RU2182140C1 - Magnesia-silica refractory - Google Patents
Magnesia-silica refractory Download PDFInfo
- Publication number
- RU2182140C1 RU2182140C1 RU2001118652A RU2001118652A RU2182140C1 RU 2182140 C1 RU2182140 C1 RU 2182140C1 RU 2001118652 A RU2001118652 A RU 2001118652A RU 2001118652 A RU2001118652 A RU 2001118652A RU 2182140 C1 RU2182140 C1 RU 2182140C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesia
- refractory
- spinel
- periclase
- abrasion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для производства магнезиально-силикатных огнеупоров, применяемых в футеровках нагревательных, обжиговых печей и других тепловых агрегатах. The invention relates to the refractory industry and can be used for the production of magnesia-silicate refractories used in the linings of heating, calcining furnaces and other thermal units.
Известен магнезиально-силикатный огнеупор, включающий, мас.%: форстерит 49-57, магнезиально-хромалюможелезистый шпинелид состава Mg (Cr, Al, Fe)2О4 21-26, периклаз 20-25 (Пат. РФ 2165396, М.Кл.7 С 04 В 35/20, 35/04, 35/66, опубл. 20.04.2001 г.).Known magnesia-silicate refractory, including, wt.%: Forsterite 49-57, magnesia-chromium-iron spinel composition Mg (Cr, Al, Fe) 2 O 4 21-26, periclase 20-25 (Pat. RF 2165396, M. Cl .7 C 04 B 35/20, 35/04, 35/66, publ. 04/20/2001).
Известный огнеупор обладает относительно высокой клинкероустойчивостью и предназначен для осуществления промежуточных ремонтов футеровки зоны спекания вращающихся печей цементной промышленности. Однако указанный огнеупор имеет высокую истираемость в интервале температур 300-1200oС, что не позволяет использовать его в футеровках зоны загрузки шахтных и вращающихся обжиговых печей, где основной причиной износа является истирание футеровки со стороны обжигаемого кускового материала (магнезита, доломита и др.).Known refractory has a relatively high clinker resistance and is intended for intermediate repairs of the lining of the sintering zone of rotary kilns of the cement industry. However, this refractory has a high abrasion in the temperature range 300-1200 o C, which does not allow its use in the linings of the loading zone of shaft and rotary kilns, where the main cause of wear is the abrasion of the lining from the side of the calcined bulk material (magnesite, dolomite, etc.) .
В нагревательных металлургических печах истирание огнеупора происходит в присутствии окалины. В процессе службы свободный периклаз, содержащийся в межзеренной составляющей известного огнеупора, реагирует с окалиной с образованием магнезиоферрита, что сопровождается объемными изменениями, разрыхлением структуры огнеупора, снижением его прочности и, как следствие, приводит к более интенсивному истиранию. В связи с этим известный магнезиально-силикатный огнеупор не рекомендуется использовать в таких элементах футеровки, как подины нагревательных металлургических печей, нижнее строение мартеновских печей, где эксплуатация осуществляется в присутствии железосодержащих реагентов. In heating metallurgical furnaces, attrition of the refractory occurs in the presence of scale. During the service, free periclase contained in the intergranular component of a known refractory reacts with scale to form magnesioferrite, which is accompanied by volumetric changes, loosening of the structure of the refractory, a decrease in its strength and, as a result, leads to more intense abrasion. In this regard, the well-known magnesia-silicate refractory is not recommended for use in such lining elements as the heels of heating metallurgical furnaces, the lower structure of open-hearth furnaces, where operation is carried out in the presence of iron-containing reagents.
Наиболее близким к изобретению является магнезиально-силикатный огнеупор, включающий, мас.%: форстерит 51-73, алюмомагниевая шпинель 21-30, периклаз 5-15, монтичеллит 1-4 (Авт. св. СССР 1266122, М.Кл. С 04 В 35/20, опубл. 30.11.1987г.). Closest to the invention is magnesia-silicate refractory, including, wt.%: Forsterite 51-73, aluminum-magnesium spinel 21-30, periclase 5-15, monticellite 1-4 (Aut. St. USSR 1266122, M. C. C. 04 In 35/20, published on November 30, 1987).
Известный огнеупор обладает достаточно высокой устойчивостью к щелочно-силикатным расплавам и имеет низкую газопроницаемость. Для его получения может быть использовано техногенное сырье - шлаки ферросплавного производства, что не только экономически целесообразно, но и решает проблемы экологии. Known refractory has a sufficiently high resistance to alkaline silicate melts and has low gas permeability. To obtain it, technogenic raw materials can be used - ferroalloy slag, which is not only economically feasible, but also solves environmental problems.
Однако, несмотря на содержание в структуре алюмомагниевой шпинели, известный огнеупор недостаточно устойчив к истиранию при температурах службы 300-1200oС, особенно в присутствии окалины или другого железосодержащего реагента. Причиной повышения истираемости известного огнеупора при воздействии окалины является наличие повышенного количества свободного периклаза (до 15 мас.%), взаимодействующего с оксидами железа.However, despite the content of aluminum-magnesium spinel in the structure, the known refractory is not sufficiently resistant to abrasion at service temperatures of 300-1200 o C, especially in the presence of scale or other iron-containing reagent. The reason for the increase in the abradability of the known refractory when exposed to scale is the presence of an increased amount of free periclase (up to 15 wt.%) Interacting with iron oxides.
Указанные недостатки ограничивают область применения известного магнезиально-силикатного огнеупора, не позволяя эффективно использовать его в подинах нагревательных металлургических печей, зонах загрузки обжиговых печей и др. These disadvantages limit the scope of application of the known magnesia-silicate refractory, not allowing it to be used effectively in the hearths of heating metallurgical furnaces, loading zones of calcination furnaces, etc.
Задачей изобретения является повышение качества магнезиально-силикатного огнеупора на основе техногенного сырья для расширения области его применения. The objective of the invention is to improve the quality of magnesia-silicate refractory based on industrial raw materials to expand its field of application.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании изобретения, заключается в снижении истираемости при высоких температурах, в том числе в присутствии окалины. The technical result that can be achieved by using the invention is to reduce abrasion at high temperatures, including in the presence of scale.
Указанный технический результат достигается тем, что магнезиально-силикатный огнеупор, включающий форстерит, алюмомагниевую шпинель, периклаз и монтичеллит, согласно изобретению дополнительно содержит магнезиально-хромалюможелезистый шпинелид состава Mg (Cr, Al, Fe)2O4 при следующем соотношении минеральных фаз, мас.%:
Форстерит - 43-62
Алюмомагниевая шпинель - 14-22
Указанный шпинелид - 12-20
Периклаз - 4-11
Монтичеллит - 1-4
Предлагаемая совокупность минеральных фаз в заявляемом соотношении обеспечивает повышение качества магнезиально-силикатного огнеупора. Снижение истираемости при высоких температурах (300-1200oС), в том числе в присутствии окалины, достигнуто благодаря формированию плотной структуры, в которой содержится значительное количество наиболее абразиво- и химически устойчивой шпинельной фазы, как в виде дополнительного магнезиально-хромалюможелезистого шпинелида, так и в виде алюмомагнезиальной шпинели. Вместе с тем, свободный периклаз распределен в решетке шпинельной фазы и тем самым защищен от активного взаимодействия с оксидами железа. При этом содержание периклаза снижено до 11%.The specified technical result is achieved in that the magnesia-silicate refractory, including forsterite, aluminum spinel, periclase and monticellite, according to the invention additionally contains magnesia-chromium-iron spinel composition Mg (Cr, Al, Fe) 2 O 4 in the following ratio of mineral phases, wt. %:
Forsterite - 43-62
Aluminum Magnesium Spinel - 14-22
The specified spinel - 12-20
Periclase - 4-11
Monticellit - 1-4
The proposed combination of mineral phases in the claimed ratio provides an increase in the quality of magnesia-silicate refractory. The reduction of abrasion at high temperatures (300-1200 o C), including in the presence of scale, was achieved due to the formation of a dense structure, which contains a significant amount of the most abrasive and chemically stable spinel phase, both in the form of an additional magnesia-chromium-iron spinel, and in the form of aluminomagnesian spinel. At the same time, free periclase is distributed in the lattice of the spinel phase and is thereby protected from active interaction with iron oxides. The content of periclase is reduced to 11%.
Изменение предлагаемого соотношения минеральных фаз ухудшает свойства магнезиально-силикатного огнеупора. Снижение содержания магнезиально-хромалюможелезистого шпинелида менее 12 мас.% приводит к повышению истираемости огнеупора при высокой температуре, особенно в присутствии окалины. При увеличении доли шпинелида более 20 мас.% свойства огнеупора ухудшаются из-за рыхлой структуры вследствие недостаточного спекания огнеупора и соответственного снижения прочности и истираемости. A change in the proposed ratio of mineral phases degrades the properties of magnesia-silicate refractory. A decrease in the content of magnesia-chromium-iron spinel less than 12 wt.% Leads to an increase in the abrasion of the refractory at high temperature, especially in the presence of scale. With an increase in the proportion of spinel more than 20 wt.%, The properties of the refractory deteriorate due to the loose structure due to insufficient sintering of the refractory and a corresponding decrease in strength and abrasion.
Для изготовления магнезиально-силикатных огнеупоров использовали:
- плавленый форстеритошпинельный материал (шлак от производства высокоуглеродистого феррохрома). Химический состав шлака, мас.%: SiO2 32,5; MgO 45,0; Аl2О3 17,1; Сr2O3 3,8; CaO 1,1; Fe2O3 0,4;
- спеченный периклазовый порошок с содержанием, мас.%: MgO 92,2; CaO 2,6; SiO2 3,3; Fe2О3 1,9;
- хромит с содержанием, мас.%: Сr2О3 38,4; Fе2О3 18,7; SiO2 6,1; Аl2O3 14,1; MgO 14,1;
- лом периклазошпинелидных огнеупоров с содержанием, мас.%: MgO 61,2; Сr2O3 16,4; SiO2 5,9; Fе2O3 7,6; Аl2О3 5,8; CaO 2,9.For the manufacture of magnesia-silicate refractories used:
- fused forsterite-spinel material (slag from the production of high-carbon ferrochrome). The chemical composition of the slag, wt.%: SiO 2 32.5; MgO 45.0; Al 2 O 3 17.1; Cr 2 O 3 3.8; CaO 1.1; Fe 2 O 3 0.4;
- sintered periclase powder with a content, wt.%: MgO 92.2; CaO 2.6; SiO 2 3.3; Fe 2 O 3 1.9;
- chromite with a content, wt.%: Cr 2 O 3 38.4; Fe 2 O 3 18.7; SiO 2 6.1; Al 2 O 3 14.1; MgO 14.1;
- scrap periclase-spinel refractories with a content, wt.%: MgO 61.2; Cr 2 O 3 16.4; SiO 2 5.9; Fe 2 O 3 7.6; Al 2 O 3 5.8; CaO 2.9.
Плавленый форстеритошпинельный материал фракции 2-0 мм смешивали с тонкомолотой составляющей фракции менее 0,063 мм в виде смеси хромита и спеченного периклазового порошка в соотношениях, мас.%: 40:60; 50:50 и 60:40 или тонкомолотым ломом периклазошпинелидных изделий. Соотношения компонентов в шихте представлены в табл. 1. Шихту увлажняли раствором лигносульфаната технического плотностью 1,22 г/см3 в количестве 5-6 мас.% (сверх 100%). Из полученной шихты прессовали изделия под давлением 80 Н/мм2, которые затем сушили и обжигали при температуре 1380oС.The fused forsterite-spinel material of the fraction of 2-0 mm was mixed with a finely ground component of the fraction of less than 0.063 mm in the form of a mixture of chromite and sintered periclase powder in the ratios, wt.%: 40:60; 50:50 and 60:40 or finely ground crowbar of periclase-spinel products. The ratio of components in the mixture are presented in table. 1. The mixture was 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%). From the resulting mixture was pressed products under a pressure of 80 N / mm 2 , which were then dried and calcined at a temperature of 1380 o C.
Фазовый состав полученных магнезиально-силикатных огнеупоров, определенный путем петрографического анализа, представлен в табл. 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 refractories.
Открытую пористость, прочность при сжатии и температуру начала деформации под нагрузкой определяли стандартными методами. The open porosity, compressive strength, and temperature of the onset of deformation under load were determined by standard methods.
Истираемость магнезиально-силикатных огнеупоров при высокой температуре определяли по методике, описанной в ст. В.Н. Боричева и др. "Установка для определения истираемости и коэффициента трения огнеупоров при высоких температурах" (ж. "Огнеупоры", 1987, 1, с.44-46). Abrasion of magnesia-silicate refractories at high temperature was determined by the method described in Art. V.N. Boricheva et al. "Installation for determining the abrasion and friction coefficient of refractories at high temperatures" (J. "Refractories", 1987, 1, p. 44-46).
Испытания цилиндрических образцов составов 1-5 диаметром 25 и высотой 50 мм проводили при температуре 1200oС. Истираемость образцов оценивали относительным коэффициентом истираемости Кист. при температуре 1200oС. При этом за Кист.= 1,0 был принят показатель наиболее устойчивого к истиранию огнеупора состава 2.Tests of cylindrical samples of compositions 1-5 with a diameter of 25 and a height of 50 mm were carried out at a temperature of 1200 o C. Abrasion of the samples was evaluated by the relative coefficient of abrasion To source. at a temperature of 1200 o C. In this case, K East. = 1.0 was adopted indicator of the most resistant to abrasion of the
Для определения влияния окалины на истираемость магнезиально-силикатных огнеупоров при высокой температуре на образцы огнеупоров составов 2 и 5 диаметром 25 и высотой 50 мм помещали цилиндры высотой 12 мм того же диаметра, спрессованные из тонкомолотой окалины. Подготовленные таким способом образцы подвергали термообработке при температуре 1100oС с выдержкой при конечной температуре в течение 180 ч.To determine the effect of scale on the abrasion of magnesia-silicate refractories at high temperature,
В результате петрографического анализа образцов после термообработки установлено значительно более интенсивное (глубиной до 25 мм) насыщение известного огнеупора оксидом железа по сравнению с предлагаемым. При этом наблюдается повышение пористости и снижение прочности измененной зоны (табл. 3). Степень истираемости при температуре 1200oС для образцов огнеупоров после взаимодействия с окалиной определяли по вышеприведенной методике. Значения Кок ист. указаны в табл. 2 и 3.As a result of the petrographic analysis of the samples after heat treatment, a significantly more intense (up to 25 mm deep) saturation of the known refractory with iron oxide was established compared with the proposed one. In this case, an increase in porosity and a decrease in the strength of the changed zone are observed (Table 3). The degree of abrasion at a temperature of 1200 o C for samples of refractories after interaction with scale was determined by the above method. Values of K app . are specified in tab. 2 and 3.
Согласно данным табл. 2 предлагаемый огнеупор (составы 1-4) при более высоких показателях прочности и температуры начала деформации под нагрузкой характеризуется значительно (на 45-73%) меньшей истираемостью при высокой температуре по сравнению с известным огнеупором состава 5, а в присутствии окалины - более чем в 2 раза. According to the table. 2, the proposed refractory (compositions 1-4) at higher rates of strength and the temperature of the onset of deformation under load is characterized by a significantly (45-73%) lower abrasion at high temperature compared to the known
Таким образом, магнезиально-силикатный огнеупор по изобретению может успешно применяться в подинах нагревательных металлургических печей, нижнем строении мартеновских печей, футеровках зон загрузки обжиговых вращающихся и шахтных печей. Thus, the magnesia-silicate refractory according to the invention can be successfully applied in the hearths of heating metallurgical furnaces, the lower structure of open-hearth furnaces, and the lining of the loading zones of rotary and shaft kilns.
Наряду с расширением области применения огнеупоров на основе техногенного сырья, использование изобретения позволит также улучшить экологию окружающей среды. Along with expanding the scope of refractories based on industrial raw materials, the use of the invention will also improve the ecology of the environment.
Claims (1)
Форстерит - 43-62
Алюмомагниевая шпинель - 14-22
Указанный шпинелид - 12-20
Периклаз - 4-11
Монтичеллит - 1-4Magnesia-silicate refractory, including forsterite, aluminum-magnesium spinel, periclase and monicellite, characterized in that it additionally contains magnesia-chromium-iron spinel with the composition Mg (Cr, Al, Fe) 2 O 4 in the following ratio of mineral phases, wt. %:
Forsterite - 43-62
Aluminum Magnesium Spinel - 14-22
The specified spinel - 12-20
Periclase - 4-11
Monticellit - 1-4
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118652A RU2182140C1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Magnesia-silica refractory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001118652A RU2182140C1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Magnesia-silica refractory |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2182140C1 true RU2182140C1 (en) | 2002-05-10 |
Family
ID=20251455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001118652A RU2182140C1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Magnesia-silica refractory |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2182140C1 (en) |
-
2001
- 2001-07-05 RU RU2001118652A patent/RU2182140C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДЕГТЯРЕВА Э.В. и др. Магнезиально-силикатные и шпинельные огнеупоры.-М.: Металлургия, 1977, с.135, 144. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2664723C2 (en) | Geo-polymer binding system for heat-resistant concretes, the binding system containing dry heat-resistant concrete mixture, and also the mixtures application | |
RU2587194C2 (en) | Method of making lining in industrial furnace of large volume, as well as industrial furnace with lining, refractory brick for such lining | |
Ewais et al. | Fabrication of MgO-CaZrO3 refractory composites from Egyptian dolomite as a clinker to rotary cement kiln lining | |
Yilmaz | Corrosion of high alumina spinel castables by steel ladle slag | |
JPH0456785B2 (en) | ||
WO2016118798A1 (en) | Refractory bricks and methods of making the same | |
US6887810B2 (en) | Synthetic, refractory material for refractory products, and process for producing the product | |
US6261983B1 (en) | Magnesia spinel refractory brick | |
Li et al. | Investigations on phase constitution, mechanical properties and hydration kinetics of aluminous cements containing magnesium aluminate spinel | |
RU2547379C1 (en) | Metallurgical flux and method of its manufacturing | |
RU2182140C1 (en) | Magnesia-silica refractory | |
Parr et al. | Recent advances in refractories-aluminate binders and calcium aluminate bonded high-performance monolithic castables | |
RU2623760C2 (en) | Periclase-spinel refractory | |
JPH0687667A (en) | Zirconia-mullite containing castable refractory | |
JP4328053B2 (en) | Magnesia-spinel brick | |
JP4538779B2 (en) | Magnesia-alumina clinker and refractory obtained using the same | |
CA2560379A1 (en) | Refractory composition | |
Kalpaklı | Comparative study for physical properties and corrosion mechanism of synthetic and in situ MgAl2O4 spinel formation zero cement refractory castables | |
RU2165396C1 (en) | Magnesia-silica refractory | |
JP3958812B2 (en) | Basic brick for cement kiln | |
JPH07315913A (en) | Magnesia refractory brick | |
RU2124487C1 (en) | Periclase-spinel refractory | |
JPH0794343B2 (en) | Magnesia clinker and method for producing the same | |
JP4269148B2 (en) | Basic refractory | |
JP2000128624A (en) | Basic refractory |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090706 |