RU2167123C2 - Spinel-periclasocarbon refractory - Google Patents

Spinel-periclasocarbon refractory Download PDF

Info

Publication number
RU2167123C2
RU2167123C2 RU97118322/03A RU97118322A RU2167123C2 RU 2167123 C2 RU2167123 C2 RU 2167123C2 RU 97118322/03 A RU97118322/03 A RU 97118322/03A RU 97118322 A RU97118322 A RU 97118322A RU 2167123 C2 RU2167123 C2 RU 2167123C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spinel
periclase
less
refractory
fraction
Prior art date
Application number
RU97118322/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97118322A (en
Inventor
А.М. Чуклай
Н.Г. Гореев
О.Ф. Шатилов
В.М. Бибаев
В.Я. Гущин
В.Н. Коптелов
О.И. Фролов
С.В. Спесивцев
Т.Б. Елкина
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Комбинат Магнезит"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Комбинат Магнезит" filed Critical Открытое акционерное общество "Комбинат Магнезит"
Priority to RU97118322/03A priority Critical patent/RU2167123C2/en
Publication of RU97118322A publication Critical patent/RU97118322A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2167123C2 publication Critical patent/RU2167123C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: refractories industry, more particularly manufacture of highly resistant refractories for lining of most heavily wearable areas of thermal units in ferrous and non- ferrous metallurgy. SUBSTANCE: spinel periclasocarbon refractory is prepared from body comprising, %: granular periclase of less than 3 mm fraction which is substrate; finely grained alumomagnesium spinel having fraction of less 0.5 mm, 15-30; dispersed mixture of periclase with alumomagensium spinel having fraction of less than 0.063 mm, 20-30; carbon-containing material, 4-18; organic binder, 4-8; and combined antioxidant based on aluminium powder and alumomagnesium alloy and silicon carbide powder at 2:1 to 1:2 ratios, 1-5. Refractory samples have higher slag resistance to low basic slags, dissolution rate of 0.2-0.3 mg/sq.cm, lower oxidizability and higher heat resistance. EFFECT: improved properties of the refractory. 2 tbl

Description

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству высокостойких углеродсодержащих огнеупоров для футеровки наиболее изнашиваемых участков тепловых агрегатов черной и цветной металлургии, в частности для кислородных конверторов, установок внепечной обработки стали, электросталеплавильных печей и агрегатов аргонокислородного рафинирования металлов. The invention relates to the refractory industry, in particular to the production of highly resistant carbon-containing refractories for lining the most worn sections of thermal units of ferrous and non-ferrous metallurgy, in particular for oxygen converters, steel after-treatment plants, electric steel furnaces and argon-oxygen refining units.

Известен углеродсодержащий огнеупор, полученный из массы следующего состава, мас.%:
алюмомагниевая шпинель - 65 - 75
периклаз - 15 - 25
графит - 10 - 15
органическое связующее - 4 - 7
При этом алюмомагниевая шпинель в виде плавленого материала фр. < 3 мм имеет массовое соотношение MgO и Al2O3 от 33:67 до 58:42 и периклаз - в виде смеси спеченного и плавленного материала в соотношении (10:90) - (90:10) фр. менее 0,063 мм (патент Российской Федерации N 2040507, кл. 6 C 04 B 35/04, опубл. 27.07.96. Бюл. N 21).
Known carbon-containing refractory obtained from the mass of the following composition, wt.%:
magnesium aluminum spinel - 65 - 75
periclase - 15 - 25
graphite - 10 - 15
organic binder - 4 - 7
In this case, aluminum-magnesium spinel in the form of fused material fr. <3 mm has a mass ratio of MgO and Al 2 O 3 from 33:67 to 58:42 and periclase as a mixture of sintered and fused material in the ratio (10:90) - (90:10) fr. less than 0,063 mm (patent of the Russian Federation N 2040507, CL 6 C 04 B 35/04, publ. 07/27/96. Bull. N 21).

Недостатком известного технического решения является низкая шлакоустойчивость огнеупора из-за невысокого уплотнения и спекания керамических фаз при температурах службы, что объясняется малой активностью шпинели к спеканию, полученной плавкой на "блок". A disadvantage of the known technical solution is the low slag resistance of the refractory due to the low compaction and sintering of ceramic phases at service temperatures, which is explained by the low activity of spinel to sintering obtained by melting on a "block".

Устойчивость к окислению такого огнеупора недостаточна, потому что образующаяся обезуглероженная рабочая зона имеет пористую структуру. В результате капиллярной пропитки она насыщается из плавильного пространства шлаком, который интенсивно взаимодействует с периклазом керамической связки с образованием легкоплавких соединений. Огнеупорность рабочей зоны изделий снижается, и она легко смывается вместе с керамическими зернами алюмомагниевой шпинели под эрозионным воздействием шлакометаллического расплава. The oxidation stability of such a refractory is insufficient, because the resulting decarburized working zone has a porous structure. As a result of capillary impregnation, it is saturated from the melting space with slag, which intensively interacts with periclase of the ceramic bond with the formation of low-melting compounds. The fire resistance of the working zone of the products is reduced, and it is easily washed off together with ceramic grains of aluminum-magnesium spinel under the erosive influence of slag-metal melt.

Также из уровня техники известен углеродсодержащий огнеупор, изготовленный из массы следующего состава, мас.%:
плавленная алюмомагниевая шпинель фр. < 3 мм, закристаллизованная при эвтектической температуре с нестехиометрией по кислороду - 42 - 75
периклазсодержащий компонент - 15 - 40
углеродсодержащий материал - 10 - 18
органическое связующее - 4 - 8
При этом периклазсодержащий компонент в виде фр. 1-0 и менее 0,063 мм имеет массовое соотношение (0:100)-(50:50) (Патент Российской Федерации N 2068823 кл. 6 C 04 B 35/04, опубл. 10.11.96, Бюл. N 31).
Also known in the prior art is a carbon-containing refractory made from a mass of the following composition, wt.%:
fused aluminum-magnesium spinel fr. <3 mm, crystallized at eutectic temperature with non-stoichiometry for oxygen - 42 - 75
periclase-containing component - 15 - 40
carbon-containing material - 10 - 18
organic binder - 4 - 8
In this case, the periclase-containing component in the form of fr. 1-0 and less than 0.063 mm has a mass ratio of (0: 100) - (50:50) (Patent of the Russian Federation N 2068823 class 6 C 04 B 35/04, publ. 10.11.96, Bull. N 31).

Указанная алюмомагниевая шпинель характеризуется чрезвычайно дефектной структурой, что предопределяет ее активное спекание при температурах выше 1400oC. Большая активность к спеканию шпинели, полученной плавкой на "слив", в сравнении со шпинелью, полученной плавкой на "блок", предопределяет более высокие термопрочностные свойства углеродсодержащих огнеупоров.The specified aluminum-magnesium spinel is characterized by an extremely defective structure, which determines its active sintering at temperatures above 1400 o C. The greater activity to sintering spinel obtained by melting on the "drain", in comparison with the spinel obtained by melting on the "block", predetermines higher thermal strength properties carbon-containing refractories.

Наиболее близким по составу к предлагаемому углеродсодержащему огнеупору является углеродсодержащая огнеупорная масса по заявке DE 3344852 A1, C 04 B 35/68, опубл. 14.06.1984, 13 с. следующего состава, мас.%: 30-50 графита, 50-97 огнеупорного заполнителя и 1-10 по меньшей мере одного сплава металлов в порошкообразном виде, выбранного из группы сплавов Al-Mg, и Al-Mg-Cr, на 100 мас.ч. суммарного количества графита и огнеупорного заполнителя. The closest in composition to the proposed carbon-containing refractory is a carbon-containing refractory mass according to the application DE 3344852 A1, C 04 B 35/68, publ. 06/14/1984, 13 p. the following composition, wt.%: 30-50 graphite, 50-97 refractory aggregate and 1-10 at least one metal alloy in powder form, selected from the group of alloys Al-Mg and Al-Mg-Cr, per 100 wt. hours total amount of graphite and refractory aggregate.

Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая шлакоустойчивость огнеупора к шлакам низкоосновного характера. При указанном соотношении компонентов в углеродсодержащем огнеупоре керамическая связка формируется, в основном, тонкодисперсным периклазом после выгорания углерода. Такая связка недостаточно развита и характеризуется высокой пористостью. При контакте со шлаком пористая периклазовая керамическая связка огнеупора интенсивно насыщается железистосиликатными расплавами. При растворении в шлаке периклазовой керамической связки зернистая шпинель легко вымывается под эрозионным воздействием шлакометаллического расплава, не реализуя в полной мере всех ценных характеристик, обусловленных предысторией ее получения. A disadvantage of the known technical solution is the insufficiently high slag resistance of the refractory to low basic slags. With the indicated ratio of components in the carbon-containing refractory, the ceramic bond is formed mainly by fine periclase after carbon burnout. Such a ligament is not sufficiently developed and is characterized by high porosity. Upon contact with slag, the porous periclase ceramic binder of the refractory is intensively saturated with iron-silicate melts. When periclase ceramic binder is dissolved in slag, granular spinel is easily washed out under the erosive influence of slag-metal melt, without fully realizing all the valuable characteristics caused by the history of its preparation.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышение изностостойкости огнеупоров к шлакам низкоосновного характера, повышение термопрочностных свойств и снижение скорости окисления. Указанные свойства огнеупора достигаются за счет формирования в структуре огнеупора высокостойкой керамической связки на основе алюмомагниевой шпинели и комбинированного антиоксиданта. The technical result of the invention is to increase the wear resistance of refractories to slags of a low basic nature, increase the heat resistance properties and reduce the oxidation rate. The indicated properties of the refractory are achieved by forming in the structure of the refractory a highly resistant ceramic bond based on aluminum-magnesium spinel and a combined antioxidant.

Для решения поставленной задачи шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор изготавливают из массы, включающей зернистый периклаз фракции менее 3 мм, мелкозернистую алюмомагниевую шпинель фракции менее 0,5 мм, дисперсную смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью в соотношении (90:10)-(10:90), углеродсодержащий материал, органическое связующее и комбинированный антиоксидант - металлический пассивированный порошок алюминия или его сплав с магнием и порошок карбида кремния, взятые в соотношении (2:1)-(1:2),
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
зернистый периклаз фр. менее 3 мм - основа
мелкозернистая алюмомагниевая шпинель фр. менее 0,5 мм - 15 - 30
дисперсная смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью фр. менее 0,063 мм - 20 - 30
углеродсодержащий материал - 4-18
органическое связующее - 4-8
указанный комбинированный антиоксидант - 1-5
В огнеупоре предложенного состава выгорание углерода замедляется за счет действия комбинированного антиоксиданта и образования плотной газонепроницаемой керамической пленки, образующейся при спекании шпинели и периклаза в тонкомолотой составляющей.
To solve this problem, spinel-periclase-carbon refractory is made from a mass including a granular periclase fraction of less than 3 mm, a fine-grained aluminum-magnesium spinel fraction of less than 0.5 mm, a dispersed mixture of periclase with aluminum-magnesium spinel in the ratio (90:10) - (10:90), carbon-containing material , organic binder and combined antioxidant - passivated metal powder of aluminum or its alloy with magnesium and silicon carbide powder, taken in the ratio (2: 1) - (1: 2),
in the following ratio of components, wt.%:
granular periclase fr. less than 3 mm - base
fine-grained aluminum-magnesium spinel fr. less than 0.5 mm - 15 - 30
dispersed mixture of periclase with aluminum-magnesium spinel fr. less than 0,063 mm - 20 - 30
carbon-containing material - 4-18
organic binder - 4-8
the specified combined antioxidant is 1-5
In the refractory composition of the proposed composition, carbon burnout slows down due to the action of the combined antioxidant and the formation of a dense gas-tight ceramic film formed during sintering of spinel and periclase in a finely ground component.

При относительно низких температурах 400-700oC уменьшение термоокисления углеродистой связки достигается за счет окисления бескислородных компонентов.At relatively low temperatures 400-700 o C, a decrease in the thermal oxidation of the carbon binder is achieved due to the oxidation of oxygen-free components.

С повышением температуры более 1000oC начинает окисляться карбид кремния и пассивированный алюминий и образуется плотная газонепроницаемая керамическая пленка, предотвращающая проникновение газов и шлакометаллического расплава вглубь огнеупора.As the temperature rises above 1000 o C, silicon carbide and passivated aluminum begin to oxidize and a dense gas-tight ceramic film is formed, which prevents the penetration of gases and slag metal melt deep into the refractory.

Комбинированый антиоксидант, в состав которого входит карбид кремния, выполняя основную функцию, проявляет новое качество, а именно за счет образования двуокиси кремния инициирует муллитообразование и форстеритообразование, сопровождающееся заполнением пор и уплотнением углеродистокерамической связки. The combined antioxidant, which includes silicon carbide, performing its main function, shows a new quality, namely, due to the formation of silicon dioxide, it initiates mullite formation and forsterite formation, accompanied by the filling of pores and densification of the carbon-ceramic bond.

Активная к спеканию дисперсная смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью компенсирует при высоких температурах объемные изменения, которые характерны для шпинели. Это предопределяет уплотнение формируемого черепка без существенных его изменений. Огнеупоры в процессе службы не скалываются и не шелушатся. An active sintering dispersed mixture of periclase with aluminum-magnesium spinel compensates at high temperatures for the volumetric changes characteristic of spinel. This determines the compaction of the formed shard without significant changes. Refractories do not chip or peel during service.

Выбор и комбинирование антиоксидантов производили в зависимости от назначения огнеупора и конкретных условий службы. В качестве критериев использовали сродство антиоксидантов к кислороду, окисляемость и шлакоустойчивость шпинельнопериклазоуглеродистых образцов. The selection and combination of antioxidants was made depending on the purpose of the refractory and specific service conditions. The criteria used were the affinity of antioxidants for oxygen, oxidizability and slag resistance of spinel-periclase-carbon samples.

Примеры. Examples.

Приготовление масс, в т.ч. массы по прототипу, осуществляли смешиванием компонентов в соотношениях, указанных в табл. 1, в лабораторном бегунковом смесителе по обычно принятой технологии, предусматривающей подачу части связующего на предварительно перемешанные зернистые порошки с последующим введением оставшегося количества связки в конце замеса после загрузки тонких фракций материалов (тонкомолотая смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью, графит, смесь комбинированного антиоксиданта и СФП). Cooking masses, including the mass of the prototype, was carried out by mixing the components in the ratios indicated in the table. 1, in a laboratory slider mixer according to the commonly accepted technology, which involves feeding part of the binder to pre-mixed granular powders, followed by introducing the remaining amount of binder at the end of the batch after loading fine fractions of materials (fine-ground mixture of periclase with aluminum-magnesium spinel, graphite, a mixture of combined antioxidant and TFP) .

Из приготовленных масс на гидравлическом прессе при давлении прессования 100 н/мм2 формовали образцы и термообрабатывали при 200oC. На термообработанных образцах определяли предел прочности при сжатии при 1400oC в окислительной среде и степень окисляемости, которую оценивали по глубине обезуглероживания образцов после их выдержки в муфельной печи в течение 2 ч при температуре 1400oC.Samples were formed from the prepared masses on a hydraulic press at a pressing pressure of 100 n / mm 2 and heat-treated at 200 o C. The heat-treated samples were used to determine the compressive strength at 1400 o C in an oxidizing medium and the degree of oxidation, which was evaluated by the depth of decarburization of the samples after they holding in a muffle furnace for 2 hours at a temperature of 1400 o C.

Шлакоустойчивость определяли методом вращения образца цилиндра в расплавленном при 1600oC низкоосновном шлаке следующего химического состава, мас.% MgO - 2,4, CaO - 43,2, SiO2 - 33,4, Al2O3 - 1,8, Fe2O3 - 1,3, MnO - 15,2, FeO - 2,2 основность - 1,29.Slag resistance was determined by the method of rotation of a cylinder sample in a low-basic slag of the following chemical composition molten at 1600 ° C, wt.% MgO - 2.4, CaO - 43.2, SiO 2 - 33.4, Al 2 O 3 - 1.8, Fe 2 O 3 - 1.3, MnO - 15.2, FeO - 2.2 basicity - 1.29.

Как видно из табл. 2, образцы, полученные из масс предлагаемых составов, в сравнении с прототипом отличаются повышенной шлакоустойчивостью по отношению к шлакам низкоосновного характера (< 2,5), пониженной окисляемостью и повышенным показателем термопрочности. As can be seen from the table. 2, samples obtained from the masses of the proposed compositions, in comparison with the prototype are characterized by increased slag resistance in relation to slags of a low basic nature (<2.5), reduced oxidizability and an increased thermal strength index.

Claims (1)

Шпинельнопериклазоуглеродистый огнеупор, полученный из массы, включающей периклазсодержащий компонент, плавленую алюмомагниевую шпинель, углеродсодержащий материал, комбинированный антиоксидант и органическое связующее, отличающийся тем, что масса содержит зернистый периклаз фракции менее 3 мм, мелкозернистую алюмомагниевую шпинель фракции менее 0,5 мм, дисперсную смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью в соотношении (90:10) -(10:90), а в качестве комбинированного антиоксиданта - металлический пассивированный порошок алюминия или его сплава с магнием и порошок карбида кремния, взятые в соотношении 2:1-1:2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Зернистый периклаз фракции менее 3 мм - Основа
Мелкозернистая алюмомагниевая шпинель фракции менее 0,5 мм - 15-30
Дисперсная смесь периклаза с алюмомагниевой шпинелью фракции менее 0,063 мм - 20-30
Углеродсодержащий материал - 4-18
Органическое связующее - 4-8
Указанный комбинированный антиоксидант - 1-5
Spinel-periclase-carbon refractory obtained from a mass comprising a periclase-containing component, fused aluminum-magnesium spinel, carbon-containing material, a combined antioxidant and an organic binder, characterized in that the mass contains a granular periclase fraction of less than 3 mm, a fine-grained aluminum-magnesium spinel fraction of less than 0.5 mm of a spinel fraction of less than 0.5 mm of spinel fraction with aluminum-magnesium spinel in the ratio (90:10) - (10:90), and as a combined antioxidant - passivated metal powder of aluminum or its alloy lava with magnesium and silicon carbide powder, taken in a ratio of 2: 1-1: 2, in the following ratio of components, wt.%:
Granular periclase fraction less than 3 mm - Basis
Fine-grained aluminum-magnesium spinel fractions less than 0.5 mm - 15-30
Dispersed mixture of periclase with aluminum-magnesium spinel fractions less than 0.063 mm - 20-30
Carbon-containing material - 4-18
Organic Binder - 4-8
Specified Combined Antioxidant - 1-5
RU97118322/03A 1997-10-30 1997-10-30 Spinel-periclasocarbon refractory RU2167123C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97118322/03A RU2167123C2 (en) 1997-10-30 1997-10-30 Spinel-periclasocarbon refractory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97118322/03A RU2167123C2 (en) 1997-10-30 1997-10-30 Spinel-periclasocarbon refractory

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97118322A RU97118322A (en) 1999-08-27
RU2167123C2 true RU2167123C2 (en) 2001-05-20

Family

ID=20198723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97118322/03A RU2167123C2 (en) 1997-10-30 1997-10-30 Spinel-periclasocarbon refractory

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167123C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112811928A (en) * 2021-01-08 2021-05-18 武汉科技大学 Lightweight periclase-silicon carbide-carbon refractory material and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112811928A (en) * 2021-01-08 2021-05-18 武汉科技大学 Lightweight periclase-silicon carbide-carbon refractory material and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1131260A (en) Carbon-containing refractory bricks
CA1251222A (en) Aluminum oxynitride-containing refractories, refractories for sliding nozzles, and nozzles for continuous steel casting
JPH0753600B2 (en) Molten steel container
RU2167123C2 (en) Spinel-periclasocarbon refractory
RU2151124C1 (en) Carbon-containing refractory material
JPS6411589B2 (en)
EP0116194B1 (en) A carbon-containing refractory
RU2148049C1 (en) Spinel-periclase-carbonic refractory material
RU2108311C1 (en) Carbon-containing refractory material
KR930009349B1 (en) Refractory brick of mgo-c matrix
RU2223247C2 (en) Method of production of high-strength carbon- containing refractory material
KR940005081B1 (en) Composition of nozzle used casting
RU2098385C1 (en) Blend for manufacturing mass and parts for structurally stable linings
RU2068823C1 (en) Spinel-periclase-carbon refractory material
GB2131790A (en) Carbon-containing refractory
RU2116277C1 (en) Refractory mixture
JP2540214B2 (en) Refractory material
RU2223246C2 (en) Spinel-containing carbonized refractory material
RU2130440C1 (en) Spinel-containing refractory material with carbon binder
KR100308249B1 (en) Refractory for Furnace Tap Hole Support
SU1636393A1 (en) Mix for refractory production
SU1114660A1 (en) Slip for making cermet material
CA1189093A (en) Carbon-containing refractory
RU2040507C1 (en) Carbon-containing refractory product
JPH07291710A (en) Graphite containing refractory

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041031