RU2098386C1

RU2098386C1 - Corundum hydraulically hardening mass

Info

Publication number: RU2098386C1
Application number: RU94016736A
Authority: RU
Inventors: О.В. Квятковский; Е.С. Борисовский; Н.К. Архипова; Г.Е. Карась; Н.М. Анжеуров; Т.И. Зизяева
Original assignee: Акционерное общество "Семилукский огнеупорный завод"
Priority date: 1994-05-04
Filing date: 1994-05-04
Publication date: 1997-12-10
Also published as: RU94016736A

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: mass designed to be used as refractory material for heat assemblies in metallurgy, chemical and building material industries, in particular, for extra-furnace steel-treatment installations, contains 13-20 wt % of high-silica cement, 0.7-3.0 wt % of ilmenite concentrate as titanium-containing additive, and electrocorundum to 100%. EFFECT: improved refractory characteristics. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству огнеупоров для тепловых агрегатов черной и цветной металлургии, химической промышленности, промышленности стройматериалов, в частности, для установок внепечной обработки стали. The invention relates to the production of refractories for thermal units of ferrous and non-ferrous metallurgy, chemical industry, building materials industry, in particular, for steel after-treatment plants.

В установках внепечной обработки стали безобжиговая футеровка, изготовленная из огнеупорной массы, находится в контакте с расплавленными металлом и шлаком, имеющими температуру чаще всего 1600^oC. Поэтому стойкость в службе безобжиговой футеровки будет определяться качественными показателями, приобретаемыми ею в процессе эксплуатации при температуре 1600^oC.In out-of-furnace steel processing facilities, the non-fired lining made of refractory mass is in contact with molten metal and slag, most often having a temperature of 1600 ^o C. Therefore, the durability in the non-firing lining service will be determined by the quality indicators acquired during operation at a temperature of 1600 ^o C.

Известна корундовая гидравлически твердеющая масса марки МКН-94, изготавливаемая из электрокорунда и высокоглиноземистого цемента. Указанная масса используется для изготовления и ремонта футеровок установок внепечной обработки стали. Недостатками массы МКН-94 являются низкий предел прочности при сжатии (20 Н/мм²) и высокая открытая пористость (32%) после обжига при 1600^oC /1/.Known corundum hydraulically hardening mass grade MKN-94, made of electrocorundum and high alumina cement. The specified mass is used for the manufacture and repair of linings of steel after-treatment plants. The disadvantages of the mass MKN-94 are the low compressive strength (20 N / mm ² ) and high open porosity (32%) after firing at 1600 ^o C / 1 /.

Известны также аналогичные массы:
МКТН-1 на основе белого электрокорунда, титанистого электрокорунда и высокоглиноземистого цемента,
МКТН-2 на основе белого электрокорунда, высокоглиноземистого цемента, содержащая добавку 1% диоксида титана.Similar masses are also known:
MKTN-1 based on white electrocorundum, titanium electrocorundum and high alumina cement,
MKTN-2 based on white electrocorundum, high alumina cement, containing an additive of 1% titanium dioxide.

Огнеупоры из этих масс после обжига при 1600^oC также имеют высокую открытую пористость: 30% МКТН-1 и 28% МКТН-2. Предел прочности при сжатии огнеупоров из этих масс после обжига при 1600^oC несколько выше, чем в случае использования массы МКН-94, и составляет 35 Н/мм².Refractories from these masses after firing at 1600 ^o C also have a high open porosity: 30% MKTN-1 and 28% MKTN-2. The compressive strength of refractories from these masses after firing at 1600 ^o C is slightly higher than in the case of using mass MKN-94, and is 35 N / mm ² .

Наиболее близкой по составу (прототипом) является корундовая масса, содержащая, мас. The closest in composition (prototype) is corundum mass containing, by weight.

Высокоглиноземистый цемент 13-20
Титановый шлак 0,8-3
Электрокорунд Остальное
Огнеупоры из этой массы после обжига при 1600^oC имеют меньшую открытую пористость (22,5-23,2%) и более высокий предел прочности при сжатии (43,0-47,1 Н/мм²), чем огнеупоры из масс МКН-94, МКТН-1 и МКТН-2 /2/.High Alumina Cement 13-20
Titanium slag 0.8-3
Electrocorundum Else
Refractories from this mass after firing at 1600 ^o C have a lower open porosity (22.5-23.2%) and a higher compressive strength (43.0-47.1 N / mm ² ) than refractories from the masses MKN -94, MKTN-1 and MKTN-2/2 /.

При высокой открытой пористости огнеупора наблюдается пропитка его расплавленными металлом и шлаком (имеющими температуру чаще всего 1600^oC), что приводит к разрушению футеровки. Это явление усиливается при низком пределе прочности при сжатии футеровки. В связи с тем, что огнеупоры из массы-прототипа после обжига при 1600^oC имеют меньшую открытую пористость и более высокий предел прочности при сжатии, разрушающее действие указанных выше факторов уменьшается, однако, не в достаточной степени. Поэтому необходимо дальнейшее уменьшение открытой пористости и повышение предела прочности при сжатии после обжига при 1600^oC огнеупора, изготавливаемого из гидравлически твердеющей массы корундового состава.At high open porosity of the refractory, impregnation with molten metal and slag (most often having a temperature of 1600 ^° C) is observed, which leads to the destruction of the lining. This phenomenon is enhanced by the low tensile strength of the lining. Due to the fact that the refractories from the mass of the prototype after firing at 1600 ^o C have a lower open porosity and a higher tensile strength under compression, the destructive effect of the above factors is reduced, however, not to a sufficient degree. Therefore, it is necessary to further reduce open porosity and increase the compressive strength after firing at 1600 ^° C of a refractory made of a hydraulically hardening corundum composition.

Указанная йель достигается в результате использования гидравлически твердеющей корундовой массы, включающей в качестве титансодержащей добавки ильменитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас. The specified spruce is achieved as a result of the use of hydraulically hardening corundum mass, including ilmenite concentrate as a titanium-containing additive in the following ratio of components, wt.

Высокоглиноземистый цемент 13-20
Ильменитовый концентрат 0,7-3,0
Электрокорунд Остальное
Ильменитовый концентрат имеет следующий химический состав, мас. TiO₂ 60,8, FeO 29,0, SiO₂ 3,7, Al₂O₃ 2,4, MgO 0,3, Cr₂O₃ 1,5, MnO 0,3, CaO 0,2, Δm_прк -2,4 (ТУ 48-4-267-73). Фазовый состав его представлен в основном минералом ильменитом FeTiO₃ в отличие от титанового шлака, в котором из-за меньшего содержания FeO преобладающей фазой является рутил TiO₂ (химических состав титанового шлака, мас. TiO₂ 84, FeO 4,8, SiO₂ 5,9, Al₂O₃ 2,1, MgO 0,3, Cr₂O₃ MnO 0,5, Δm_прк +2,2 ТУ 48-10-31-78).High Alumina Cement 13-20
Ilmenite concentrate 0.7-3.0
Electrocorundum Else
Ilmenite concentrate has the following chemical composition, wt. TiO ₂ 60,8, FeO 29,0, SiO ₂ 3,7, Al ₂ O ₃ 2,4, MgO 0,3, Cr ₂ O _3, 1,5, MnO 0,3, CaO 0,2, Δm _PPH -2.4 (TU 48-4-267-73). Its phase composition is mainly represented by the ilmenite mineral FeTiO _3, in contrast to titanium slag, in which, because of the lower FeO content, rutile TiO ₂ is the predominant phase (chemical composition of titanium slag, wt. TiO ₂ 84, FeO 4,8, SiO ₂ 5 , 9, Al ₂ O ₃ 2,1, MgO 0,3, Cr ₂ O ₃ MnO 0,5, Δm _prk +2.2 TU 48-10-31-78).

Ильменитовый концентрат имеет меньшую стоимость по сравнению с титановым шлаком, так как титановый шлак является продуктом переработки ильменитового концентрата. Обнаружено, что использование ильменитового концентрата в качестве добавки в композиции с электрокорундом и высокоглиноземистым цементом приводит к резкому снижению открытой пористости огнеупора (на 16-18%) и повышению предела прочности при сжатии (на 23-47%) после обжига при 1600^oC по сравнению с аналогичной массой, включающей в качестве титансодержащей добавки титановый шлак (прототип).Ilmenite concentrate has a lower cost compared to titanium slag, since titanium slag is a product of processing ilmenite concentrate. It was found that the use of ilmenite concentrate as an additive in the composition with electrocorundum and high alumina cement leads to a sharp decrease in the open porosity of the refractory (by 16-18%) and an increase in compressive strength (by 23-47%) after firing at 1600 ^o C compared with the same mass, including as a titanium-containing additive titanium slag (prototype).

Это неожиданное явление, по-видимому, может быть связано с тем, что ильменит (FeTiO₃) в сочетании с примесями, входящими в ильменитовый концентрат (такими как SiO₂, MnO) оказывает более эффективное спекающее действие, чем рутил (TiO₂) в сочетании с примесями (FeO, SiO₂, MnO), входящими в состав титанового шлака. Указанное явление требует специального исследования.This unexpected phenomenon, apparently, may be due to the fact that ilmenite (FeTiO ₃ ) in combination with impurities included in ilmenite concentrate (such as SiO ₂ , MnO) has a more effective sintering effect than rutile (TiO ₂ ) in combination with impurities (FeO, SiO ₂ , MnO), which are part of titanium slag. This phenomenon requires special research.

Добавка ильменитового концентрата в количестве менее 0,7% не дает существенного положительного эффекта, а введение его в количестве более 3% нецелесообразно, так как приводит к значительному снижению температуры начала размягчения под нагрузкой. The addition of ilmenite concentrate in an amount of less than 0.7% does not give a significant positive effect, and its introduction in an amount of more than 3% is impractical, since it leads to a significant decrease in the temperature of the onset of softening under load.

Применение ильменитового концентрата в предлагаемой композиции в качестве титансодержащей добавки для снижения открытой пористости и повышения предела прочности при сжатии неизвестно. The use of ilmenite concentrate in the proposed composition as a titanium-containing additive to reduce open porosity and increase the compressive strength is unknown.

Не найдено также сведений о каком-либо применении композиции электрокорунда, высокоглиноземистого цемента и ильменитового концентрата. No information was found on any use of the composition of electrocorundum, high alumina cement and ilmenite concentrate.

На основании этого считаем, что предлагаемое решение имеет изобретательский уровень. Based on this, we believe that the proposed solution has an inventive step.

Пример. Для изготовления образцов использовали:
электрокорунд по ТУ 14-8-384-81 (массовая доля, Al₂O₃ 98,8, Fe₂O₃ 0,19, SiO₂ 0,61, Na₂O+K₂O 0,38);
высокоглиноземистый цемент по ТУ 113-03-339-78 (массовая доля, Al₂O₃ 74,86, CaO 21,54, SiO₂ 2,01);
ильменитовый концентрат по ТУ 48-4-267-73 мельче 0,063 мм;
титановый шлак по ТУ 48-10-31-78 мельче 0,063 мм.Example. For the manufacture of samples used:
electrocorundum according to TU 14-8-384-81 (mass fraction, Al ₂ O ₃ 98.8, Fe ₂ O ₃ 0.19, SiO ₂ 0.61, Na ₂ O + K ₂ O 0.38);
high alumina cement according to TU 113-03-339-78 (mass fraction, Al ₂ O ₃ 74.86, CaO 21.54, SiO ₂ 2.01);
ilmenite concentrate according to TU 48-4-267-73 is smaller than 0.063 mm;
titanium slag according to TU 48-10-31-78 is smaller than 0.063 mm.

Указанные материалы смешивали в соотношениях, указанных в табл. 1, затем смеси увлажняли водой в количестве 10% (сверх 100% сухой смеси) и перемешивали до однородного состояния. Увлажненную массу набивали в разъемные металлические формы. Через 24 ч образцы извлекали из форм и хранили во влажной атмосфере. После 3 сут твердения образы сушили при 105-120^oC и обжигали в горне при 1600^oC с выдержкой в течение 4 ч. После обжига определяли их показатели, которые приведены в табл. 2. Образцы для определения предела прочности при сжатии и открытой пористости имели форму кубов с длиной ребра 30 мм, для определения температуры начала размягчения под нагрузкой 0,2 Н/мм² - форму цилиндров диаметром 36 мм, высотой 50 мм.These materials were mixed in the ratios indicated in the table. 1, then the mixture was moistened with water in an amount of 10% (in excess of 100% of the dry mixture) and mixed until smooth. The moistened mass was filled into detachable metal molds. After 24 hours, samples were removed from the molds and stored in a humid atmosphere. After 3 days of hardening, the images were dried at 105-120 ^o C and calcined in the furnace at 1600 ^o C for 4 hours. After firing, their indices were determined, which are given in table. 2. The samples for determining the compressive strength and open porosity had the shape of cubes with a rib length of 30 mm, for determining the temperature of the onset of softening under a load of 0.2 N / mm ² — the shape of cylinders with a diameter of 36 mm, a height of 50 mm.

Анализ данных, приведенных в табл. 1 и 2, показывает, что применение ильменитового концентрата в качестве титансодержащей добавки в корундовой гидравлически твердеющей массе позволяет снизить открытую пористость образцов до 18,4-19,0% и повысить их предел прочности при сжатии до 57,8-69,4 Н/мм² после обжига при 1600^oC (составы NN 1-3) по сравнению с образцами состава N 4 (прототип), для которых указанные показатели после обжига при 1600^oC составляют соответственно 22,5% и 47,1 Н/мм².Analysis of the data given in table. 1 and 2, shows that the use of ilmenite concentrate as a titanium-containing additive in hydraulically hardening corundum can reduce the open porosity of the samples to 18.4-19.0% and increase their compressive strength to 57.8-69.4 N / mm ² after firing at 1600 ^o C (compositions NN 1-3) compared with samples of composition N 4 (prototype), for which the indicated parameters after firing at 1600 ^o C are respectively 22.5% and 47.1 N / mm ² .

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая масса позволяет получить огнеупоры, имеющие открытую пористость на 16-18% ниже, а предел прочности при сжатии на 23-47% выше. Thus, in comparison with the prototype, the proposed mass allows to obtain refractories having an open porosity of 16-18% lower, and the ultimate strength in compression by 23-47% higher.

Claims

Corundum hydraulic hardening mass, including electrocorundum, high alumina cement and a titanium-containing additive, characterized in that it contains ilmenite concentrate as a titanium-containing additive in the following ratio of components, wt.

High alumina cement 13 20
Ilmenite concentrate 0.7 3.0
Electrocorundum Rest