RU2184714C2 - Method of manufacture of high-dense carbon- containing refractory material - Google Patents
Method of manufacture of high-dense carbon- containing refractory material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2184714C2 RU2184714C2 RU2000120269A RU2000120269A RU2184714C2 RU 2184714 C2 RU2184714 C2 RU 2184714C2 RU 2000120269 A RU2000120269 A RU 2000120269A RU 2000120269 A RU2000120269 A RU 2000120269A RU 2184714 C2 RU2184714 C2 RU 2184714C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- parts
- mass
- graphite
- powder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству высокостойких углеродсодержащих огнеупоров для футеровки тепловых агрегатов черной и цветной металлургии, в частности, для кислородных конвертеров, установок внепечной обработки стали, электросталеплавильных печей и других тепловых агрегатов. The invention relates to the refractory industry, in particular to the production of highly resistant carbon-containing refractories for lining thermal units of the ferrous and non-ferrous metallurgy, in particular, for oxygen converters, out-of-furnace steel processing plants, electric arc furnaces and other thermal units.
Известен способ изготовления безобжиговых периклазоуглеродистых огнеупорных изделий, включающий: приготовление массы смешиванием периклаза, графита, а также жидкой и порошкообразной фенольных смол; прессование и сушку изделий. При этом приготовление массы осуществляют путем смешивания сначала 2/3-3/4 части общего количества жидкой смолы с зернистым периклазом и графитом, а затем последовательно с дисперсным периклазом и порошкообразной смолой до равномерного распределения их в смоле и далее с остальной 1/4-1/3 частью жидкой смолы до получения однородной пластичной массы (см. а. с. СССР 1244130, МКИ С 04 В 35/04, 1988 г.). A known method of manufacturing a non-calcined periclase-carbon refractory products, including: preparing the mass by mixing periclase, graphite, as well as liquid and powder phenolic resins; pressing and drying products. In this case, the mass is prepared by mixing first 2 / 3-3 / 4 parts of the total amount of liquid resin with granular periclase and graphite, and then sequentially with dispersed periclase and powdery resin until they are evenly distributed in the resin and then with the
Недостатком известного способа является неравномерное распределение графита в массе и низкая кажущаяся плотность сформованных изделий, изготовленных по этому способу, а следовательно, и высокая окисляемость углеродистых связующего и наполнителя этих огнеупоров при высокотемпературных условиях службы в тепловых агрегатах (1600-1750oС). Коррозионно-эрозионная устойчивость таких изделий к динамическому воздействию системы металл-шлак при эксплуатации недостаточно высокая.The disadvantage of this method is the uneven distribution of graphite in the mass and the low apparent density of the molded products made by this method, and therefore, the high oxidizability of the carbon binder and filler of these refractories under high temperature conditions in thermal units (1600-1750 o C). Corrosion-erosion resistance of such products to the dynamic effects of the metal-slag system during operation is not high enough.
Наиболее близким к предлагаемому способу изготовления магнезиально-углеродистых огнеупоров является способ изготовления огнеупоров, включающий приготовление массы смешиванием сначала с зернистым периклазом и графитом 2/3 части жидкого связующего, а затем последовательно с тонкомолотой составляющей периклаза оставшейся частью жидкого связующего и далее со связующим фенольным порошкообразным; формование изделий при удельном давлении 135 Н/мм2 и их термообработку при температуре 180-240oС (см. "Технологические инструкции ОАО "Комбинат Магнезит" ТИ 200-0-45-95 п.28.3, с. 133; п.28.7, с. 134; п.29.10, с.136).Closest to the proposed method for the manufacture of magnesia-carbon refractories is a method of manufacturing refractories, which involves preparing the mass by mixing first with granular periclase and
Изделия, изготовленные по известному способу производства, принятого за прототип, отличаются повышенной плотностью по сравнению с изделиями, изготовленными по способу предыдущего аналога, т.к. введение связующего фенольного порошкообразного на последней стадии приготовления массы способствует более равномерному распределению углеродсодержащего компонента в массе и большему контакту между частицами графита и периклазового наполнителя, что обеспечивает лучшую пропрессовку массы при формовании изделий. Однако и при этом сформованные изделия не отличаются высокоплотной структурой (кажущаяся плотность изделия не превышает 2,95 г/см3), так как известное техническое решение не обеспечивает получение массы с высокой насыпной плотностью из-за ее интенсивного насыщения воздухом в процессе смешивания.Products manufactured by the known production method adopted as a prototype are characterized by increased density compared to products manufactured by the method of the previous analogue, because the introduction of a phenolic powder binder at the last stage of the preparation of the mass contributes to a more uniform distribution of the carbon-containing component in the mass and greater contact between the particles of graphite and periclase filler, which provides better compression of the mass during molding. However, even the molded products do not differ in high-density structure (the apparent density of the product does not exceed 2.95 g / cm 3 ), since the known technical solution does not provide mass with high bulk density due to its intense saturation with air during mixing.
Степень окисления углеродсодержащих связующего и графита в таких огнеупорах при эксплуатации довольно высока и в результате разупрочнения рабочей обезуглероженной зоны огнеупора последняя интенсивно изнашивается под воздействием расплава шлака и металла. The degree of oxidation of the carbon-containing binder and graphite in such refractories during operation is quite high and as a result of softening of the working decarburized zone of the refractory, the latter wears out intensively under the influence of molten slag and metal.
Другим недостатком известного технического решения является довольно высокий выход брака изделия (5-10%), особенно после их термообработки. Это связано с тем, что в процессе термообработки изделий в результате упругих внутренних остаточных напряжений, усугубленных давлением газообразных продуктов, выделяющихся из органической связки при ее деструкции, образуется дефектная трещиноватая структура огнеупора. Кроме того, недостаточно качественное приготовление углеродсодержащих масс обусловливает необходимость формования изделий многоступенчатым циклом (до 5 циклов) с довольно высоким конечным удельным давлением - 135 Н/мм2 и выше, что приводит к быстрому износу прессовой оснастки и значительной потере производительности прессового оборудования.Another disadvantage of the known technical solution is the rather high yield of defective products (5-10%), especially after their heat treatment. This is due to the fact that during the heat treatment of products as a result of elastic internal residual stresses, aggravated by the pressure of gaseous products released from the organic binder during its destruction, a defective fractured structure of the refractory is formed. In addition, inadequate preparation of carbon-containing masses necessitates the molding of products with a multistage cycle (up to 5 cycles) with a rather high final specific pressure of 135 N / mm 2 and higher, which leads to rapid wear of the press tool and a significant loss in the productivity of the press equipment.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение износоустойчивости углеродсодержащих огнеупоров в службе за счет повышения их кажущейся плотности и снижения окисляемости, а также сокращение выхода брака при формовании и термообработке изделий, повышение производительности прессового оборудования и срока службы прессоснастки. The technical result of the invention is to increase the wear resistance of carbon-containing refractories in the service by increasing their apparent density and reducing oxidizability, as well as reducing the yield of marriage during molding and heat treatment of products, increasing the productivity of press equipment and the service life of press tools.
Для достижения указанного технического результата в способе изготовления высокоплотного углеродсодержащего огнеупора на основе периклаза, и/или глинозема, и/или шпинели, включающем приготовление массы путем смешивания зернистого и дисперсного порошкообразных наполнителей, графита, жидкого органического связующего и порошкообразного фенольного связующего по режиму стадийного введения в смеситель компонентов, прессование изделий и их термообработку, после смешивания зернистого наполнителя с 2/3-3/4 части общего количества жидкого органического связующего, последовательно подают и смешивают: 2/3-3/4 части порошкообразного фенольного связующего; дисперсного наполнителя, 2/3-3/4 части графита и 2/3-3/4 части оксиданта; оставшейся 1/4-1/3 части жидкого органического связующего; 1/4-1/3 части порошкообразного фенольного связующего; 1/4-1/3 части графита и 1/4-1/3 части антиоксиданта до получения гранулированной смеси, при этом используют антиоксиданты с показателем увеличения массы при прокаливании не менее 20%. To achieve the specified technical result in a method of manufacturing a high-density carbon-containing refractory based on periclase, and / or alumina, and / or spinel, which includes preparing the mass by mixing granular and dispersed powdered fillers, graphite, a liquid organic binder, and a powdered phenolic binder according to the stage-by-stage introduction into component mixer, pressing and heat treatment of products, after mixing the granular filler with 2 / 3-3 / 4 parts of the total amount of liquid organic anic binder, sequentially fed and mixed: 2 / 3-3 / 4 parts of a powdered phenolic binder; dispersed filler, 2 / 3-3 / 4 parts of graphite and 2 / 3-3 / 4 parts of oxidant; the remaining 1 / 4-1 / 3 of the liquid organic binder; 1 / 4-1 / 3 parts of a powdered phenolic binder; 1 / 4-1 / 3 parts of graphite and 1 / 4-1 / 3 parts of antioxidant to obtain a granular mixture, while using antioxidants with an increase in mass when calcining at least 20%.
Кроме того, в качестве антиоксидантов используют бескислородные соединения металлов и/или неметаллов. In addition, oxygen-free compounds of metals and / or non-metals are used as antioxidants.
Сущность предлагаемого способа производства углеродсодержащих огнеупоров заключается в получении при подготовке масс высокоплотных гранул с достаточным количеством в межгранульном пространстве графита и антиоксиданта с равномерно распределенной на поверхности последних органического связующего в виде тончайших пленок и в получении огнеупорных изделий, устойчивых к окисляемости, что обеспечивается, как показали экспериментальные исследования, при последовательности подачи в смеситель ингредиентов массы, представленной в таблице 1. В этой же таблице представлена последовательность подачи в смеситель ингредиентов массы по прототипу. The essence of the proposed method for the production of carbon-containing refractories consists in the preparation of masses of high-density granules with a sufficient amount of graphite and an antioxidant in the intergranular space with an organic binder uniformly distributed on the surface of the latter in the form of thinnest films and in obtaining refractory products resistant to oxidizability, which is ensured, as shown experimental studies, with the sequence of submission to the mixer of the ingredients of the mass presented in the tables 1. In the same table shows the sequence feeding into the mixer by mass ingredients prior art.
При указанной последовательности подачи ингредиентов в смеситель на первых двух стадиях приготовления масс зернистые порошки наполнителя равномерно перемешиваются и обволакиваются жидким органическим связующим, в котором растворяется порошкообразное фенольное связующее с образованием на поверхности зерен вязких пленок, на которые налипают частички дисперсной тонкомолотой составляющей наполнителя, графита и антиоксиданта при их последующей подаче в смеситель. With the indicated sequence of feeding the ingredients into the mixer at the first two stages of mass preparation, the granular filler powders are uniformly mixed and enveloped with a liquid organic binder, in which the powdered phenolic binder dissolves with the formation of viscous films on the grain surface, onto which particles of the dispersed fine-ground component of the filler, graphite and antioxidant adhere upon their subsequent supply to the mixer.
В процессе дальнейшего перемешивания и очередном увлажнении масс жидким органическим связующим процесс укрупнения зерен за счет налипания дисперсной части шихты заканчивается, при этом после подачи оставшейся части порошкообразного фенольного связующего, увеличивающего связующую способность новообразований на поверхности зернистых составляющих шихты, последние агломерируются и под давлением катков смесителя уплотняются с последующим образованием гранул (дроби). In the process of further mixing and the next wetting of the masses with a liquid organic binder, the process of grain enlargement due to the sticking of the dispersed part of the charge ends, and after feeding the remaining part of the powdered phenolic binder, which increases the binding ability of the neoplasms on the surface of the granular components of the charge, the latter agglomerate and compact under pressure from the mixer rollers followed by the formation of granules (fractions).
В заключительной стадии смешивания после подачи в смеситель оставшегося количества графита и антиоксиданта завершается процесс равномерного распределения графита и антиоксиданта между гранулами с частичным их прилипанием к поверхности последних. In the final stage of mixing, after the remaining amount of graphite and antioxidant are fed into the mixer, the process of uniform distribution of graphite and antioxidant between the granules with their partial adhesion to the surface of the latter is completed.
Наличие графита, выполняющего роль смазочного материала в межгранульном пространстве, позволяет гранулам, имеющим малые силы сцепления, под действием сил инерции скольжения, переориентироваться относительно друг друга в наименее напряженное состояние с максимальным уплотнением массы. The presence of graphite, which acts as a lubricant in the intergranular space, allows granules having small adhesion forces, under the action of sliding inertia forces, to reorient themselves relative to each other to the least stressed state with maximum mass compaction.
В процессе вылеживания масса "созревает", т.е. в ней полностью завершается процесс растворения связующего фенольного порошкообразного в жидком органическом связующем, что в еще большей мере повышает пластичность массы. In the process of aging, the mass "ripens", i.e. it completely completes the process of dissolving the phenolic powder binder in a liquid organic binder, which further increases the plasticity of the mass.
При формовании такой массы в первый период упругого сжатия полуфабриката гранулы сближаются и под воздействием "смазочного эффекта" графита межгранульного пространства переориентируются относительно друг друга, обеспечивая плотную их упаковку в структуре полуфабриката. When such a mass is formed in the first period of elastic compression of the semifinished product, the granules come together and, under the influence of the “lubricating effect” of graphite in the intergranular space, reorient with respect to each other, ensuring their tight packing in the structure of the semifinished product.
При дальнейшем увеличении нагрузки на формируемое изделие происходит пластическое деформирование гранул с их уплотнением и заполнением всех пустот и пор в структуре полуфабриката, что обеспечивается отсутствием заклинивания между зернами наполнителя в гранулах, что в свою очередь обусловлено наличием на зернах буферного слоя, т.е. оболочки из смеси тонкомолотого дисперсного наполнителя, графита, антиоксиданта и органической связки. При этом завершаются как процесс удаления воздуха из структуры полуфабриката, так и его уплотнение. With a further increase in the load on the formed product, the granules undergo plastic deformation with their compaction and filling of all voids and pores in the semi-finished product structure, which is ensured by the absence of jamming between the grains of the filler in the granules, which in turn is caused by the presence of a buffer layer on the grains, i.e. shells from a mixture of finely ground particulate filler, graphite, antioxidant and organic binder. At the same time, both the process of removing air from the structure of the semi-finished product and its compaction are completed.
Тесный контакт ингредиентов массы в сформованных изделиях, изготовленных по заявляемому способу, а также достаточно высокая связуемая способность органической связки обеспечивают, как показали экспериментальные исследования, получение изделий без трещин, посечек и деформации с показателем кажущейся плотности > 3,0 г/см3 и открытой пористостью < 6,0% при удельных давлениях прессования значительно более низких в сравнении с аналогичными показателями при производстве углеродсодержащих огнеупоров по прототипу.Close contact of the ingredients of the mass in the molded products made by the present method, as well as a sufficiently high bonded ability of the organic ligament provide, as shown by experimental studies, obtaining products without cracks, cuts and deformation with an apparent density of> 3.0 g / cm 3 and open porosity <6.0% at specific pressing pressures significantly lower in comparison with similar indicators in the production of carbon-containing refractories according to the prototype.
Введение антиоксидантов в шихту, приготовленную по предлагаемому способу, в значительной мере обеспечивает снижение окисляемости углеродсодержащих изделий в службе, т. к. антиоксиданты характеризуются степенью увеличения массы при прокаливании в зависимости от их предыстории синтеза, что обусловливает степень их активности при взаимодействии с кислородом. The introduction of antioxidants into the mixture prepared by the proposed method, significantly reduces the oxidizability of carbon-containing products in the service, because antioxidants are characterized by the degree of increase in mass during calcination, depending on their prehistory of synthesis, which determines the degree of their activity during interaction with oxygen.
На чертеже дано графическое изображение изменения массы при прокаливании различных антиоксидантов, где видно, что наибольшая скорость окисления находится в определенных интервалах температур. Резкое увеличение масс при прокаливании находится в интервале температур от 400oС и для указанных ниже различных антиоксидантов находится в следующих интервалах температур, oС:
карбид бора М-1 - 400-700
борон 2000 - 600-700
карбид бора М-5 - 600-700
диборид титана - 600-800
борсодержащий материал - 400-1000 и более
Как следует из графика, эффективность окисления проявляется при показателе увеличения массы при прокаливании выше 20% и чем шире интервал температур, тем предпочтительнее антиоксидант, например, борсодержащий материал, у которого увеличение массы при прокаливании в интервале температур 400-1000oС возрастает от 20 до 100% и более.The drawing shows a graphical depiction of the change in mass during the calcination of various antioxidants, where it can be seen that the highest oxidation rate is in certain temperature ranges. A sharp increase in mass during calcination is in the temperature range from 400 o C and for the following various antioxidants is in the following temperature ranges, o C:
boron carbide M-1 - 400-700
harrow 2000 - 600-700
M-5 boron carbide - 600-700
titanium diboride - 600-800
boron-containing material - 400-1000 and more
As follows from the graph, the oxidation efficiency is manifested when the weight gain during calcination is higher than 20% and the wider the temperature range, the more preferable an antioxidant, for example, boron-containing material, in which the weight increase during calcination in the temperature range 400-1000 o C increases from 20 to 100% and more.
Практически окисление антиоксидантов начинается в интервале температур 400-800oС. При этом увеличение объема в 1,5-2 раза обеспечивает заполнение свободных пустот в структуре огнеупора и образование защитного оксидного слоя, препятствующего проникновению кислорода внутрь огнеупорного изделия. При дальнейшем повышении температуры, выше 800oС, начинается процесс спекания основных высокоогнеупорных фаз с участием антиоксидантов с одновременным упрочнением углеродисто-керамической связки.In practice, the oxidation of antioxidants begins in the temperature range 400-800 o C. At the same time, an increase in volume of 1.5-2 times ensures the filling of free voids in the structure of the refractory and the formation of a protective oxide layer that prevents the penetration of oxygen into the refractory product. With a further increase in temperature, above 800 o C, the process of sintering of the main high refractory phases with the participation of antioxidants begins with the simultaneous hardening of the carbon-ceramic binder.
Предлагаемое изобретение реализуется при использовании в качестве наполнителей порошков плавленого периклаза, его недоплава (корки), спеченного периклаза, плавленой или спеченной алюмомагниевой шпинели, хромшпинелида, фостерита и др. порошков магнезиального состава и их смеси; в качестве углеродсодержащего компонента - графита, силицированного графита или отходов его производства, графитовой спели (графитосодержащих металлургических отходов), пекового и нефтяного кокса; в качестве органической связки - фенолформальдегидных смол, связующего фенольного порошкообразного (СФП), этиленгликоля и других многоатомных спиртов, а в качестве антиокислителей - антиоксидантов, характеризующихся показателем увеличения массы при прокаливании не менее 20%: борид титана, кремний, аморфный бор, карбид бора, нитрид бора, пассивированный алюминий. The present invention is realized when using fused periclase powder, its underfusion (crust), sintered periclase, fused or sintered aluminum-magnesium spinel, chrome spinelide, fosterite and other powders of magnesia composition and mixtures thereof as fillers; as a carbon-containing component - graphite, siliconized graphite or waste from its production, graphite spell (graphite-containing metallurgical waste), pitch and petroleum coke; as an organic binder - phenol-formaldehyde resins, a phenolic powder binder (TFP), ethylene glycol and other polyhydric alcohols, and as antioxidants - antioxidants, characterized by an increase in mass during calcination of at least 20%: titanium boride, silicon, amorphous boron, boron carbide, boron nitride, passivated aluminum.
В таблице 2 приведены составы углеродсодержащих масс с использованием различных антиоксидантов, приготовленных по предлагаемой технологии, а в таблице 3 - физико-технические свойства сформованных из них образцов огнеупоров. Table 2 shows the compositions of carbon-containing masses using various antioxidants prepared according to the proposed technology, and table 3 shows the physical and technical properties of refractory samples formed from them.
Как видно из таблицы 3, образцы, сформованные из масс, приготовленных в соответствии с заявляемым решением, превосходят образцы, полученные по прототипу, по показателям стойкости к окислению и высокотемпературной прочности. Выход за заявляемые пределы массовых частей антиоксиданта приводит к ухудшению показателей основных технических свойств углеродсодержащего огнеупора. При этом более высокая устойчивость к окислению образцов наблюдается у огнеупоров, в которых антиоксиданты имеют показатель увеличения массы при прокаливании выше 20%. As can be seen from table 3, the samples formed from the masses prepared in accordance with the claimed solution, superior to the samples obtained by the prototype, in terms of resistance to oxidation and high temperature strength. Going beyond the declared limits of the mass parts of the antioxidant leads to a deterioration in the performance of the main technical properties of the carbon-containing refractory. Moreover, a higher resistance to oxidation of the samples is observed in refractories, in which antioxidants have an increase in mass upon calcination above 20%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120269A RU2184714C2 (en) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | Method of manufacture of high-dense carbon- containing refractory material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120269A RU2184714C2 (en) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | Method of manufacture of high-dense carbon- containing refractory material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2184714C2 true RU2184714C2 (en) | 2002-07-10 |
| RU2000120269A RU2000120269A (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20238582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000120269A RU2184714C2 (en) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | Method of manufacture of high-dense carbon- containing refractory material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2184714C2 (en) |
-
2000
- 2000-08-01 RU RU2000120269A patent/RU2184714C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Технологическая инструкция ОАО "Комбинат Магнезит". ТИ 200-0-45-95, 01.07.1995, г.Сатка, с.133-134, 136. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2634160B1 (en) | Volume-change resistant silicon oxy-nitride or silicon oxy-nitride and silicon nitride bonded silicon carbide refractory | |
| US3070449A (en) | Refractory practices | |
| JPS5817145B2 (en) | graphite refractories | |
| CN101591190A (en) | A kind of aluminum electrolytic bath side wall New Si 3N 4-SiC-C refractory brick and preparation method thereof | |
| US5214010A (en) | Alumina-carbon compositions and slidegate plates made therefrom | |
| RU2184714C2 (en) | Method of manufacture of high-dense carbon- containing refractory material | |
| JP6583968B2 (en) | Refractory brick | |
| RU2166488C1 (en) | Method of manufacturing high-density carbon containing refractory | |
| JPH05105506A (en) | Slide valve plate brick | |
| JPH1047865A (en) | Carbon coating ceramic repair material for steel making furnace | |
| RU2155731C2 (en) | Method manufacture of periclase-carbonaceous refractories | |
| RU2120925C1 (en) | Carbon-containing refractory | |
| RU10171U1 (en) | FIREPROOF PRODUCT | |
| JP7100278B2 (en) | Stainless Steel Ladle Magnesia-Spinel-Carbon Brick for Slag Line | |
| JPS5838386B2 (en) | Manufacturing method of carbon-ceramics composite material | |
| JP3853271B2 (en) | Silicon iron nitride-containing powder and refractory | |
| US5438026A (en) | Magnesite-carbon refractories and shapes made therefrom with improved thermal stress tolerance | |
| CN116693276B (en) | TiN-MgAlON-Al2O3Composite refractory material, preparation method and application | |
| JP5578680B2 (en) | Carbon-containing refractories | |
| JP5630871B2 (en) | Refractory | |
| RU2223247C2 (en) | Method of production of high-strength carbon- containing refractory material | |
| JPH10287477A (en) | Prepared unshaped refractory material produced by using refractory composite prepared by coating and fixing graphite on the surface of the starting refractory particles using resin binder | |
| JP2517192B2 (en) | Resin-bonded carbon-containing amorphous refractory | |
| RU2352541C2 (en) | Carbon-bearing mass | |
| RU2068823C1 (en) | Spinel-periclase-carbon refractory material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080802 |