RU2492019C1 - Protective-reinforcement coating of refractory lining of thermal generating units - Google Patents
Protective-reinforcement coating of refractory lining of thermal generating units Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492019C1 RU2492019C1 RU2012135299/02A RU2012135299A RU2492019C1 RU 2492019 C1 RU2492019 C1 RU 2492019C1 RU 2012135299/02 A RU2012135299/02 A RU 2012135299/02A RU 2012135299 A RU2012135299 A RU 2012135299A RU 2492019 C1 RU2492019 C1 RU 2492019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- protective
- aluminum
- refractory
- cryolite
- Prior art date
Links
Landscapes
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к материалам, предназначенным для защиты рабочей поверхности огнеупорных футеровок от окисления, коррозионного и эрозионного действия металла и шлака, при эксплуатации высокотемпературных металлургических и тепловых агрегатов.The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to materials designed to protect the working surface of refractory linings from oxidation, corrosion and erosion of metal and slag, during the operation of high-temperature metallurgical and thermal units.
Известно многокомпонентное защитно-упрочняющее покрытие, содержащее слой экзотермического состава в виде оксида кремния и алюминия, а в качестве связующего водный раствор жидкого стекла. Покрытие содержит три многокомпонентных, разнородных по составу с различными функциональными свойствами слоя. Первый слой - пропиточный - содержит, масс.%: 65-50 оксида кремния, 28-35 алюминия, 7-15 высокоглиноземистого цемента с затворением 5-20%-ным раствором жидкого стекла. Второй слой - грунтовочный - содержит, масс.%: 74-42 оксида кремния, 16-30 алюминия, 2-3 оксида железа, 8-15 высокоглиноземистого цемента, 0-15 оксидных добавок с затворением 40-60%-ным раствором жидкого стекла. Третий слой - рабочий - содержит, масс.%: 40-47 оксида кремния, 15-30 алюминия, 15-3 золы уноса, 5-15 высокоглиноземистого цемента, 25-5 тугоплавких оксидных материалов и некислородных соединений с затворением 5-20%-ным раствором жидкого стекла. (RU 2209193, С04В 41/87, 16.05.2002).Known multicomponent protective hardening coating containing a layer of exothermic composition in the form of silicon oxide and aluminum, and as a binder an aqueous solution of water glass. The coating contains three multicomponent, heterogeneous in composition with different functional properties of the layer. The first layer - impregnating - contains, wt.%: 65-50 silicon oxide, 28-35 aluminum, 7-15 high-alumina cement with mixing 5-20% solution of water glass. The second layer - primer - contains, wt.%: 74-42 silicon oxide, 16-30 aluminum, 2-3 iron oxide, 8-15 high alumina cement, 0-15 oxide additives with mixing 40-60% liquid glass solution . The third layer - working - contains, wt.%: 40-47 silicon oxide, 15-30 aluminum, 15-3 fly ash, 5-15 high-alumina cement, 25-5 refractory oxide materials and non-oxygen compounds with a mixing of 5-20% - liquid glass solution. (RU 2209193, С04В 41/87, 05.16.2002).
Недостатком этого покрытия является то, что покрытие является многокомпонентным и включает дорогостоящие модифицирующие добавки, полученные синтетическим путем.The disadvantage of this coating is that the coating is multicomponent and includes expensive synthetic modifiers.
Известен состав покрытия (SU 621660, С04В 41/06, 21.12.1976 г), содержащий, мас.%: пегматит 15-50, глину огнеупорную 5-25, фосфатное связующее 2-30, металлургический шлак 15-58.A known coating composition (SU 621660, C04B 41/06, 12/21/1976 g), containing, wt.%: Pegmatite 15-50, refractory clay 5-25, phosphate binder 2-30, metallurgical slag 15-58.
Также известен состав для получения защитного покрытия (SU 1823870, С04В 41/80, 01.04.1993 г), содержащий, масс.%: плавиковый шпат 15-42, огнеупорную глину 5-6, полифосфат натрия 23-40, вода - остальное.Also known is a composition for obtaining a protective coating (SU 1823870, С04В 41/80, 04/01/1993 g), containing, wt%: fluorspar 15-42, refractory clay 5-6, sodium polyphosphate 23-40, water - the rest.
Указанные составы содержат фосфатные связующие, что обуславливает необходимость проведения дополнительной термической обработки защищаемых изделий при температурах 1370-1390°С или не менее 700°С. Для предотвращения окисления графита термообработку проводят в восстановительной атмосфере, что дополнительно удорожает и усложняет технологический процесс изготовления углеродсодержащих изделий.These compositions contain phosphate binders, which leads to the need for additional heat treatment of the protected products at temperatures 1370-1390 ° C or at least 700 ° C. To prevent the oxidation of graphite, heat treatment is carried out in a reducing atmosphere, which additionally increases the cost and complicates the manufacturing process of carbon-containing products.
Известно защитное покрытие для создания на поверхности изделия диффузионного алюминиевого слоя, обладающего защитными свойствами (SU 1752504 A1, B22D 27/18, 09.01.90). Покрытие содержит, масс.%: алюминиевый порошок 29-33, криолит 4-5, огнеупорная глина 17-19, кварцевый песок 10-15, хлористый натрий 7-11, вода 28-32. При этом покрытие наносят толщиной 2-3 мм.A protective coating is known for creating on the surface of a product a diffusion aluminum layer having protective properties (SU 1752504 A1, B22D 27/18, 09.01.90). The coating contains, wt.%: Aluminum powder 29-33, cryolite 4-5, refractory clay 17-19, silica sand 10-15, sodium chloride 7-11, water 28-32. In this case, the coating is applied with a thickness of 2-3 mm.
Недостатком этого покрытия является низкое содержание криолита, которое приводит к потерям алюминия на окисление и качества защитного диффузионного слоя. Кроме того, в результате взаимодействия алюминия с водой, при изготовлении и хранении состава, выделяется значительное количество водорода, что влияет на плотность покрытия, затрудняет его нанесение на рабочую поверхность.The disadvantage of this coating is the low cryolite content, which leads to loss of aluminum on oxidation and the quality of the protective diffusion layer. In addition, as a result of the interaction of aluminum with water, in the manufacture and storage of the composition, a significant amount of hydrogen is released, which affects the density of the coating and makes it difficult to apply to the work surface.
Задача изобретения - создание тугоплавкого защитного слоя на рабочей поверхности огнеупорной футеровки в результате спекания состава покрытия при разогреве теплового агрегата, которое бы обеспечило эрозионную и тепловую защиту внутренней рабочей поверхности высокотемпературного теплового агрегата от воздействия химически активных и эрозионно-агрессивных сред.The objective of the invention is the creation of a refractory protective layer on the working surface of the refractory lining as a result of sintering of the coating composition upon heating of the thermal unit, which would provide erosive and thermal protection of the inner working surface of the high-temperature thermal unit from the effects of chemically active and erosion-aggressive environments.
Технический результат, который достигается изобретением, состоит в повышении стойкости огнеупорной футеровки теплового агрегата за счет нанесения на рабочую поверхность защитного покрытия на основе алюминия.The technical result, which is achieved by the invention, is to increase the resistance of the refractory lining of the thermal unit by applying an aluminum-based protective coating to the working surface.
Указанный технический результат достигается тем, что защитно-упрочняющее покрытие огнеупорных футеровок тепловых агрегатов, содержащее алюминиевый порошок, криолит, огнеупорную глину, воду, согласно предлагаемому изобретению дополнительно включает карбоксиметилцеллюлозу (клей КМЦ) и двууглекислый натрий, при следующем содержании компонентов, масс.%:The specified technical result is achieved by the fact that the protective-hardening coating of refractory linings of thermal units containing aluminum powder, cryolite, refractory clay, water, according to the invention further includes carboxymethyl cellulose (CMC adhesive) and sodium bicarbonate, with the following components, wt.%:
огнеупорная глина 10-25refractory clay 10-25
криолит 5-15cryolite 5-15
клей КМЦ 1-5KMTs glue 1-5
двууглекислый натрий 1-5sodium bicarbonate 1-5
алюминиевый порошок 65-80.aluminum powder 65-80.
Алюминиевый порошок служит для образования корунда (Al2O3) α-модификации, прочного тугоплавкого материала. Экспериментально установлено, что корунд образуется при температуре 1000°С. Увеличение содержания алюминия выше 80% приводит к отслаиванию и нарушению целостности спеченного слоя. Алюминий осыпается, смывается расплавленным металлом, увеличивается удельный расход огнеупоров. При содержании алюминия в составе покрытия менее 65% концентрация алюминия в спеченном слое снижается, газопроницаемость увеличивается и уменьшается стойкость огнеупорной футеровки.Aluminum powder serves to form corundum (Al 2 O 3 ) α-modification, a durable refractory material. It was experimentally established that corundum is formed at a temperature of 1000 ° C. An increase in aluminum content above 80% leads to peeling and violation of the integrity of the sintered layer. Aluminum crumbles, is washed off by molten metal, and the specific consumption of refractories increases. When the aluminum content in the coating composition is less than 65%, the concentration of aluminum in the sintered layer decreases, gas permeability increases and the resistance of the refractory lining decreases.
Криолит служит для растворения окисной пленки, образующейся на поверхности частиц алюминия и препятствующей их слипанию. Количественное содержание криолита 5-15% обеспечивает растворение всей окисной пленки, образующейся вокруг частиц алюминия. Если криолита больше 15%, то снижается качество поверхности покрытия из-за образования пузырьков воздуха, а это увеличивает газопроницаемость и снижает качество спеченного слоя. Если криолита меньше 5%, то количество алюминия в спеченном слое снижается, что ухудшает его свойства.Cryolite is used to dissolve an oxide film formed on the surface of aluminum particles and prevents them from sticking together. A quantitative content of cryolite of 5-15% ensures the dissolution of the entire oxide film formed around aluminum particles. If the cryolite is more than 15%, then the surface quality of the coating is reduced due to the formation of air bubbles, and this increases gas permeability and reduces the quality of the sintered layer. If cryolite is less than 5%, then the amount of aluminum in the sintered layer is reduced, which affects its properties.
Огнеупорная глина служит связующим элементом состава покрытия и источником содержания алюминия. За счет введения огнеупорной глины содержание алюминия в материале спеченного покрытия достигает 80% и более. Если огнеупорной глины в составе меньше 10%, то снижается содержание алюминия в спеченном слое и стойкость покрытия, увеличивается удельный расход огнеупоров. Если огнеупорной глины больше 25%, то увеличивается вязкость покрытия, что приводит к неравномерному распределению покрытия на поверхности футеровки. Неравномерная толщина покрытия приводит к отслаиванию покрытия и увеличению удельного расхода огнеупоров.Refractory clay serves as a connecting element of the coating composition and a source of aluminum content. Due to the introduction of refractory clay, the aluminum content in the material of the sintered coating reaches 80% or more. If the refractory clay in the composition is less than 10%, then the aluminum content in the sintered layer decreases and the resistance of the coating decreases, the specific consumption of refractories increases. If refractory clay is more than 25%, then the viscosity of the coating increases, which leads to an uneven distribution of the coating on the surface of the lining. Uneven coating thickness leads to peeling of the coating and increase the specific consumption of refractories.
КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза) служит для прочного крепления частиц алюминия с поверхностью огнеупорной футеровки в период нагрева теплового агрегата до температуры 1000-1200°С и спекания защитного покрытия. Оптимальное содержание КМЦ 1-5%. Если более 5%, то в процессе спекания увеличивается количество летучих продуктов и газопроницаемость защитного спеченного слоя. Снижается качество поверхности. Если содержание меньше 1%, то силы сцепления покрытия с поверхностью меньше, возможно отслаивание спеченного слоя и увеличение расхода огнеупоров.CMC (carboxymethyl cellulose) is used to firmly attach aluminum particles to the surface of the refractory lining during heating of the thermal unit to a temperature of 1000-1200 ° C and sintering of the protective coating. The optimal content of CMC is 1-5%. If more than 5%, the amount of volatile products and the gas permeability of the protective sintered layer increases during sintering. The surface quality is reduced. If the content is less than 1%, then the adhesion forces of the coating to the surface are less, peeling of the sintered layer and increase in the consumption of refractories are possible.
Двууглекислый натрий используется для уменьшения окисления алюминия в составе покрытия при его изготовлении и хранении. Он устраняет появление пузырьков при приготовлении краски. Содержание двууглекислого натрия 1-5% обеспечивает устранение появления пузырьков. Свыше 5% двууглекислого натрия влияние на приготовление не оказывает. При содержании менее 1% газовыделение приводит к увеличению пористости защитного покрытия и газопроницаемости спеченного слоя.Sodium bicarbonate is used to reduce the oxidation of aluminum in the composition of the coating during its manufacture and storage. It eliminates the appearance of bubbles in the preparation of paint. The content of sodium bicarbonate 1-5% ensures the elimination of the appearance of bubbles. Over 5% sodium bicarbonate does not affect the preparation. At a content of less than 1%, gas evolution leads to an increase in the porosity of the protective coating and the gas permeability of the sintered layer.
Для повышения эксплуатационной стойкости огнеупорной футеровки и получения спеченного слоя за счет нанесения защитного покрытия на рабочую поверхность экспериментально установлено качественное и количественное содержание компонентов в составе покрытия, плотность покрытия, обеспечивающая получение качественной рабочей поверхности и расход состава на единицу площади рабочей поверхности.To increase the operational stability of the refractory lining and to obtain a sintered layer due to the application of a protective coating on the working surface, a qualitative and quantitative content of the components in the coating composition, coating density, which provides a high-quality working surface and composition consumption per unit area of the working surface, were experimentally established.
Осуществление предлагаемого изобретения. Составы покрытия приведены в таблице 1, не исключающие другие варианты в пределах формулы предлагаемого изобретения.The implementation of the invention. The coating compositions are shown in table 1, not excluding other options within the formula of the invention.
Для получения на рабочей поверхности футеровки плотного спеченного слоя 1,5-2 мм с низкой газопроницаемостью необходим расход покрытия не менее 800 г/м2. При меньшем расходе требуемая толщина спеченного слоя не достигается, увеличивается газопроницаемость и удельный расход огнеупоров. При расходе покрытия более 1200 г/м2 появляются неровности на поверхности и отекание покрытия, ухудшается качество рабочей поверхности. Расход состава 800-1200 г/см2 умножали на площадь покрываемой поверхности. Рассчитанную массу композиционного состава покрытия засыпали в емкость, перемешивали, заливали водой и замеряли ареометром плотность. Для получения состава нужной плотности дополнительно добавляли воды.To obtain on the working surface of the lining of a dense sintered layer of 1.5-2 mm with low gas permeability, a coating flow rate of at least 800 g / m 2 is required. At a lower flow rate, the required thickness of the sintered layer is not achieved, gas permeability and specific consumption of refractories increase. At a flow rate coating over 1200 g / m 2 there are irregularities on the surface of the swelling and the coating deteriorates the quality of the working surface. The consumption of the composition 800-1200 g / cm 2 was multiplied by the area of the surface to be coated. The calculated mass of the coating composition was poured into a container, mixed, poured with water, and the density was measured with a hydrometer. To obtain the composition of the desired density, water was additionally added.
Оптимальная плотность состава покрытия после разведения его водой должна соответствовать 1,50-1,60 г/см3. При такой плотности не происходит отекания покрытия с поверхности огнеупорной футеровки и создается возможность наносить покрытие разными способами: пульверизацией и обмазкой кистью, обеспечивая хорошую кроющую способность. Влияние плотности выражается в том, что при меньшей плотности покрытие содержит меньше алюминия и для получения необходимой концентрации алюминия в поверхности надо увеличивать расход, что неизбежно приводит к снижению ее качества. Если плотность выше 1,60 г/см3, то образуются неровности поверхности, нарушается целостность защитного покрытия и происходит отслаивание спеченного слоя. Если плотность меньше 1,50 г/см3, то на поверхности футеровки образуются подтеки, на месте которых уменьшается количество алюминия и не достигаются параметры спеченного защитного слоя.The optimal density of the coating composition after dilution with water should correspond to 1.50-1.60 g / cm 3 . With such a density, the coating does not swell from the surface of the refractory lining and it becomes possible to apply the coating in different ways: by spraying and brushing, providing a good hiding power. The effect of density is expressed in the fact that at a lower density the coating contains less aluminum and to obtain the necessary concentration of aluminum in the surface, it is necessary to increase the flow rate, which inevitably leads to a decrease in its quality. If the density is higher than 1.60 g / cm 3 , then surface irregularities are formed, the integrity of the protective coating is violated and the sintered layer is peeled off. If the density is less than 1.50 g / cm 3 , smudges form on the surface of the lining, at the place of which the amount of aluminum decreases and the parameters of the sintered protective layer are not achieved.
В процессе эксплуатации при разогреве теплового агрегата до температуры 1000-1200°С компоненты защитного покрытия спекаются с образованием плотного тугоплавкого слоя толщиной 1,5-2 мм. Экспериментально установлено, что в результате спекания компонентов покрытия образуется корунд α-Al2O3, содержание алюминия в материале спеченного слоя составляет не менее 80%, газопроницаемость спеченного слоя 0,35 см2/с.During operation, when the thermal unit is heated to a temperature of 1000-1200 ° C, the components of the protective coating are sintered to form a dense refractory layer with a thickness of 1.5-2 mm. It was experimentally established that as a result of sintering of the coating components, α-Al 2 O 3 corundum is formed, the aluminum content in the material of the sintered layer is at least 80%, and the gas permeability of the sintered layer is 0.35 cm 2 / s.
Защитные покрытия были испытаны для защиты футеровок высокотемпературных тепловых агрегатов, а также отдельных быстроизнашивающихся устройств и элементов от воздействия высокотемпературных тепловых потоков, расплавленных металлов и шлаков. Покрытия подтвердили свою высокую эрозионную, коррозионную и тепловую стойкость в агрегатах при выплавке сталей и сплавов. Защитное покрытие существенно увеличивает ресурс работы огнеупорных материалов, повышает эксплуатационные характеристики тепловых агрегатов в условиях воздействия химически активных и эрозионно-агрессивных средств. Применение предлагаемого защитного покрытия позволяет снизить удельный расход огнеупоров на 80%.Protective coatings were tested to protect the linings of high-temperature thermal aggregates, as well as individual wearing devices and elements from the effects of high-temperature heat fluxes, molten metals and slags. Coatings have confirmed their high erosion, corrosion and heat resistance in aggregates during the smelting of steels and alloys. The protective coating significantly increases the service life of refractory materials, increases the operational characteristics of thermal units under the influence of chemically active and erosive aggressive agents. The use of the proposed protective coating reduces the specific consumption of refractories by 80%.
Результаты опытно-промышленных испытаний покрытия на футеровке шлакового пояса сталеразливочных ковшей и подины порционного вакууматора, проведенные в электросталеплавильном цехе ЭСПЦ-2 ОАО «ЧМК», приведены в таблице 2.The results of pilot industrial testing of the coating on the lining of the slag belt of steel pouring ladles and the bottom of a portion vacuum vessel, carried out in the electric steelmaking shop ESPC-2 of OAO ChMK, are shown in Table 2.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135299/02A RU2492019C1 (en) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Protective-reinforcement coating of refractory lining of thermal generating units |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135299/02A RU2492019C1 (en) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Protective-reinforcement coating of refractory lining of thermal generating units |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2492019C1 true RU2492019C1 (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=49164816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012135299/02A RU2492019C1 (en) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Protective-reinforcement coating of refractory lining of thermal generating units |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2492019C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU997948A1 (en) * | 1981-09-18 | 1983-02-23 | Конструкторско-Технологический Институт Автоматизации И Механизации В Автомобилестроении | Pickup preventing coating for casting moulds and cores |
| SU1752504A1 (en) * | 1990-01-09 | 1992-08-07 | Научно-исследовательский институт металлургии | Coating for increasing mold life |
| RU2026153C1 (en) * | 1992-01-03 | 1995-01-09 | Научно-исследовательский институт металлургии | Method of alloying mould cavity |
-
2012
- 2012-08-16 RU RU2012135299/02A patent/RU2492019C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU997948A1 (en) * | 1981-09-18 | 1983-02-23 | Конструкторско-Технологический Институт Автоматизации И Механизации В Автомобилестроении | Pickup preventing coating for casting moulds and cores |
| SU1752504A1 (en) * | 1990-01-09 | 1992-08-07 | Научно-исследовательский институт металлургии | Coating for increasing mold life |
| RU2026153C1 (en) * | 1992-01-03 | 1995-01-09 | Научно-исследовательский институт металлургии | Method of alloying mould cavity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI502058B (en) | Refractory and casting nozzles | |
| JP6311135B2 (en) | Coating liquid and method for producing refractory having coating layer | |
| CN102040386B (en) | Torpedo can spouting material and spouting method thereof | |
| CN105693289B (en) | A kind of submersed nozzle slag line shrinkproof glaze protective coating and preparation method thereof | |
| CN108821785B (en) | Slag adhesion preventing coating for hot rolling heating furnace water beam heat insulation lining | |
| BRPI0616051A2 (en) | layer or coating and a composition for the production thereof | |
| US20210002771A1 (en) | A chemical method to decrease oxide scale generation in hot rolling | |
| RU2355505C1 (en) | Antiburning-on heat insulating paint for rotary casting mould | |
| CN102532964A (en) | Carbon-containing refractory material anti-oxidation coating | |
| JP5110539B2 (en) | FeO resistant coating material | |
| JP2011093726A (en) | Molded refractory for metal casting, method for manufacturing molded refractory for metal casting, castable refractory composition, and holding member of molten metal for metal casting | |
| CN104275435A (en) | High-precision evanescent mode cast steel coating | |
| RU2492019C1 (en) | Protective-reinforcement coating of refractory lining of thermal generating units | |
| CN102284677A (en) | Die shell for precisely casting titanium alloy | |
| JPH11502496A (en) | Composition for coating carbon-containing products and said coating | |
| CN104557091B (en) | The not viscous aluminum castable of one | |
| CN102424593B (en) | Oxidation resistance coating material for continuous casting function fire resistance material | |
| JP4744066B2 (en) | Indefinite refractory | |
| TW538014B (en) | Carbon-containing refractory article having protective coating | |
| CN107350424A (en) | A kind of sand casting water-based coating | |
| JP5918547B2 (en) | Coating agent for fireproof molded body, method for producing coating agent for fireproof molded body, and method for applying coating agent for fireproof molded body | |
| RU2515144C1 (en) | Liquid refractory composition | |
| CN105481386A (en) | Antioxidative coating for carbon fireproof materials | |
| JP5701428B1 (en) | Paint structure | |
| RU2521540C2 (en) | Thermostable ceramic composite |