RU2165396C1 - Magnesia-silica refractory - Google Patents
Magnesia-silica refractory Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165396C1 RU2165396C1 RU2000122989A RU2000122989A RU2165396C1 RU 2165396 C1 RU2165396 C1 RU 2165396C1 RU 2000122989 A RU2000122989 A RU 2000122989A RU 2000122989 A RU2000122989 A RU 2000122989A RU 2165396 C1 RU2165396 C1 RU 2165396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesia
- lining
- refractory
- refractories
- periclase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления магнезиальносиликатных огнеупоров, предназначенных для футеровки тепловых агрегатов, в частности для осуществления промежуточных ремонтов футеровки зоны спекания вращающихся печей цементной промышленности. The invention relates to the refractory industry and can be used for the manufacture of magnesia-silicate refractories intended for lining thermal units, in particular for performing intermediate repairs of the lining of the sintering zone of rotary kilns of the cement industry.
Для футеровки зоны спекания широко применяются периклазошпинельные и периклазошпинелидные огнеупоры, которые наиболее устойчивы к цементному клинкеру. Однако при эксплуатации износ футеровки по длине зоны неравномерен, что вызывает необходимость проведения промежуточного ремонта на отдельных участках футеровки, который осуществляется обычно по истечении 40-60% общего срока кампании печи. В производстве промежуточных ремонтов заменяется от 20 до 50% от начального объема футеровки. При этом ресурс службы новых участков, выполненных из высокостойких периклазошпинельных и периклазошпинелидных огнеупоров, используется примерно наполовину, так как в дальнейшем, по окончании кампании, вся футеровка выламывается, включая не до конца изношенную. В связи с этим применять для промежуточных ремонтов дорогостоящие высокостойкие огнеупоры неэффективно. Наиболее перспективными для этой цели являются магнезиальносиликатные огнеупоры типа форстеритохромитовых. For lining the sintering zone, periclase-spinel and periclase-spinel refractories, which are most resistant to cement clinker, are widely used. However, during operation, the wear of the lining along the length of the zone is uneven, which necessitates intermediate repairs on individual sections of the lining, which is usually carried out after 40-60% of the total campaign period of the furnace. In the manufacture of intermediate repairs, 20 to 50% of the initial lining volume is replaced. At the same time, the service life of new sites made of high-resistance periclase-spinel and periclase-spinel refractories is used approximately by half, since later, at the end of the campaign, the entire lining breaks out, including not completely worn out. In this regard, it is inefficient to use expensive high-resistant refractories for intermediate repairs. The most promising for this purpose are magnesia-silicate refractories of the forsterite-chromite type.
Известен магнезиальносиликатный огнеупор, изготовленный из шихты, содержащей, мас.%: спеченный периклазовый порошок 15-20, хромшпинелид 10-20, обожженный дунит остальное. Фазовый состав огнеупора представлен форстеритом, периклазом и хромшпинелидом (авторское свидетельство СССР 245632, МКИ C 04 B 35/62, 1965). Known magnesia-silicate refractory made of a mixture containing, wt.%: Sintered periclase powder 15-20, chrome spinel 10-20, calcined dunite the rest. The phase composition of the refractory is represented by forsterite, periclase, and chrome spinel (USSR copyright certificate 245632, MKI C 04 B 35/62, 1965).
Известный огнеупор имеет термостойкость в режиме 1300oC - вода - 4 теплосмены и используется в насадках регенераторов мартеновских печей. Недостаточная химическая устойчивость огнеупора не позволяет применять его в футеровках вращающихся цементных печей.Known refractory has a temperature resistance of 1300 o C - water - 4 heat exchangers and is used in nozzles of regenerators of open-hearth furnaces. The insufficient chemical stability of the refractory does not allow its use in the linings of rotary cement kilns.
Наиболее близким к изобретению является магнезиальносиликатный огнеупор, включающий, мас.%: форстерит 39-58, магнезиальнохромалюможелезистый шпинелид состава Mg(Cr,Al,Fe)2·O4 30-40, периклаз 10-15, клиноэнстатит 2-6 (авторское свидетельство СССР N 1175922, МКИ C 04 B 35/04, 1984).Closest to the invention is magnesia-silicate refractory, including, wt.%: Forsterite 39-58, magnesia-chromium-iron spinel composition Mg (Cr, Al, Fe) 2 · O 4 30-40, periclase 10-15, clinoenstatitis 2-6 (copyright certificate USSR N 1175922, MKI C 04 B 35/04, 1984).
Известный огнеупор обладает повышенной устойчивостью к медеплавильным шлакам и высокой термостойкостью и предназначен для футеровки тепловых агрегатов черной и цветной металлургии. Однако использование известного огнеупора в футеровке зоны спекания вращающихся печей ограничивается его низкой клинкероустойчивостью. The well-known refractory has high resistance to copper smelting slag and high heat resistance and is intended for lining of thermal units of ferrous and non-ferrous metallurgy. However, the use of the known refractory in the lining of the sintering zone of rotary kilns is limited by its low clinker resistance.
Установлено, что разрушение огнеупора при взаимодействии с реагентами цементного клинкера происходит прежде всего по мелкокристаллической межзеренной составляющей, которая в указанном огнеупоре представлена в основном реакционноспособными по отношению к клинкерным минералам магнезиальнохромалюможелезистым шпинелидом и клиноэнстатитом при пониженном содержании периклаза. Это предопределяет низкую стойкость известного огнеупора в данных условиях эксплуатации, в связи с чем его применение для промежуточных ремонтов футеровки зоны спекания вращающихся цементных печей сократит в целом длительность кампании печи из-за опережающего износа отремонтированных участков. It has been established that the destruction of refractory when interacting with reagents of cement clinker occurs primarily in the fine-crystalline intergranular component, which in this refractory is mainly reactive to clinker minerals with magnesia-chromium-iron spinel and clinoenstatite with a reduced content of perylene. This predetermines the low resistance of the known refractory under these operating conditions, and therefore its use for intermediate repairs of the lining of the sintering zone of rotary cement kilns will reduce the overall campaign duration of the furnace due to the anticipated wear of the repaired areas.
Задачей изобретения является создание магнезиальносиликатного огнеупора, предназначенного для промежуточных ремонтов зоны спекания вращающихся цементных печей, обеспечивающего относительную равностойкость участков оставшейся футеровки с отремонтированными участками. The objective of the invention is the creation of magnesia-silicate refractory, intended for intermediate repairs of the sintering zone of rotary cement kilns, providing relative equal resistance of the sections of the remaining lining with the repaired sections.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, заключается в повышении клинкероустойчивости магнезиальносиликатного огнеупора. The technical result that can be achieved by using the invention is to increase the clinker resistance of magnesia-silicate refractory.
Указанный технический результат достигается тем, что магнезиальносиликатный огнеупор, включающий форстерит, магнезиальнохромалюможелезистый шпинелид состава Mg(Cr,Al,Fe)2·O4 и периклаз, содержит минеральные фазы в следующем соотношении, мас.%:
форстерит - 49-57
магнезиальнохромалюможелезистый шпинелид - 21-26
периклаз - 20-25
Предлагаемая совокупность минеральных фаз в заявляемом соотношении обеспечивает плотную термостойкую структуру огнеупора, обладающую достаточно высокой клинкероустойчивостью. Это обусловлено тем, что межзеренная мелкокристаллическая структурная составляющая, которая в наибольшей степени подвергается коррозии со стороны клинкерных реагентов, насыщена относительно инертными к ним кристаллами периклаза при снижении содержания более реакционного шпинелида, а также за счет исключения клиноэнстатита. Формирование такой структуры замедляет процессы химической коррозии и, соответственно, разрыхления и разрушения футеровки.The specified technical result is achieved in that the magnesia-silicate refractory, including forsterite, magnesia-chromium-iron spinel of the composition Mg (Cr, Al, Fe) 2 · O 4 and periclase, contains mineral phases in the following ratio, wt.%:
forsterite - 49-57
magnesiachromium iron spinel - 21-26
periclase - 20-25
The proposed combination of mineral phases in the claimed ratio provides a dense heat-resistant structure of the refractory, which has a sufficiently high clinker resistance. This is due to the fact that the intergranular fine crystalline structural component, which is most exposed to corrosion by clinker reagents, is saturated with periclase crystals relatively inert to them with a decrease in the content of more reactive spinel, and also due to the exclusion of clinoenstatitis. The formation of such a structure slows down the processes of chemical corrosion and, accordingly, loosening and destruction of the lining.
Изменение предлагаемого соотношения минеральных фаз ухудшает свойства магнезиальносиликатного огнеупора применительно к условиям эксплуатации во вращающихся цементных печах. Так, при содержании периклаза менее 20 мас.% снижается клинкероустойчивость и уменьшается температура начала деформации под нагрузкой. Использование такого огнеупора для промежуточных ремонтов не даст ожидаемого результата. Увеличение доли периклаза более 25 мас.% не обеспечивает получение плотной структуры из-за возникновения перепрессовочных трещин при формовании и, следовательно, не позволит достичь требуемых показателей огнеупора, в том числе клинкероустойчивости. Повышение количества шпинелида более 26 мас.% также ведет к снижению клинкероустойчивости, а при содержании его менее 21 мас.% уменьшается термостойкость огнеупора, из-за чего не обеспечивается равностойкость участков футеровки. A change in the proposed ratio of mineral phases degrades the properties of magnesia-silicate refractory in relation to operating conditions in rotary cement kilns. So, when the content of periclase is less than 20 wt.%, Clinker resistance decreases and the temperature of the onset of deformation under load decreases. The use of such a refractory for intermediate repairs will not give the expected result. An increase in the proportion of periclase of more than 25 wt.% Does not provide a dense structure due to the occurrence of re-cracking cracks during molding and, therefore, will not allow to achieve the required refractory indices, including clinker resistance. An increase in the amount of spinel more than 26 wt.% Also leads to a decrease in clinker resistance, and when its content is less than 21 wt.%, The heat resistance of the refractory decreases, which does not ensure the equal resistance of the lining sections.
Пределы содержания форстерита в огнеупоре по изобретению обусловлены тем, что увеличение его количества более 57 мас.% снизит клинкероустойчивость и температуру начала деформации под нагрузкой. Сокращение доли форстерита менее 49 мас. % и соответственное увеличение количества периклаза и магнезиальнохромалюможелезистого шпинелида позволит дополнительно повысить клинкероустойчивость магнезиальносиликатного огнеупора, но при этом превышается требуемый межремонтный срок, что экономически нецелесообразно. The limits of the forsterite content in the refractory according to the invention are due to the fact that an increase in its amount of more than 57 wt.% Will reduce the clinker resistance and the temperature of the onset of deformation under load. Reducing the proportion of forsterite less than 49 wt. % and a corresponding increase in the amount of periclase and magnesiachromium-iron spinel will further increase the clinker resistance of magnesia-silicate refractory, but the required overhaul period is exceeded, which is not economically feasible.
Для изготовления магнезиальносиликатных огнеупоров использовали:
спеченный дунит с содержанием, мас.%: MgO 48,8; Fe2O3 10,2; SiO2 39,9;
спеченный периклазовый порошок с содержанием, мас.%: MgO 92,2; CaO 2,6; SiO2 3,3; Fe2O3 1,9;
хромалюможелезистый концентрат с содержанием, мас.%: Cr2O3 36,4; Al2O3 19,6; Fe2O3 + FeO 19,1; MgO 14,2; SiO2 6,8; CaO 2,2.For the manufacture of magnesia-silicate refractories used:
sintered dunite with a content, wt.%: MgO 48.8; Fe 2 O 3 10.2; SiO 2 39.9;
sintered periclase powder with a content, wt.%: MgO 92.2; CaO 2.6; SiO 2 3.3; Fe 2 O 3 1.9;
chromal-iron concentrate with a content, wt.%: Cr 2 O 3 36,4; Al 2 O 3 19.6; Fe 2 O 3 + FeO 19.1; MgO 14.2; SiO 2 6.8; CaO 2.2.
Исходные компоненты смешивали в соотношениях, указанных в таблице 1, и увлажняли раствором лигносульфоната технического плотностью 1,22 г/см3 в количестве 5-6 мас. % (сверх 100%). Из полученной шихты прессовали изделия под давлением 100 Н/мм2, которые затем сушили до остаточной влажности менее 1% и обжигали в туннельной печи при 1540-1580oC с выдержкой при максимальной температуре не менее 4 часов. В процессе обжига происходит синтез магнезиальнохромалюможелезистого шпинелида.The starting components were mixed in the ratios indicated in table 1, and moistened with a solution of lignosulfonate with a technical density of 1.22 g / cm 3 in an amount of 5-6 wt. % (in excess of 100%). Products were pressed from the resulting mixture under a pressure of 100 N / mm 2 , which was then dried to a residual moisture content of less than 1% and burned in a tunnel oven at 1540-1580 ° C with holding at a maximum temperature of at least 4 hours. In the process of firing, the synthesis of magnesiachromium-iron spinel occurs.
Фазовый состав полученных магнезиальносиликатных огнеупоров, определенный путем петрографического анализа, представлен в таблице 2, где также приведены свойства огнеупоров. The phase composition of the obtained magnesia-silicate refractories, determined by petrographic analysis, is presented in table 2, which also shows the properties of the refractories.
Открытую пористость, прочность при сжатии, термостойкость и температуру начала деформации под нагрузкой определяли стандартными методами. Open porosity, compressive strength, heat resistance, and the temperature of the onset of deformation under load were determined by standard methods.
Согласно данным таблицы 2 огнеупоры предлагаемого (примеры 1-3) и известного (пример 4) составов характеризуются значениями физико-керамических свойств приблизительно одного уровня. Принципиальное различие в фазовом составе огнеупоров определяет их клинкероустойчивость и срок службы. According to table 2, the refractories of the proposed (examples 1-3) and known (example 4) compositions are characterized by the values of physical and ceramic properties of approximately the same level. The fundamental difference in the phase composition of refractories determines their clinker resistance and service life.
Клинкероустойчивость и, соответственно, износоустойчивость магнезиальносиликатных огнеупоров оценивали по результатам промышленных испытаний в футеровке зоны спекания вращающейся цементной печи диаметром 5 и длиной 185 м. Футеровка толщиной 230 мм была выполнена из периклазохромитовых огнеупоров марки ПХЦ по ГОСТ 21436-75. Состав портландцементного клинкера, мас.%: CaO 66,30; SiO2 22,45; Al2O3 4,70; Fe2O3 4,40; R2O 0,75; MgO 0,80; SO3 0,70. После 117 суток эксплуатации печь была остановлена для промежуточного ремонта. При осмотре футеровки установлено, что остаточная толщина ПХЦ - огнеупоров составляла в среднем 134-175 мм, однако имелся участок протяженностью 12 м с остаточной толщиной 40-70 мм. Указанный участок был полностью заменен магнезиальносиликатными огнеупорами, при этом 1/2 участка по оси печи зафутеровали огнеупорами по изобретению (составы 1-3), а другую половину - известным магнезиальносиликатным огнеупором (состав 4). После 248 суток эксплуатации печь была остановлена в связи с появлением намечаемых прогаров в участках футеровки, соответствующей составу 4.Clinker resistance and, accordingly, wear resistance of magnesia-silicate refractories was evaluated according to the results of industrial tests in the lining of the sintering zone of a rotary cement kiln with a diameter of 5 and a length of 185 m.The lining with a thickness of 230 mm was made of periclase-chromite refractory grade PHC according to GOST 21436-75. The composition of Portland cement clinker, wt.%:
Остаточная толщина футеровки по окончании кампании печи составила для: ПХЦ - огнеупоров 75-83 мм; предлагаемых огнеупоров составы 1, 2, 3 соответственно - 100-106; 92-98 и 80-86 мм; известного огнеупора - 22-43 мм (рыхлая структура, аварийное состояние). The residual lining thickness at the end of the furnace campaign was for: PCC - refractories 75-83 mm; proposed
Износ определяли по формуле:
где: bср - средняя остаточная толщина футеровки, мм;
bп - первоначальная толщина футеровки зоны спекания, равная 230 мм.Depreciation was determined by the formula:
where: b cf - the average residual thickness of the lining, mm;
b p - the initial thickness of the lining of the sintering zone, equal to 230 mm
Значение коэффициентов износа представлены в таблице 2, из которой видно, что предлагаемые магнезиальносиликатные огнеупоры более устойчивы в футеровке зоны спекания, чем известный огнеупор. The values of the wear coefficients are presented in table 2, which shows that the proposed magnesia-silicate refractories are more stable in the lining of the sintering zone than the known refractory.
Кроме того, был произведен петрографический анализ образцов огнеупоров после службы, в результате которого установлено следующее: толщина рабочей контактной зоны ПХЦ огнеупоров составляла 23-26 мм, открытая пористость 22-28%. Рабочая зона огнеупоров по изобретению составляет 30-36 мм, открытая пористость 26-37%. Рабочей зоной у известного огнеупора является практически вся остаточная толщина 22-43 мм с открытой пористостью до 50%. In addition, a petrographic analysis of the refractory samples was carried out after service, as a result of which the following was established: the thickness of the working contact zone of the PCC of refractories was 23-26 mm, the open porosity of 22-28%. The working area of the refractories according to the invention is 30-36 mm, open porosity 26-37%. The working area of the known refractory is almost the entire residual thickness of 22-43 mm with an open porosity of up to 50%.
Значительное повышение открытой пористости в рабочей зоне огнеупора по сравнению с исходной обусловлено химической коррозией силикатных фаз в результате взаимодействия с портландцементным клинкером. Наблюдается интенсивное замещение силикатов магния силикатами кальция в основном в виде рыхлого, слабо спеченного γ - C2S с включениями алюминатов и алюмоферритов кальция, что приводит к повышению пористости и падению прочности рабочей зоны огнеупора и является основной причиной химической коррозии.A significant increase in open porosity in the working zone of the refractory compared to the initial one is due to chemical corrosion of the silicate phases as a result of interaction with Portland cement clinker. Intensive replacement of magnesium silicates with calcium silicates is observed mainly in the form of loose, weakly sintered γ - C 2 S with inclusions of calcium aluminates and aluminoferrites, which leads to an increase in porosity and a decrease in the strength of the refractory working zone and is the main cause of chemical corrosion.
Сопоставление остаточных толщин участков, отремонтированных изделиями составов 1-3, и данных петрографического анализа по клинкероустойчивости позволяет констатировать, что указанные участки характеризуются относительной равностойкостью, а предлагаемый огнеупор обеспечивает рациональную службу футеровки с учетом промежуточных ремонтов. A comparison of the residual thicknesses of the areas repaired by products of compositions 1-3 and the data of petrographic analysis of clinker resistance allows us to state that these sections are characterized by relative equilibrium resistance, and the proposed refractory provides a rational lining service taking into account intermediate repairs.
Таким образом, магнезиальносиликатные огнеупоры по изобретению могут быть рекомендованы для промежуточных ремонтов футеровок зон спекания вращающихся цементных печей, что позволит снизить стоимость ремонтов без сокращения срока эксплуатации футеровки. Thus, the magnesia-silicate refractories according to the invention can be recommended for intermediate repairs of the lining of the sintering zones of rotary cement kilns, which will reduce the cost of repairs without reducing the life of the lining.
Claims (1)
Форстерит - 49 - 57
Магнезиальнохромалюможелезистый шпинелид - 21 - 26
Периклаз - 20 - 25Magnesia-silicate refractory, including forsterite, magnesia-chromium-iron spinel of the composition Mg (Cr, Al, Fe) 2 · O 4 and periclase, characterized in that it contains the indicated mineral phases in the following ratio, wt.%:
Forsterite - 49 - 57
Magnesium Chromium Iron Spinelid - 21 - 26
Periclase - 20 - 25
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000122989A RU2165396C1 (en) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | Magnesia-silica refractory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000122989A RU2165396C1 (en) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | Magnesia-silica refractory |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2165396C1 true RU2165396C1 (en) | 2001-04-20 |
Family
ID=20239731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000122989A RU2165396C1 (en) | 2000-09-04 | 2000-09-04 | Magnesia-silica refractory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2165396C1 (en) |
-
2000
- 2000-09-04 RU RU2000122989A patent/RU2165396C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5283215A (en) | Refractories for casting process | |
| EP0733604A1 (en) | Chromium-free brick | |
| WO2013005253A1 (en) | Magnesia-based refractory material | |
| JPH01278469A (en) | Magnesia-calcia based refractory | |
| JP2002193681A (en) | Castable refractory and waste melting furnace utilizing it | |
| JP3514393B2 (en) | Castable refractories for lining dip tubes or lance pipes used in molten metal processing | |
| JP2011148643A (en) | Magnesia-based refractory | |
| RU2165396C1 (en) | Magnesia-silica refractory | |
| JP4328053B2 (en) | Magnesia-spinel brick | |
| CA1131263A (en) | Ferrochromium slag for uses requiring refractoriness and mechanical strength | |
| JPH07300361A (en) | Refractory bricks | |
| BRPI0822533B1 (en) | BINDING FOR MONOLYTIC REFRACTORS | |
| JP4538779B2 (en) | Magnesia-alumina clinker and refractory obtained using the same | |
| JP4269148B2 (en) | Basic refractory | |
| KR100286658B1 (en) | Basic flame retardant composition for gunning with good corrosion resistance and adhesive property | |
| JPH07291715A (en) | Spinel refractory brick | |
| RU2182140C1 (en) | Magnesia-silica refractory | |
| JPH07315913A (en) | Magnesia refractory brick | |
| RU2142926C1 (en) | Periclass-spinellide refractory | |
| JP2005067930A (en) | Alumina cement, alumina cement composition, and monolithic refractory using it | |
| RU2124487C1 (en) | Periclase-spinel refractory | |
| JP3958812B2 (en) | Basic brick for cement kiln | |
| JP2000335980A (en) | Graphite-containing monolithic refractory | |
| RU2198859C1 (en) | Magnesia-spinellide refractory material | |
| JPH03205348A (en) | Magnesia-carbon brick |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070905 |