кипения алюминия 274ОК), усилением пылевыделения (испаряется алюминий), т.е. к потерям дорогостоящих компонентов шихты. The inappropriateness of the composition of the charge beyond the upper limit for the content of molybdenum oxide (more than 60.3%), aluminum (more than 26.2%) for the lower limit for the content of carbon (less than 3.6%), chromium (less than 9.9%) excessively large heat (the process temperature reaches the boiling point of aluminum 274ОК), increased dust (aluminum evaporates), i.e. to the loss of expensive charge components.

Нецелесообразность выхода состава шихты за нижний предел по содержанию окиси молибдена (менее 28,2%), алюминия (менее 25,2%) за верхний предел по содержанию углерода (более 5,5%), окиси хрома (более 41,1%) обусловлена увеличением потерь шихты пылевыделением и значительным снижением тепловыделения (температура падает до температуры плавления окиси алюминия - 2322К), скорость процесса нанесения облицовки нежелательно замедляется. Кроме того, из-за неполного плавления окиси алюминия керамическая облицовка получается менее ровной. The inappropriateness of the composition of the charge beyond the lower limit for the content of molybdenum oxide (less than 28.2%), aluminum (less than 25.2%) for the upper limit for the carbon content (more than 5.5%), chromium oxide (more than 41.1%) due to an increase in the loss of the mixture by dust and a significant decrease in heat (temperature drops to the melting point of alumina - 2322K), the speed of the coating process is undesirably slowed down. In addition, due to incomplete melting of alumina, the ceramic cladding is less even.

Известны шихты, содержащие окись хрома и алюминия, применяемые в промышленности для получения металлического хрома по реакции
Cr₂O₃ + 2Al 2Cr + Al₂O₃
Например, одна из шихт имеет следующий состав, мас. Cr₂O₃ 68,7; Al 24,9; NaNO₃ 0,5; CaO 5,9. Здесь окись хрома является хромсодержащим сырьем, при ее восстановлении образуется металлический хром, в дальнейшем остывший слиток хрома дробится и используется в качестве ферросплава. Поскольку восстановление окиси хрома затруднено, в шихту вводится термитная добавка. Для уменьшения вязкости корундового расплава и улучшения осаждения более плотного хрома в нижнюю часть плавильного тигля к шихте добавляли флюс (CaO). Таким образом, окись хрома используется в шихтах, состав которых отличается от предлагаемого, а применение окиси хрома в предлагаемом составе шихты приводит к получению нового технического результата. Новый состав шихты обеспечивает получение внутренней керамической облицовки полых изделий с минимальными потерями пылевыделением компонентов шихты без существенного снижения огнеупорности покрытия, т.е. позволяет сделать вывод о соответствии нового объекта критерию "изобретательский уровень".Known mixtures containing chromium oxide and aluminum, used in industry to obtain metallic chromium by reaction
Cr ₂ O ₃ + 2Al 2Cr + Al ₂ O ₃
For example, one of the blends has the following composition, wt. Cr ₂ O ₃ 68.7; Al 24.9; NaNO ₃ 0.5; CaO 5.9. Here, chromium oxide is a chromium-containing raw material, metal chromium is formed during its reduction, and subsequently, a cooled ingot of chromium is crushed and used as a ferroalloy. Since the recovery of chromium oxide is difficult, a thermite additive is introduced into the charge. To reduce the viscosity of the corundum melt and improve the deposition of denser chromium, flux (CaO) was added to the mixture in the lower part of the melting crucible. Thus, chromium oxide is used in blends, the composition of which differs from the proposed one, and the use of chromium oxide in the proposed composition of the charge leads to a new technical result. The new composition of the charge provides an inner ceramic cladding of hollow products with minimal loss of dust emission of the components of the mixture without significantly reducing the fire resistance of the coating, i.e. allows us to conclude that the new object meets the criterion of "inventive step".

Изготовление из заявляемого состава шихты внутренней облицовки труб реализовали на экспериментальном участке цеха плазменного напыления и наплавки акционерного общества "Западно-Сибирский металлургический комбинат". Шихта оптимального состава, MoO₃ 44,2; Al 25,7; C 4,6; Cr₂O₃ 25,5 в количестве 300 г вносилась в трубу (внутренний диаметр трубы 60 мм, длина 100 мм), которая затем вращалась со скоростью 2500 об/мин, чему соответствовала перегрузка 200G, т.е. размеры изделия для нанесения внутренней облицовки и значение перегрузки выдержаны такими же, что и при нанесении защитного покрытия составом шихты по прототипу. Поджигание шихты осуществляли газовой горелкой. Тепловыделение (с учетом 16,6% тепловых потерь) составило 2600 кДж/кг шихты, адиабатическая температура 2528К. Процесс нанесения облицовочного слоя на внутреннюю поверхность трубы протекал визуально спокойно с незначительным пылевыделением, потери шихты составили 2,3% Качество облицовки хорошее, без трещин и пор. Температура плавления полученного защитного слоя трубы изнутри сопоставима с температурой плавления корунда, т.е. огнеупорность полученного облицовочного внутреннего слоя трубы такая же высокая, как у корундовой по прототипу. Результаты проведенных испытаний предлагаемого состава шихты сведены в таблицу, из которой видно, что при соблюдении содержания компонентов шихты в заявляемых пределах (примеры 3, 7, 10, 13) и на границе пределов (примеры 2, 4) пылевыделение незначительно, потери шихты минимальны, качество керамической внутренней облицовки трубы хорошее (без пор и трещин, температура плавления карбидного слоя сопоставима с температурой плавления корунда, т.е. огнеупорность карбидного слоя такая же высокая, как и корундовой облицовки. При выходе за предлагаемые пределы любого из ингредиентов (примеры 1,5,6,8,9,11,12,14) потери шихты значительно возрастали, пылевыделение усиливалось. При нанесении внутренней облицовки трубы из шихты состава по прототипу (пример 15) потери шихты были значительны, качество облицовки неудовлетворительное, наблюдалось интенсивное пылевыделение. Проведенные испытания (см. акт испытаний) подтверждают, что заявляемый состав шихты для получения внутренней облицовки полых изделий позволяет достичь незначительных потерь (2,4-2,7%) пылевыделением без существенного снижения огнеупорности покрытия наряду с улучшением качества ее поверхности. Уменьшение потерь шихты приводит к улучшению экологии и связанному с этим улучшением условий труда, повышает безопасность работ, т.к. предотвращается возможность взрывов и выбросов раскаленной шихты.The manufacture of the charge composition of the inner lining of the pipes was implemented at the experimental site of the plasma spraying and surfacing workshop of the West Siberian Metallurgical Plant Joint Stock Company. The mixture of optimal composition, MoO ₃ 44,2; Al 25.7; C 4.6; Cr ₂ O ₃ 25.5 in an amount of 300 g was introduced into the pipe (pipe inner diameter 60 mm, length 100 mm), which then rotated at a speed of 2500 rpm, which corresponded to an overload of 200G, i.e. the dimensions of the product for applying the inner lining and the value of the overload are maintained the same as when applying a protective coating with the composition of the charge according to the prototype. The charge was ignited by a gas burner. Heat dissipation (taking into account 16.6% of heat loss) amounted to 2600 kJ / kg of charge, adiabatic temperature 2528K. The process of applying the lining layer to the inner surface of the pipe proceeded visually calmly with little dust, the loss of the charge was 2.3%. The quality of the lining is good, without cracks and pores. The melting temperature of the obtained protective layer of the pipe from the inside is comparable to the melting temperature of corundum, i.e. the refractoriness of the obtained facing inner layer of the pipe is as high as that of the corundum according to the prototype. The results of the tests of the proposed composition of the charge are summarized in the table, which shows that, subject to the content of the components of the charge within the claimed limits (examples 3, 7, 10, 13) and at the boundary (examples 2, 4) dust emission is negligible, the loss of charge is minimal, the quality of the ceramic pipe inner lining is good (without pores and cracks, the melting point of the carbide layer is comparable to the melting point of corundum, i.e. the refractoriness of the carbide layer is as high as the corundum lining. the limits of any of the ingredients (examples 1,5,6,8,9,11,12,14) the loss of the charge increased significantly, dust emission increased. When applying the inner lining of the pipe from the mixture of the composition of the prototype (example 15) the loss of the charge was significant, quality lining is unsatisfactory, intensive dust emission was observed. The tests carried out (see test report) confirm that the claimed composition of the mixture to obtain the inner lining of hollow products allows to achieve insignificant losses (2.4-2.7%) by dust emission without a significant reduction in refractory polarity coating together with improving the quality of its surface. Reducing the loss of the mixture leads to an improvement in ecology and the associated improvement in working conditions, increases the safety of work, because the possibility of explosions and emissions of a heated mixture is prevented.

Шихта предлагаемого состава промышленно применима для получения внутренней облицовки полых изделий, например для получения огнеупорного, износо- и коррозионностойкого облицовочного покрытия труб изнутри, предназначенных для перекачки агрессивных жидкостей, суспензий с абразивными частицами, например шламов, а также шлакаметаллических расплавов. Защитная облицовка может быть изготовлена предприятиями, имеющими оборудованием для центробежного литья полых, вращающихся вокруг своей оси изделий. The mixture of the proposed composition is industrially applicable to obtain the inner lining of hollow products, for example, to obtain a refractory, wear- and corrosion-resistant lining of pipes from the inside, intended for pumping aggressive liquids, suspensions with abrasive particles, such as sludges, as well as slag-metal melts. The protective lining can be made by enterprises having equipment for centrifugal casting of hollow products rotating around their axis.

Claims

The mixture to obtain the inner lining of hollow products containing molybdenum oxide MoO ₃ , aluminum and carbon, characterized in that it additionally contains chromium oxide Cr ₂ O ₃ in the following ratio of ingredients, wt.

Molybdenum oxide 28.2 60.3
Aluminum 25.2 26.2
Carbon 5.5 3.6
Chromium oxide Cr ₂ O ₃ 41.1 9.9k