RU2114799C1

RU2114799C1 - Method of manufacturing periglase carbon refractories

Info

Publication number: RU2114799C1
Application number: RU97116426/03A
Authority: RU
Inventors: С.Л. Кабаргин; Г.И. Кузнецов; В.И. Энтин; Г.Е. Карась; Е.Я. Шапиро; Ю.С. Родгольц; Л.М. Аксельрод
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Санкт-Петербургский институт огнеупоров"
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 1998-07-10
Also published as: UA25805C2

Abstract

FIELD: refractories industry. SUBSTANCE: finely dispersed component comprises finely ground periclase containing material, powdery phenol binder and antioxidant in (65-75): (15-20):(10-15) ratio. Further operations are as follows: periclase containing material having 3-1 mm fractions is first mixed with liquid binder and then with periclase containing material having 1-0 mm fractions and with carbon component, and finely dispersed component is thereafter added to the resulting mixture. EFFECT: reduced fire hazard of simplified process and greater strength of periclase-carbon refractories. 3 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам производства углеродсодержащих огнеупоров, используемых для футеровки высокотемпературных агрегатов, преимущественно конвертеров, электроплавильных печей и агрегатов внепечной обработки стали. The invention relates to the refractory industry, and in particular to methods for the production of carbon-containing refractories used for lining high-temperature aggregates, mainly converters, electric melting furnaces and out-of-furnace steel processing units.

В состав шихты периклазоуглеродистых огнеупоров входят антиоксидант, повышающий срок службы огнеупоров за счет сохранения углерода при высоких температурах, и твердое фенольное связующее (СФП), обеспечивающее прочность изделий после формования и термообработки. Большинство антиоксидантов и твердых фенольных связующих являются пожаровзрывоопасными материалами с нижними концентрационными пределами взрываемости ниже 65 г/м. Поэтому при работе с этими материалами должны применяться специальные меры по предотвращению образования взрывоопасных концентраций, в первую очередь в системах аспирации. The mixture of periclase-carbon refractories includes an antioxidant that increases the service life of refractories due to the conservation of carbon at high temperatures, and a solid phenolic binder (TFP), which ensures the strength of the products after molding and heat treatment. Most antioxidants and solid phenolic binders are fire and explosion hazard materials with lower explosive concentration limits below 65 g / m. Therefore, when working with these materials, special measures must be applied to prevent the formation of explosive concentrations, especially in aspiration systems.

Известен способ изготовления углеродсодержащих огнеупоров периклазового состава, согласно которому в смеситель при непрерывном перемешивании последовательно подают периклаз фр. 3-1 мм и одновременно 2/3 жидкой связки, затем периклазовый порошок фр. 1-0 мм совместно с графитом, оставшуюся часть жидкой связки, тонкодисперсную смесь совместного помола периклазового порошка с антиоксидантом, после чего вводят фенольное порошкообразное связующее (Изменение к разделу "Производство периклазоуглеродистых огнеупоров ТИ 200-0-45-95 Комбината "Магнезит"). A known method of manufacturing carbon-containing refractories of periclase composition, according to which the periclase fr. 3-1 mm and at the same time 2/3 of the liquid ligament, then periclase powder fr. 1-0 mm together with graphite, the remainder of the liquid binder, a finely divided mixture of co-grinding periclase powder with an antioxidant, after which a phenolic powder binder is introduced (Change to the section "Production of periclase-carbon refractories TI 200-0-45-95 of the Magnesite Plant).

Недостаток способа состоит в том, что он не предусматривает пассивирование (флегматизацию) периклазового связующего инертным материалом на начальной стадии технологического процесса, в результате чего конструктивное оформление последнего от растаривания СФП и до введения его в состав массы должно предусматривать взрывобезопасное исполнение с использованием защитных газовых сред. The disadvantage of this method is that it does not provide for passivation (phlegmatization) of the periclase binder with an inert material at the initial stage of the technological process, as a result of which the design of the latter from unbalancing the TFP and before introducing it into the composition of the mass must provide for explosion-proof performance using protective gas environments.

При совместном измельчении периклазового порошка с алюминийсодержащим антиоксидантом не обеспечивается надежное пассивирование последнего, так как при помоле антиоксиданта даже в среде инертной добавки существует вероятность образования аэровзвесей с взрывоопасной концентрацией частиц и одновременно появления источников зажигания. Реакционная способность указанного антиоксиданта возрастает также из-за повышения энергетического уровня и сорбционных свойств поверхности частиц при их измельчении. Кроме того, из-за низкого содержания в шихте изделий порошкообразной смолы (до 3,5 мас.%) при перемешивании ее одновременно со всеми зернистыми и дисперсными компонентами сырьевой смеси, а также с жидким связующим практически невозможно добиться гомогенности смеси. В результате неравномерного распределения порошкообразной связки на поверхности зерен всех компонентов снижается прочность при сжатии изделий. When grinding together periclase powder with an aluminum-containing antioxidant, reliable passivation of the latter is not ensured, since when grinding the antioxidant even in an inert additive environment, it is possible to form air suspensions with an explosive concentration of particles and the appearance of ignition sources. The reactivity of the indicated antioxidant also increases due to an increase in the energy level and sorption properties of the surface of the particles during their grinding. In addition, due to the low content of powdered resin in the batch of products (up to 3.5 wt.%) When mixing it simultaneously with all the granular and dispersed components of the raw material mixture, as well as with a liquid binder, it is practically impossible to achieve a homogeneous mixture. As a result of the uneven distribution of the powdered binder on the grain surface of all components, the compressive strength of the products decreases.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления периклазоуглеродсодержащих огнеупоров, предусматривающий перемешивание тонкомолотого периклаза с предварительно изготовленной смесью 1 кг алюминийсодержащего антиоксиданта и 0,22-0,75 кг этиленгликоля с последующим смешиванием в отдельном смесителе полученной тонкодисперсной смеси с периклазовым порошком фр. 3-1 и 1-0 мм, графитом, связующим фенольным порошкообразным и жидким связующим (Авт.свид. СССР N 1574576, кл. С 04 В 35/04, 1987). Closest to the proposed method is the manufacture of periclase-carbon-containing refractories, which involves mixing finely ground periclase with a pre-made mixture of 1 kg of aluminum-containing antioxidant and 0.22-0.75 kg of ethylene glycol, followed by mixing in a separate mixer the resulting finely divided mixture with periclase powder. 3-1 and 1-0 mm, graphite, a phenolic binder, powdery and liquid binder (Autosvid. USSR N 1574576, CL 04 35/04, 1987).

Данный способ также не обеспечивает взрывобезопасность процесса, поскольку предполагает пассивирование только одного из пожаровзрывоопасных компонентов - антиоксиданта. Он сложен в конструктивном оформлении, так как предполагает применение трех смесительных агрегатов: для изготовления смеси антиоксиданта с этиленгликолем; для перемешивания этой смеси с тонкомолотым периклазовым порошком; для изготовления массы. Способ нетехнологичен, поскольку смесь 0,22-0,75 кг этиленгликоля и 1 кг антиоксиданта практически нетранспортабельна и плохо смешивается с тонкомолотым периклазовым порошком. При его реализации не достигается равномерное распределение твердого связующего по всему объему массы. This method also does not ensure the explosion safety of the process, since it involves the passivation of only one of the fire and explosion hazard components - an antioxidant. It is difficult in design, as it involves the use of three mixing units: for the manufacture of a mixture of antioxidant with ethylene glycol; to mix this mixture with finely ground periclase powder; for making mass. The method is not technologically advanced, since a mixture of 0.22-0.75 kg of ethylene glycol and 1 kg of antioxidant is practically non-transportable and does not mix well with finely ground periclase powder. During its implementation, a uniform distribution of the solid binder is not achieved over the entire volume of the mass.

Задача изобретения - снижение пожаровзрывоопасности процесса, его упрощение и повышение прочности периклазоуглеродистых огнеупоров. The objective of the invention is to reduce the fire and explosion hazard of the process, its simplification and increase the strength of periclase-carbon refractories.

Это достигается тем, что порошкообразное фенольное связующее и антиоксидант непосредственно после растаривания совместно перемешивают в отдельном герметичном смесителе с тонкомолотым периклазосодержащим порошком в соотношении (15-20): (10-15): (65-75) и полученную смесь при изготовлении массы перемешивают с зернистым периклазосодержащим материалом, углеродсодержащим веществом и жидкой связкой. Предельные значения компонентов в смеси ограничивается областью составов, имеющих практическое применение. This is achieved by the fact that the powdered phenolic binder and antioxidant are immediately mixed together in a separate pressurized mixer with finely ground periclase-containing powder in the ratio (15-20): (10-15): (65-75) and the resulting mixture is mixed with granular periclase-containing material, a carbon-containing substance and a liquid binder. The limit values of the components in the mixture are limited to the field of compositions having practical application.

Одновременное пассивирование антиоксиданта и твердой фенольной связки непосредственно после их растаривания упрощает конструктивное оформление процесса, повышает его пожаровзрывобезопасность и гомогенность смеси и в результате этого прочность изделий. Способ не предусматривает измельчение пожаровзрывоопасных компонентов, что позволяет обеспечить эффективное их пассивирование за счет перемешивания в смесителе с инертной добавкой без применения жидкого связующего (этиленгликоля). Тем самым дополнительно упрощается процесс пассивирования, повышается его технологичность. Simultaneous passivation of the antioxidant and the solid phenolic binder immediately after unloading simplifies the design process, increases its fire and explosion safety and the homogeneity of the mixture and, as a result, the strength of the products. The method does not provide for the grinding of fire and explosion hazard components, which ensures their effective passivation by mixing in a mixer with an inert additive without the use of a liquid binder (ethylene glycol). Thus, the passivation process is further simplified, and its manufacturability is increased.

Для изготовления огнеупорного материала по предложенному способу можно использовать в качестве магнезиального компонента плавленный или спеченный периклазовый порошок, плавленую или спеченную алюмомагнезиальную шпинель и т. п., в качестве углеродсодержащего вещества - графит, пек, сажу, кокс и т. п. , в качестве антиоксиданта - металлический алюминий, металлический кремний, сплавы Al-Si, Al-Mg, борсодержащие соединения и т.п., в качестве твердой смолы - связующее фенольное порошкообразное, в качестве жидкой связки - синтетические фенолформальдегидные смолы, каменноугольную смолу, этиленгликоль и т.п. For the manufacture of refractory material according to the proposed method, it is possible to use fused or sintered periclase powder, fused or sintered alumino-magnesian spinel, etc. as a magnesian component, graphite, pitch, soot, coke, etc., as a carbon-containing substance, as antioxidant - metallic aluminum, metallic silicon, Al-Si, Al-Mg alloys, boron compounds, etc., as a solid resin - a phenolic powder binder, as a liquid binder - synthetic phenol formalde hydraulic resins, coal tar, ethylene glycol and the like.

Ниже приведены примеры осуществления способа, в которых составы шихт соответствуют принятым для изготовления периклазоуглеродистых изделий на комбинате "Магнезит". Below are examples of the method in which the compositions of the charges correspond to those adopted for the manufacture of periclase-carbon products at the plant "Magnesite".

Пример 1. Массу, содержащую 48 мас.% плавленого периклазового порошка фр. 3-1 мм, 18 мас.% плавленого периклазового порошка фр. 1-0 мм, 21 мас.% тонкодисперсной (фр. мельче 0,063 мм) смеси плавленого периклазового порошка с металлическим алюминием и связующим фенольным порошкообразным, 13 мас.% графита и 1,5 мас.% (сверх 100%) этиленгликоля готовили следующим образом. Первоначально в вибромельнице измельчали плавленый периклаз фр. 1-0 мм до крупности зерна мельче 0,063 мм. Взвешивали 70 мас.% полученного порошка, 17,5 мас.% связующего фенольного порошкообразного и 12,5 мас.% алюминиевого антиоксиданта и перемешивали в течение 10 мин в лопастной мешалке периодического действия. Перемешивание всех компонентов огнеупорного материала производили в бегунковом смесителе, куда в количествах, соответствующих составу шихты, загружали плавленый периклаз фр. 3-1 мм, заливали этиленгликоль, перемешивали в течение 4,5 мин, вводили плавленый периклаз фр. 1-0 мм и одновременно графит, перемешивали 5 мин, после чего подавали тонкодисперсную смесь плавленого периклазового порошка с антиоксидантом и СФП и окончательно перемешивали все компоненты в течение 6 мин. Готовая масса была однородна, сыпуча, не образовывала коржей, не схватывалась при хранении, не налипала на оборудование, обладала хорошими реологическими свойствами. Example 1. A mass containing 48 wt.% Fused periclase powder fr. 3-1 mm, 18 wt.% Fused periclase powder fr. 1-0 mm, 21 wt.% Finely dispersed (fr. Finer than 0.063 mm) mixture of fused periclase powder with aluminum metal and phenolic powder binder, 13 wt.% Graphite and 1.5 wt.% (In excess of 100%) ethylene glycol were prepared as follows . Initially, fused periclase fr. 1-0 mm to a grain size smaller than 0,063 mm. 70 wt.% Of the obtained powder, 17.5 wt.% Of a phenolic powder binder and 12.5 wt.% Aluminum antioxidant were weighed and mixed for 10 min in a batch mixer. Mixing of all the components of the refractory material was carried out in a slide mixer, where fused periclase fr was charged in amounts corresponding to the composition of the charge. 3-1 mm, ethylene glycol was poured, stirred for 4.5 min, fused periclase was introduced. 1-0 mm and graphite at the same time, was mixed for 5 min, after which a finely divided mixture of fused periclase powder with antioxidant and TFP was applied and all components were finally mixed for 6 min. The finished mass was homogeneous, loose, did not form cake, did not set during storage, did not stick to equipment, and had good rheological properties.

Из приготовленной массы на гидравлическом прессе под давлением 100 Н/мм² формовали образцы и термообрабатывали в муфельной печи при 200^oС. На образцах определяли предел прочности при сжатии при комнатной температуре и прочность при изгибе в нейтральной среде при 1400^oС.Samples were formed from the prepared mass in a hydraulic press under a pressure of 100 N / mm ² and heat-treated in a muffle furnace at 200 ^o C. The compressive strength at room temperature and bending strength in a neutral medium at 1400 ^o C. were determined on the samples.

Пример 2. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 2 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1. Example 2. For the manufacture of refractory material adopted mixture 2 (table. 1). The sequence of manufacture of the mass, the molding of products and their heat treatment, as in example 1.

Пример 3. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 3 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1. Example 3. For the manufacture of refractory material adopted mixture 3 (table. 1). The sequence of manufacture of the mass, the molding of products and their heat treatment, as in example 1.

Пример 4. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 4 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1. Example 4. For the manufacture of refractory material adopted mixture 4 (table. 1). The sequence of manufacture of the mass, the molding of products and their heat treatment, as in example 1.

Пример 5. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 5 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1. Example 5. For the manufacture of refractory material adopted mixture 5 (table. 1). The sequence of manufacture of the mass, the molding of products and their heat treatment, as in example 1.

Пример 6. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 6 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1. Example 6. For the manufacture of refractory material adopted charge 6 (table. 1). The sequence of manufacture of the mass, the molding of products and their heat treatment, as in example 1.

Пример 7.(прототип). Для изготовления огнеупорного материала по известному способу принята шихта 7. Способ осуществляли следующим образом. Готовили смесь металлического алюминия с этиленгликолем. Для этого в смеситель периодического действия загружали антиоксидант и этиленгликоль из расчета на 1 кг антиоксиданта 0,5 кг этиленгликоля и перемешивали в течение 5 мин до образования однородной массы. В вибромельнице измельчали плавленый периклаз фр. 1-0 мм до крупности зерна мельче 0,063 мм. В лопастной мешалке в течение 10 мин смешивали тонкомолотый периклаз с предварительно приготовленной смесью, взятыми из расчета 0,5 кг смеси (4,8 мас.%) на 10 кг (95,2 мас.%) тонкомолотого порошка. Перемешивание всех компонентов шихты производили в бегунковом смесителе, куда в количествах, соответствующих составу шихты, загружали первоначально плавленый периклаз фр. 3-1 мм и жидкий бакелит, перемешивали в течение 4,5 мин, затем засыпали плавленый периклаз одновременно с графитом, перемешивали 5 мин, после этого вводили предварительно подготовленную смесь тонкомолотого периклаза с антиоксидантом и этиленгликолем, перемешивали 4 мин, в конце замеса подавали порошкообразное связующее и окончательно перемешивали в течение 6 мин. Формование изделий и их термообработку производили, как в примере 1. Значения нижних концентрационных пределов распространения пламени (НКПР) и категории помещений приведены в табл.2, а прочностные характеристики полученных огнеупоров в табл.3. Example 7. (prototype). For the manufacture of refractory material by a known method adopted charge 7. The method was carried out as follows. A mixture of aluminum metal and ethylene glycol was prepared. To do this, an antioxidant and ethylene glycol were charged into a batch mixer per 1 kg of antioxidant 0.5 kg of ethylene glycol and mixed for 5 min until a homogeneous mass was formed. Fused periclase fr. 1-0 mm to a grain size smaller than 0,063 mm. In a paddle mixer, finely ground periclase was mixed for 10 min with a previously prepared mixture, taken at the rate of 0.5 kg of the mixture (4.8 wt.%) Per 10 kg (95.2 wt.%) Of finely ground powder. Mixing of all components of the charge was carried out in a slide mixer, where the initial melted periclase fr was charged in amounts corresponding to the composition of the charge. 3-1 mm and liquid bakelite, stirred for 4.5 minutes, then fused periclase was poured simultaneously with graphite, mixed for 5 minutes, then a pre-prepared mixture of finely ground periclase with an antioxidant and ethylene glycol was introduced, mixed for 4 minutes, powder was fed at the end of the batch binder and finally mixed for 6 minutes The products were molded and heat treated as in Example 1. The values of the lower concentration limits of flame propagation (LEL) and categories of rooms are given in Table 2, and the strength characteristics of the obtained refractories in Table 3.

Из табл. 2 следует, что предлагаемый способ обеспечивает подачу СФП в смеситель для приготовления массы в составе взрывобезопасной смеси (НКПР более 65 г/м), в то время как по прототипу транспортирование и дозирование его в указанный смеситель требует взрывобезопасного исполнения. Таким образом, предлагаемый способ позволяет перевести производственные помещения по всему тракту подачи СФП из категории Б в категорию В. From the table. 2 it follows that the proposed method provides the supply of the TFP in the mixer for mass preparation as part of an explosion-proof mixture (LEL more than 65 g / m), while the prototype transportation and dosing it to the specified mixer requires explosion-proof execution. Thus, the proposed method allows to transfer production facilities along the entire supply path of the TFP from category B to category B.

Данные табл.3 показывают, что периклазоуглеродистые огнеупоры, изготовленные предложенным способом, превосходят периклазоуглеродистые огнеупоры, изготовленные известным способом по пределу прочности при сжатии при комнатной температуре и изгибе при 1400^oС.The data of table 3 show that periclase-carbon refractories made by the proposed method are superior to periclase-carbon refractories made in a known manner in terms of compressive strength at room temperature and bending at 1400 ^o C.

Claims

. A method of manufacturing periclase-carbon refractories containing a phenolic powder binder by mixing a periclase-containing material of a fraction of 3 - 1 mm with a liquid binder, then with a periclase-containing material of a fraction of 1 - 0 mm and a carbon component, introducing into the mixture a finely divided component containing an antioxidant, and finally mixing all components, characterized in that the finely divided component is prepared by pre-mixing finely ground periclase-containing of material simultaneously with the binder and pulverulent phenolic antioxidant in a ratio of (65 - 75): (15 - 20): (10 - 15).