RU2116989C1

RU2116989C1 - Refractory compound

Info

Publication number: RU2116989C1
Application number: RU97105587A
Authority: RU
Inventors: С.Л. Подшивалов; В.А. Клевакин; Е.П. Абрамов; А.А. Вяткин; Н.А. Домрачев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Востокогнеупор"; Богдановичское открытое акционерное общество по производству огнеупоров
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: manufacture of induction linings. SUBSTANCE: refractory compound comprises molten materials, wt. %: alumomagnesium spinel, 65-75; 8 spinel corundum material with crystal sizes of 10 mcm, 25-38; and composition comprises, wt. %: alumomagnesium spinel, 90-98; and corundum, 2-10. Addition of finely crystalline spinel-corundum material to refractory compound as finely ground constituent makes it possible to achieve high physical and ceramic properties, and service properties of the lining. EFFECT: improved properties of the refractory lining. 1 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, преимущественно к изготовлению огнеупорных набивных масс, предназначенных для футеровки металлургических агрегатов, в частности индукционных печей. The invention relates to the refractory industry, mainly to the manufacture of refractory ramming materials intended for the lining of metallurgical units, in particular induction furnaces.

Известны огнеупорные массы, включающие плавленую алюмомагниевую шпинель и корундсодержащий материал [1 - 4]. Refractory masses are known, including fused aluminum-magnesium spinel and corundum-containing material [1 - 4].

Наиболее близкой к предлагаемой следует считать огнеупорную массу [4], содержащую, мас. %: плавленая алюмомагниевая шпинель 75 - 92; временная связка 3 - 5 и корундсодержащий материал 5 - 20 в виде пластинчатых кристаллов α - Al₂O₃. Кристаллы представляют собой пластинки толщиной 15 - 350 мкм, площадью 0,2 мм².The closest to the proposed should be considered a refractory mass [4] containing, by weight. %: fused aluminum-magnesium spinel 75 - 92; temporary ligament 3 - 5 and corundum-containing material 5 - 20 in the form of lamellar crystals α - Al ₂ O ₃ . The crystals are plates with a thickness of 15 - 350 microns, an area of 0.2 mm ² .

Набивная футеровка из такой огнеупорной массы не будет иметь необходимой плотности, прочности и металлоустойчивости из-за недостаточного спекания массы в процессе службы футеровки. A stuffed lining of such a refractory mass will not have the necessary density, strength and metal resistance due to insufficient sintering of the mass during the service of the lining.

Это вызвано тем, что эффект армирования массы пластинчатыми кристаллами α - Al₂O₃ оказывает влияние в основном на термическую стойкость огнеупоров и в меньшей степени на прочностные свойства и металлоустойчивость. Увеличение прочности, а также металлоустойчивости может быть достигнуто при наличии мелкокристаллического материала в связке, что способствует спеканию огнеупорных материалов.This is due to the fact that the effect of mass reinforcement with α - Al ₂ O ₃ plate crystals mainly affects the thermal stability of refractories and, to a lesser extent, the strength properties and metal resistance. An increase in strength, as well as metal resistance can be achieved in the presence of a crystalline material in the binder, which contributes to the sintering of refractory materials.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении стойкости набивной футеровки к расплавам металлов и сплавов. The problem to which the invention is directed, is to increase the resistance of the printed lining to molten metals and alloys.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении плотности, прочности и металлоустойчивости футеровок. The technical result that can be obtained by using the invention is to increase the density, strength and metal resistance of the linings.

Для достижения указанного технического результата огнеупорная масса, включающая алюмомагниевую шпинель и корундсодержащий материал, в качестве последнего содержит плавленый с размерами кристаллов менее 10 мкм шпинельнокорундовый материал состава, мас.%: алюмомагниевая шпинель 90 - 98; корунд 2 - 10, при следующем содержании компонентов, мас.%:
Алюмомагниевая шпинель - 65 - 75
Указанный шпинельнокорундовый материал - 25 - 35
Использование в огнеупорной массе плавленого шпинельнокорундового материала приведенного состава с заданными размерами кристаллов создает оптимальные условия для спекания набивной футеровки с образованием плотной и прочной структуры, устойчивой к расплавам металлов и сплавов.To achieve the specified technical result, the refractory mass, including aluminum-magnesium spinel and corundum-containing material, as the latter contains fused spinel-corundum material with crystal sizes less than 10 μm, wt.%: Aluminum-magnesium spinel 90 - 98; corundum 2 to 10, with the following content of components, wt.%:
Aluminum Magnesium Spinel - 65 - 75
Specified spinel corundum material - 25 - 35
The use of a reduced composition with a given crystal size in a refractory mass of fused spinel-corundum material creates optimal conditions for sintering a printed lining with the formation of a dense and strong structure resistant to molten metals and alloys.

Указанный шпинельнокорундовый материал имеет температуру плавления около 2050^oC, что позволяет получить плотную и прочную структуру в процессе спекания при температуре до 1700^oC.The specified spinel corundum material has a melting point of about 2050 ^o C, which allows to obtain a dense and strong structure during sintering at temperatures up to 1700 ^o C.

Введение указанного материала с размерами кристаллов менее 10 мкм в огнеупорную массу в качестве тонкомолотой составляющей позволяет без спекающих добавок достигнуть высоких эксплуатационных показателей футеровки. The introduction of the specified material with crystal sizes less than 10 microns into the refractory mass as a finely ground component allows to achieve high lining performance without sintering additives.

Наличие в огнеупорной массе двух близких по свойствам компонентов с разными коэффициентами линейного термического расширения способствует повышению физико-керамических свойств огнеупоров при сохранении высокой термической стойкости футеровки в процессе службы. The presence in the refractory mass of two components with similar properties with different coefficients of linear thermal expansion contributes to the increase of the physico-ceramic properties of the refractories while maintaining the high thermal stability of the lining during service.

При уменьшении массовой доли указанного шпинельнокорундового материала менее 25%, а также уменьшении в нем массовой доли корунда менее 2% или увеличении размера кристаллов более 10 мкм ухудшается спекание массы в процессе термообработки. With a decrease in the mass fraction of the specified spinel corundum material less than 25%, as well as a decrease in the mass fraction of corundum in it less than 2% or an increase in the crystal size of more than 10 μm, sintering of the mass during heat treatment worsens.

При увеличении массовой доли шпинельнокорундового материала более 35% происходит интенсивное спекание, что может вызвать образование усадочных трещин, и ухудшается уплотняемость массы при изготовлении футеровки. When the mass fraction of spinel corundum material increases by more than 35%, intense sintering occurs, which can cause the formation of shrinkage cracks, and the compaction of the mass worsens during the manufacture of the lining.

При увеличении массовой доли корунда более 10% в шпинельнокорундовом материале снижается его температура плавления, что неблагоприятно сказывается на службе огнеупоров при высокой температуре эксплуатации. With an increase in the mass fraction of corundum of more than 10% in spinel-corundum material, its melting temperature decreases, which adversely affects the service of refractories at high operating temperatures.

Огнеупорную массу получают путем смешения в заявляемом соотношении предварительно измельченных плавленых алюмомагниевой шпинели и шпинельнокорундового материала с размерами кристаллов менее 10 мкм, в том числе менее 5 мкм 40 - 60 об.%, состава, мас.%: алюмомагниевая шпинель 90 - 98; корунд 2 - 10. Масса имеет следующий зерновой состав, мас.%: фракция 3 - 1 мм 40 - 50; фракция 1 - 0 мм 50 - 60, в том числе фракция менее 0,063 мм 25 - 35. Продолжительность перемешивания в смесителе составляет 15 - 20 мин до получения однородной массы. The refractory mass is obtained by mixing in the claimed ratio of pre-crushed fused aluminum-magnesium spinel and spinel-corundum material with crystal sizes of less than 10 μm, including less than 5 μm 40-60 vol.%, Composition, wt.%: Aluminum magnesium spinel 90 - 98; corundum 2 - 10. The mass has the following grain composition, wt.%: fraction 3 - 1 mm 40 - 50; fraction 1 - 0 mm 50 - 60, including a fraction of less than 0.063 mm 25 - 35. The mixing time in the mixer is 15 - 20 minutes until a homogeneous mass is obtained.

При изготовлении набивной футеровки, например, тигельной индукционной печи огнеупорную массу уплотняют с помощью пневмотрамбовки. Спекание тигля производят при температуре 1600 - 1700^oC с выдержкой при максимальной температуре 2 - 4 ч в зависимости от емкости печи.In the manufacture of a printed lining, for example, a crucible induction furnace, the refractory mass is compacted using a pneumatic rammer. Sintering of the crucible is carried out at a temperature of 1600 - 1700 ^o C with exposure at a maximum temperature of 2 to 4 hours, depending on the capacity of the furnace.

Составы патентуемой и известной огнеупорных масс и свойства образцов приведены в таблице. The compositions of the patentable and known refractory masses and the properties of the samples are shown in the table.

Образцы в виде цилиндров диаметром 36 мм и высотой 50 мм прессовали при давлении прессования 30 H/мм². На обожженных при температуре 1680^oC образцах определяли открытую пористость и кажущуюся плотность по ГОСТ 18847-84, предел прочности при сжатии по ГОСТ 4071.1-94. Линейный рост определяли на основе замера линейных размеров образца до и после обжига с точностью до 0,1 мм по ГОСТ 166-89.Samples in the form of cylinders with a diameter of 36 mm and a height of 50 mm were pressed at a pressing pressure of 30 N / mm ² . The open porosity and apparent density according to GOST 18847-84, the compressive strength according to GOST 4071.1-94 were determined on samples calcined at a temperature of 1680 ^o C. Linear growth was determined by measuring the linear dimensions of the sample before and after firing with an accuracy of 0.1 mm according to GOST 166-89.

Для оценки металлопроницаемости образцы помещали в расплав чугуна марки ЧХ 28 с температурой 1550^oC и выдерживали в нем в течение 4 ч. Металлопроницаемость оценивали глубиной пропитки металла.To assess the permeability of metal, the samples were placed in a molten iron of grade ЧХ 28 with a temperature of 1550 ^° C and kept there for 4 hours. The metal permeability was evaluated by the depth of metal impregnation.

Как видно из таблицы, патентуемая огнеупорная масса обеспечивает получение более плотной футеровки. Так, открытая пористость в примерах 1 - 3 на 10 - 15% ниже, предел прочности при сжатии на 10 - 30% выше, металлоустойчивость на 20 - 60% выше, чем в примере 4. As can be seen from the table, patentable refractory mass provides a more dense lining. So, the open porosity in examples 1-3 is 10-15% lower, the compressive strength is 10-30% higher, the metal resistance is 20-60% higher than in example 4.

Claims

Refractory mass containing fused aluminum-magnesium spinel and corundum containing material, characterized in that it contains as a corundum-containing material a spinel-corundum material of the composition melted with crystal sizes less than 10 μm, wt.%:
Aluminum Magnesium Spinel - 90 - 98
Corundum - 2 - 10
with the following components, wt.%:
Aluminum Magnesium Spinel - 65 - 75
The specified spinel corundum material - 25 - 35