RU2214984C2

RU2214984C2 - Refractory molding material

Info

Publication number: RU2214984C2
Application number: RU2001127099A
Authority: RU
Inventors: П.П. Чернов; З.П. Каретный; В.Н. Яхонтов; В.М. Кукарцев; В.М. Супрунюк; А.Ф. Пименов; И.С. Сарычев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"; Общество с ограниченной ответственностью "Ресурс-СП"
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: refractory materials. SUBSTANCE: invention relates to manufacture of refractory materials for profiled refractory products, large-size blocks, and monolithic linings of heat and metallurgical assemblies. Molding material contains, wt %: aluminosilicate filler 57-80.9, high-alumina cement 10-30, water 9-12.7, and additionally alkylaryl sulfonate (plasticizer) 0.1-0.3. EFFECT: reduced porosity of concrete, increased its strength, heat resistance, and increased stability of products. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству огнеупоров и предназначено для изготовления огнеупорных изделий сложной формы, крупногабаритных блоков и монолитных футеровок тепловых и металлургических агрегатов. The invention relates to the production of refractories and is intended for the manufacture of refractory products of complex shape, large blocks and monolithic lining of thermal and metallurgical units.

Известна огнеупорная масса для изготовления горелочных блоков (см. "Огнеупоры", 1989, 7, с.40-43) включающая, мас.%:
Высокоглиноземистый заполнитель (муллитокорунд) - 55-78
Высокоглиноземистый цемент - 10-30
Вода - 12-15
Недостатками массы являются низкие прочность и термостойкость, высокая пористость бетона и соответственно низкий срок службы (9-17 месяцев) горелочных блоков в агрегате горячего цинкования стальных полос. Низкие прочность и термостойкость и высокая пористость известного состава обусловлены большим количеством воды затворения и очень сильным разупрочнением при нагреве - остаточная прочность при 800^oС составляет 0,33-0,4 от прочности после твердения в течение 7 суток. Разупрочнение при сушке происходит из-за испарения воды и разрушения гидравлической связки. Спекание и упрочнение бетона начинается при нагреве до 1100-1300^oC в зависимости от вида цемента.Known refractory mass for the manufacture of burner blocks (see "Refractories", 1989, 7, p.40-43) including, wt.%:
High alumina aggregate (mullitocorundum) - 55-78
High Alumina Cement - 10-30
Water - 12-15
The disadvantages of the mass are low strength and heat resistance, high porosity of concrete and, accordingly, low service life (9-17 months) of the burner blocks in the hot dip galvanizing unit for steel strips. Low strength and heat resistance and high porosity of the known composition are due to the large amount of mixing water and very strong softening during heating — the residual strength at 800 ^{° C.} is 0.33-0.4 of the strength after hardening for 7 days. Softening during drying occurs due to the evaporation of water and the destruction of the hydraulic ligament. Sintering and hardening of concrete begins when heated to 1100-1300 ^o C, depending on the type of cement.

Задачей изобретения является увеличение срока службы бетона за счет повышения его прочности и термостойкости и снижения пористости. The objective of the invention is to increase the service life of concrete by increasing its strength and heat resistance and reducing porosity.

Поставленная задача достигается тем, что огнеупорная литьевая масса, включающая алюмосиликатный заполнитель, высокоглиноземистый цемент и воду, дополнительно содержит пластификатор алкиларилсульфонат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюмосиликатный заполнитель - 57-80,9
Высокоглиноземистый цемент - 10-30
Алкиларилсульфонат - 0,1-0,3
Вода - 9-12,7
Для хорошего заполнения опалубки сложной формы и получения равномерности свойств по всему объему блока необходимо, чтобы масса обладала литьевыми свойствами (осадка стандартного конуса 15 см или 50% его высоты).The problem is achieved in that the refractory casting mass, including aluminosilicate aggregate, high alumina cement and water, additionally contains an alkylaryl sulfonate plasticizer in the following ratio, wt.%:
Aluminosilicate aggregate - 57-80.9
High Alumina Cement - 10-30
Alkylaryl sulfonate - 0.1-0.3
Water - 9-12.7
For good filling of formwork of complex shape and obtaining uniformity of properties throughout the block volume, it is necessary for the mass to have injection properties (draft standard cone 15 cm or 50% of its height).

Известно, что поверхностно-активные вещества (ПАВ) на молекулярном уровне покрывают частицы цемента и заполнителя и своим отрицательным зарядом обращены к воде, что приводит к образованию вокруг них пленок воды. Пленки предотвращают слипание частиц, снижают коэффициент трения при перемешивании и при той же пластичности (подвижности) бетона до 30-35% снижают количество воды затворения, соответственно повышается прочность и снижается пористость. It is known that surface-active substances (surfactants) at the molecular level cover the particles of cement and aggregate and with their negative charge facing the water, which leads to the formation of water films around them. Films prevent particles from sticking together, reduce the friction coefficient during mixing, and with the same plasticity (mobility) of concrete, reduce the amount of mixing water to 30-35%, respectively, increase strength and decrease porosity.

Рафинированный алкиларилсульфонат по ТУ 38-10764-75 (торговая марка ДС-РАС) имеет очень высокую поверхностную активность и при определенных составляющих бетона значительно улучшает его качество. При вводе в массу менее 10% цемента и менее 0,1% алкиларилсульфоната в пересчете на сухое вещество от веса цемента масса плохо начинает заполнять углы формы, а пористость бетона возрастает выше 24%, что не соответствует ГОСТ 390-83 для шамотных изделий общего назначения. При вводе РАС более 0,3%, например 0,4%, из-за сильного воздухововлечения, время до начала твердения увеличивается с 2-3 до 4-6 часов, пористость возрастает на 10-15% и соответственно снижается прочность. Увеличение содержание цемента более 30% нецелесообразно из-за его дороговизны. Refined alkylaryl sulfonate according to TU 38-10764-75 (trademark DS-RAS) has a very high surface activity and, with certain components of concrete, significantly improves its quality. When less than 10% cement and less than 0.1% alkylaryl sulfonate are added to the mass, calculated on the dry matter of the weight of the cement, the mass begins to fill the corners poorly, and the porosity of concrete increases above 24%, which does not correspond to GOST 390-83 for general purpose fireclay products . When entering RAS more than 0.3%, for example 0.4%, due to strong air entrainment, the time before hardening begins increases from 2-3 to 4-6 hours, porosity increases by 10-15% and, accordingly, strength decreases. An increase in the cement content of more than 30% is impractical due to its high cost.

Различные составы литьевых масс одинаковой консистенции для лабораторных исследований изготавливали по инструкции приготовления жаростойких бетонов СН 156-79. Методом литья изготавливали кубики 70х70х70. После суток твердения их вынимали из форм и дальнейшее их твердение происходило во влажной атмосфере. После 7 суток твердения их подвергали термообработке. Определение свойств производили по стандартным методикам. Various compositions of injection molding materials of the same consistency for laboratory studies were made according to the instructions for the preparation of heat-resistant concrete SN 156-79. The casting method made cubes 70x70x70. After a day of hardening, they were removed from the molds and their further hardening took place in a humid atmosphere. After 7 days of hardening, they were subjected to heat treatment. The determination of properties was carried out according to standard methods.

В табл. 1 представлены составы огнеупорных масс, а в табл. 2 - свойства бетонов из этих масс. In the table. 1 shows the compositions of refractory masses, and in table. 2 - properties of concrete from these masses.

Из приведенных данных следует, что применение пластификатора РАС снижает количество воды затворения до 25-30%, прочность бетона возрастает примерно в 2-3 раза, термостойкость также повышается в 2-3 раза, а пористость после обжига при 800^oС снижается с 25,1-27,6% у прототипа до 17,8-21,2% у составов 7, 8 и 9 с муллитокорундовым заполнителем.From the above data it follows that the use of PAC plasticizer reduces the amount of mixing water to 25-30%, the strength of concrete increases by about 2-3 times, the heat resistance also increases by 2-3 times, and the porosity after firing at 800 ^o C decreases from 25 1-27.6% in the prototype up to 17.8-21.2% in formulations 7, 8 and 9 with mullite-corundum aggregate.

Разработанный бетон имеет меньшее разупрочнение при 800^oС (0,5 от прочности после 7 суток твердения), тогда как известный состав разупрочняется до 0,33-0,4, что обуславливает его невысокую прочность и термостойкость.The developed concrete has less softening at 800 ^o C (0.5 of the strength after 7 days of hardening), while the known composition is softened to 0.33-0.4, which leads to its low strength and heat resistance.

Составы 2 и 3 с шамотным заполнителем имеют минимальную прочность на сжатие 22,4 H/мм² и максимальную пористость 22,7%, что соответствует ГОСТ 8693-73 для обожженных сводовых и горелочных блоков из шамота класса А-1.Compositions 2 and 3 with chamotte aggregate have a minimum compressive strength of 22.4 N / mm ² and a maximum porosity of 22.7%, which corresponds to GOST 8693-73 for fired arched and burner blocks made of class A-1 chamotte.

Составы 5-6 с муллитовым и 8-9 муллитокорундовым заполнителями имеют прочность до 41,5 Н/мм² и пористость до 17,8-19,8%, что отвечает требованиям ГОСТ 24704-81 для высокоглиноземистых обожженных изделий, и могут быть применены в сталеплавильных агрегатах.Compositions 5-6 with mullite and 8-9 mullite-corundum aggregates have a strength of up to 41.5 N / mm ² and porosity of up to 17.8-19.8%, which meets the requirements of GOST 24704-81 for high-alumina calcined products, and can be used in steelmaking units.

Применение данного состава огнеупорной литьевой массы позволяет снизить пористость бетона, повысить его прочность и термостойкость, увеличить стойкость изделий из бетона предлагаемого состава. The use of this composition of the refractory casting mass can reduce the porosity of concrete, increase its strength and heat resistance, increase the resistance of concrete products of the proposed composition.

Пример
Горелочные туннели на нагревательных печах прокатных станов конструкции института Стальпроекта изготавливаются из 40-50 блоков марок С, Е и нормального кирпича.Example
Burner tunnels on heating furnaces of rolling mills designed by the Steelproject Institute are made of 40-50 blocks of grades C, E and normal brick.

Из-за проседания блоков и большого количества швов срок службы горелочных туннелей не превышает двух-трех лет. Due to subsidence of the blocks and a large number of seams, the service life of the burner tunnels does not exceed two to three years.

Кроме этого, из-за проседания блоков изменяется форма пламени, что приводит к перегреву горелочных плит и к оплавлению металла или перегреву свода печей. In addition, due to the subsidence of the blocks, the shape of the flame changes, which leads to overheating of the burner plates and to melting of the metal or overheating of the roof of the furnace.

Для предотвращения этих явлений приходится подавать избыточный воздух особенно на простоях стана (α до 1,4-1,5), что приводит к большому перерасходу топлива. To prevent these phenomena, it is necessary to supply excess air, especially on the downtime of the mill (α to 1.4-1.5), which leads to a large consumption of fuel.

Как показал опыт, с 1989 г. монолитные специальной формы горелочные туннели обеспечивают полное сжигание топлива при коэффициенте избытка воздуха α= 1,02-1,04 с диапазоном регулирования не ниже 1:7, что приводит к большой экономии топлива. Кроме этого, срок службы монолитных горелочных туннелей увеличился до 10 лет и более. As experience has shown, since 1989, monolithic special-shaped burner tunnels provide complete combustion of fuel with an excess air coefficient α = 1.02-1.04 with a control range of at least 1: 7, which leads to large fuel savings. In addition, the service life of monolithic burner tunnels has increased to 10 years or more.

Claims

Refractory casting mass, including aluminosilicate aggregate, high alumina cement and water, characterized in that the casting mass additionally contains an alkylaryl sulfonate plasticizer in the following ratio, wt. %:
Aluminosilicate aggregate - 57 - 80.9
High Alumina Cement - 10 - 30
Alkyl aryl sulfonate - 0.1 - 0.3
Water - 9 - 12.7