RU2141459C1

RU2141459C1 - High-alumina binding suspension

Info

Publication number: RU2141459C1
Application number: RU97117136A
Authority: RU
Inventors: Ю.Е. Пивинский; Д.А. Добродон; Е.А. Дороганов; Е.В. Рожков
Original assignee: Пивинский Юрий Ефимович; Добродон Дмитрий Анатольевич; Дороганов Евгений Анатольевич; Рожков Евгений Васильевич
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-11-20

Abstract

FIELD: refractories industry, more particularly manufacture of products for continuous pouring of steels. SUBSTANCE: high-alumina binding suspension is prepared by introducing into high- alumina composition (based on high-alumina chamotte, mullite or bauxite containing 60-93% of Al₂O₃) of additive of highly dispersive quartz glass in amount of 5-30%. High-alumina binding composition has increased polydispersity and lower viscosity at equal concentration. EFFECT: reduced porosity of the ingot and lower thermal expansion coefficient of material based on high-alumina binding suspension. 1 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству огнеупоров для непрерывной разливки стали (например, сталеразливочные изделия). Возможно применение при изготовлении изделий методами шликерного литья в гипсовые формы и центробежным формованием, а также в качестве связующего при производстве огнеупорных изделий полусухим способом, вибролитьем и виброформованием. The invention relates to the refractory industry, and in particular to the production of refractories for continuous casting of steel (for example, steel products). It can be used in the manufacture of products by slip casting in gypsum molds and centrifugal molding, as well as a binder in the production of refractory products by semi-dry method, vibration casting and vibration molding.

Одним из способов производства огнеупоров для непрерывной разливки стали является керамобетонная технология, основанная на использовании высококонцентрированных вяжущих суспензий (ВКВС) [1]. One of the methods for the production of refractories for continuous casting of steel is ceramic concrete technology based on the use of highly concentrated binder suspensions (HCBS) [1].

Для большинства типов ВКВС характерен эффект дилатансии [2], проявляющийся на различных стадиях технологического процесса. Дилатансия суспензий во многом определяется их дисперсностью и зерновым распределением, наличием и количеством частиц коллоидного размера, объемной концентрацией твердой фазы. При значительных объемных концентрациях, близких к предельным, этот эффект оказывает отрицательное действие, т.к. усложняет технологию, лимитирует интенсификацию процессов деформирования. For most types of HCBS, the dilatancy effect is characteristic [2], which manifests itself at various stages of the technological process. The dilatancy of suspensions is largely determined by their dispersion and grain distribution, the presence and number of colloidal particles, and the volume concentration of the solid phase. At significant volume concentrations close to the limiting, this effect has a negative effect, because complicates the technology, limits the intensification of deformation processes.

Известно [1], что полидисперсность ВКВС является основополагающим фактором, обуславливающим ее реологические и технологические свойства. It is known [1] that the polydispersity of HCBS is a fundamental factor that determines its rheological and technological properties.

Прототипом изобретения является ВКВС на основе боксита [3], которая применяется при производстве гнездовых блоков. К недостаткам данной суспензии можно отнести длительное время помола, связанное с твердостью материала и, как следствие, незначительное количество коллоидного компонента, что увеличивает пористость вяжущего и снижает его прочность. The prototype of the invention is HCBS based on bauxite [3], which is used in the manufacture of nesting blocks. The disadvantages of this suspension include the long grinding time associated with the hardness of the material and, as a result, an insignificant amount of the colloidal component, which increases the porosity of the binder and reduces its strength.

Целью предлагаемого изобретения является снижение пористости вяжущего и улучшение его эксплуатационных свойств. The aim of the invention is to reduce the porosity of the binder and improve its operational properties.

Поставленная цель достигается тем, что в высокоглиноземистую вяжущую суспензию вводится дополнительно суспензия высокодисперсного кварцевого стекла (максимальный диаметр частиц 5 - 10 мкм), при следующем соотношении компонентов (% масс. по сухому вещ.):
- высокоглиноземистая вяжущая суспензия 70 - 95%
- суспензия высокодисперсного кварцевого стекла 5 - 30%
Предлагаемая смешанная вяжущая суспензия, в отличие от прототипа, характеризуется повышенной степенью полидисперсности, значительно большей седиментационной устойчивостью, а также понижением вязкости при равной концентрации. Кроме того, снижается пористость отливки, уменьшается коэффициент термического расширения материала на ее основе, что увеличивает его термостойкость.This goal is achieved by the fact that in a highly alumina binder suspension is added an additional suspension of finely dispersed silica glass (maximum particle diameter of 5 - 10 microns), with the following ratio of components (% wt. On dry matter.):
- high alumina binder suspension 70 - 95%
- suspension of fine quartz glass 5 - 30%
The proposed mixed binder suspension, in contrast to the prototype, is characterized by an increased degree of polydispersity, significantly greater sedimentation stability, as well as a decrease in viscosity at an equal concentration. In addition, the porosity of the casting decreases, the coefficient of thermal expansion of the material based on it decreases, which increases its heat resistance.

Предлагаемую смешанную вяжущую суспензию получают следующим образом. Первоначально получают ВКВС высокоглиноземистого состава (на основе муллита или боксита) с содержанием Al₂O₃ 60-93%. ВКВС получают методом мокрого помола в шаровой мельнице с постадийной загрузкой материала и последующей стабилизацией посредством гравитационного перемешивания [2]. В зависимости от вида исходного материала исходная ВКВС должна характеризоваться плотностью в пределах 2,40 - 2,70 г/см³, влажностью 12 - 14%.The proposed mixed binder suspension is prepared as follows. Initially, HCBS of a high alumina composition (based on mullite or bauxite) with an Al ₂ O ₃ content of 60-93% is obtained. HCBS are obtained by wet grinding in a ball mill with stepwise loading of material and subsequent stabilization by gravitational mixing [2]. Depending on the type of the starting material, the starting HCBS should have a density in the range of 2.40 - 2.70 g / cm ³ and a moisture content of 12 - 14%.

Суспензия высокодисперсного кварцевого стекла является отходом производства при центробежном формовании сталеразливочных огнеупоров и имеет плотность 1,5 - 1,6 г/см³, влажность 30 - 35%, доля частиц диаметром менее 1 мкм составляет более 50 %.A suspension of finely dispersed silica glass is a waste product during centrifugal molding of steel casting refractories and has a density of 1.5 - 1.6 g / cm ³ , humidity 30 - 35%, the proportion of particles with a diameter of less than 1 μm is more than 50%.

Содержание высокодисперсного кварцевого стекла на сухое вещество варьируется в пределах 5-30% и зависит от зернового состава твердой фазы ВКВС высокоглиноземистого состава, его реологических свойств и назначения смешанного вяжущего. The content of finely divided silica glass on dry matter varies between 5-30% and depends on the grain composition of the solid phase HCBS of the high alumina composition, its rheological properties and the purpose of the mixed binder.

Смешение и гомогенизацию отдозированных суспензий можно производить как гравитационным перемешиванием, так и в лопастной мешалке со скоростью вращения лопастей не более 100 об/мин. Mixing and homogenization of the dosed suspensions can be carried out both by gravitational mixing and in a paddle mixer with a blade rotation speed of not more than 100 rpm.

Реологические свойства приготовленных суспензий исследовали с помощью ротационного вискозиметра "Rheotest-2". Коэффициент полидисперсности определяли по седиментационным кривым. Из смешанных суспензий методом литья в гипсовые формы готовились образцы размером 10х10х70 мм. Образцы подвергались сушке при температуре 110±5^oC. После охлаждения определяли пористость отливок. Коэффициент термического расширения определяли на кварцевом дилатометре в интервале температур 20...1000^oC. Аналогичным способом исследовалась ВКВС, полученная по варианту прототипа и образцы на ее основе. Результаты испытаний представлены в таблице.The rheological properties of the prepared suspensions were investigated using a Rheotest-2 rotational viscometer. The polydispersity coefficient was determined by sedimentation curves. From mixed suspensions by casting in plaster molds, samples 10 × 10 × 70 mm in size were prepared. The samples were dried at a temperature of 110 ± 5 ^o C. After cooling, the porosity of the castings was determined. The coefficient of thermal expansion was determined on a quartz dilatometer in the temperature range of 20 ... 1000 ^o C. In a similar way studied HCBS, obtained by the variant of the prototype and samples based on it. The test results are presented in the table.

Как следует из анализа данных таблицы, предлагаемая смешанная суспензия отличается повышенным (в 1,1 - 2,1 раза) коэффициентом полидисперсности, снижением в 1,8 - 8,0 раза значения эффективной вязкости, и как следствие, снижением пористости отливки на 17,5 - 20% (отн.) за счет более плотной упаковки частиц. As follows from the analysis of the table data, the proposed mixed suspension is characterized by an increased (1.1 - 2.1 times) polydispersity coefficient, a 1.8 - 8.0 times decrease in the value of the effective viscosity, and as a result, a decrease in the porosity of the casting by 17, 5 to 20% (rel.) Due to a denser packing of particles.

Источники информации
1. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны. М.: Металлургия, 1990, 270 -с.Sources of information
1. Pivinsky Yu.E. Ceramic binders and ceramic concrete. M .: Metallurgy, 1990, 270 pp.

2. Пивинский Ю.Е. Реология в технологии керамики и огнеупоров. 5. Дилатантсия, классификация и типы дилатантных систем // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. N 2. 2. Pivinsky Yu.E. Rheology in ceramics and refractory technology. 5. Dilatant, classification and types of dilatant systems // Refractories and technical ceramics. 1997. N 2.

3. Пивинский Ю.Е., Добродон Д.А., Галенко И.В. и др. Материалы на основе высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). 1. Изучение процесса прессования с применением ВКВС на основе боксита // Огнеупоры и техническая керамика. 1997, N 3. 3. Pivinsky Yu.E., Dobrodon D.A., Galenko I.V. and others. Materials based on highly concentrated ceramic binders (HCBS). 1. The study of the pressing process using HCBS based on bauxite // Refractories and technical ceramics. 1997, N 3.

Claims

High-alumina binder suspension obtained by wet grinding, with a particle content of less than 5 microns in size 20-35%, characterized in that it contains a suspension of high-alumina material with an Al ₂ O ₃ content of 60 to 93%, a moisture content of 12-15% and an additional suspension fine quartz glass with a particle content of less than 5 microns in size more than 80% in the following ratio of components, wt.% on dry matter:
High Alumina Material - 70-95
Fine Quartz Glass - 5-30