SU1636394A1 - Огнеупорна масса дл футеровки индукционных тигельных печей дл плавки никелевых и медно-никелевых сплавов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к составу огнеупорной массы дл  изготовлени  изделий и футеровок индукционных печей , предназначенных дл  плавки преимущественно никелевых и медно-никеле- вых сплавов. Цель изобретени  - улучшение формуемости набивной массы, повышение жизнеспособности и термостойкости при сохранении прочности на сжатие при температуре 250-800°С. Огнеупорна  масса дл  футеровки индукционных тигельных печей дл  плавки никелевых и медно-никелевых сплавов содержит, мас.%: огнеупорна  глина 5-7, жидкое стекло 6-12, самораспадающийс  шлак силикотермичеекого производства малоуглеродистого феррохрома 5-7, суперфосфат 1,5-3, хромомагнезитовый порошок остальное. 1Хизнеспособность смеси 100-115 мин, термостойкость 13-15 теплосмен, прочность на сжатие при температуре 250- 800°С, 2,4-2,8 МПа. 1 табл. (О

Description

Изобретение относитс  к составу огнеупорной массы дл  изготовлени  изделий и футеровок индукционных печей, предназначенных дл  плавки преимущественно никелевых и медно- никелевых сплавов.

Целью изобретени   вл етс  улучшение формуемости набивкой массы, повышение жизнеспособности и термостойкости при,сохранении прочности на сжатие при 250-800°С.

Сущность изобретени  заключаетс  в создании огнеупорной массы, соче-

тающей два типа химической св зи, которые дополн ют друг друга и обеспечивают требуемую достаточную прочность в процессе низкотемпературного обжига (250-800 О.

Введение суперфосфата в мелкую составл ющую хромомагнезита усиливает химическую св зь, а также задерживает активизацию процесса твердени  за счет уменьшени  выхода продуктов химических реакций гидратации дву- кальциевого силиката натриевым шд ким стеклом, увеличива  тем самым

оэ

00 СЭ СО

со

Јь

жизнеспособность смеси до 1,5-2 ч, т.е. сохран   такие важные технологические свойства, как пластичность и удобоукладываемость. В отличие от суперфосфата,  вл ющегос  кислой солью, в которой фосфор находитс  в виде СаСН РОфЭг HgO и свободной орте- фосфорной кислоты, самораспадающийс  шлак силикотермического производства малоуглеродистого феррохрома в основном состоит из двукальциевого силиката и содержит, мас„%: СаП 48-52; SiOa 22-28; MgO 11-14; АХ ОэЗ-б. Щш введении самораспадающегос  шлака в смесь происходит твердение, так как шлак одновременно  вл етс  гидрата- пионным в жущим и минерализатором глины. В результате химического взаи - модействи  двукальциевого силиката с жидким стеклом образуютс  пересышен- ные растворы. Из них в последующем выкристаллизовываютс  новообразовани  которые представл ют собой низкооснов1

i ные натрийкалы девые гидросилик ты. Добарка кальцийсодержащих комп мен- тов в хромомагнезитовую массу содержащую глину и жидкое стекло, 1риво

|дит к увеличению строительной прочности футеровки за счет сочетани  гидратационной и фосфатной химических св зей и более раннего образовани  муллита из метакаолинита глины и оксида алюмини , содержащегос  в шлаке при относительно низких температурах. Таким образом, присутствие в мелкой составл ющей такой огнеупорной смеси суперфосфата замедл ет твердение ее при сушке на воздухе и повышает жизнеспособность смеси, повышает термостойкость и обеспечивает требуемую прочность футеровки (особенно при температуре 250°С, при которой производитс  выемка стального шаблона).

При содержании жидкого стекла в такой смеси менее 6 мас.% нельз  обеспе чить достаточную пластичность и удобо укладываемость массы. Содержание жид- кого стекла более 12 мас.% приводит к переувлажнению массы, кроме того, происходит растрескивание тигл  во врем  обжига в температурном интервале 250-400°С.

При содержании глины менее 5 мас.% не достигаетс  достаточна  прочность футеровки после обжига (800°С).

и затруднено получение равномерной пттотности при послойной набивке по- дины и стен тигл . При содержании

5

0

5

0

5

0

5

0

5

глины более 7 мас.% повышаетс  склонность футеровки к растрескиванию и скалыванию во врем  сушки на воздухе , а также в услови х неравномерной тепловой нагрузки при индукционной плавке.

При содержании самораспадающегос  шлака менее 5 мас.% не успевают полностью пройти обменные реакции взаимодействи  двукальциевого силиката с жидким стеклом во влажном состо нии и очень слабо протекает процесс минерализации глины. При содержание самораспадающегос  шлака более 7 мас.% чрезмерно увеличиваетс  скорость химической реакции гидратаиди двукальциевого силиката с жидким стеклом с образованием низкоосновных натрийкальциевых гидросиликатов. Кроме того, повышение содержани  мелкой составл ющей в огнеупорной 1чихте в св зи с тем, что шлак имеет размеры частиц менее 0,1 мм, приводит к обра зованию сплошново монолита поспе кани  футеровки и образованию тревх, .- в процессе термоцикпировани . Нар ду с этим при обжиге в температурнок тервале 600-800°С по вл етс  пров строительной прочности футеровки в результате диссоциации НИЗКООСНОВНЬУ натрийкальциевых гидросиликатов.

При содержании суперфосфата в огнеупорной смеси менее 1,5 мас.% жизнеспособность ее остаетс  практически такой же, как и без этой добавкл Увеличение содержани  суперфосфата (более 3 мас.%) сопровождаетс  увеличением жизнеспособности смеси, но прочность и термостойкость снижаютс . Это обусловлено тем, что nnoTHOcfb жидкого стекла, примен емого дл  за- творени  огнеупорной смеси, может измен тьс  от содержани  воды. Из-за недостатка свободной воды в смеси количество образующихс  химических фосфатных св зей оказываетс  недостаточно дл  того, чтобы компенсировать снижение прочности футеровки при сушке . Поэтому дл  того, чтобы регулировать скорости твердени , отношение содержани  шлака к содержанию суперфосфата должно находитьс  в пределах 2,3-3,3. При отношении содержани  шпака к содержанию суперфосфата 3,30 количество суперфосфата недоела- точно дл  увеличени  времени жизни смеси до 1,5-2,0 ч При отношении этих компонентов менее 2,30 возможн

разупрочнение футеровки при обжиге в интервале температур 600-800°С из- за избыточного количества суперфосфата ,

Огнеупорную массу приготавливают следующим образом.

В качестве исходных материалов используют порошок хромомагнезита, приготовленный из кирпичей марки ГОСТ 5381-72, следующего гранулометрическго состава, %: 1 мм 50; 1-2 мм 30; 2-4 мм 20 глину с размером частиц

1мм, самораспадающийс  шлак силико- термического производства малоуглеродистого феррохрома, суперфосфат жи кое стекло (модуль ).

При подготовке массы перемешивают глину, шлак, суперфосфат и самую мелкую фракцию хромомагнезита, затем добавл ют более крупные фракции хромо- магнезитового порошка.

Приготовленную смесь затвор ют жиким стеклом. Дл  определени  строительной прочности из смеси изготавли вают образцы 6 30 мм и высотой 25 мм на ручном прессе при усилии 1 Iflta, соответствующему минимальному допустмому давлению при ручном трамбовании тиглей индукционных печей. Образцы выдерживают на воздухе в течение

2сут и обжигают при 250, 400, 600 и 800 С в течение 2 ч Максимальна  температура обжига выбрана л соответствии с технологией изготовлени  набивных тиглей с нерасходуемым шаблоном1 . Затем образцы испытывают на сжатие на разрывной машине Р5.

Дл  определени  жизнеспособности смеси часть порций огнеупорной массы выдерживают в течение 0,5-2 ч на воздухе , затем формируют образцы при далении 0,3-0,5 МПа. При извлечении образцов разрушение соответствует макс

мальной жизнеспособности смеси.

Дл  определени  термостойкости образцы заданного вещественного состава прессуют при давлении 1 МПа и обжигают в муфельной печи при 800°С в течение 6 ч. Обожженные образцы опускают в воду и после охлаждени  вновь помещают в печь и выдерживают ЗГ1 мин при той же температуре. Термоциклирование осуществл ют до тех пор, пока образец не разрушитс .

В таблице представлены составы массы и свойства.

Повышенными свойствами обладают смеси, содержащие, мас.%: ишак 5-7;

-

5 и gQQ i

глина 5-7; суперфосфат 1,5-3; жидкое стекло 6-12; хромомагнезит остальное, причем отношение содержани  шлака к содержанию суперфосфата находитс  в пределах 2,3-3,3.

Промышленные испытани  футеровки индукционной тигельной печи емкостью 30 кг провод т из массы следующего состава, мас.%: жидкое стекло 10; глина 6, самораспадающейс  шлак сили- котермического производства феррохрома 6; суперфосфат 2; хромомагнезит остальное. Массу готов т смешением

сухих компонентов хромомагнезита, глины , шлака и суперфосфата, с последующим затворенном ее жидким стеклом. Тигель набивают методом ручного трамбовани . Сушку тигл  производ т на воздухе в течение 2 сут.

Обжиг тигл  провод т с помощью графитового шаблона - нагревател . Нагрев до температуры 800°С провод т со скоростью 30-50 град/ч, выдержка

ч.

Плавку никелевых сплавов ведут под слоем оксидно-солевого флюса, без болота Режим работы печи - 1 плавка в сутки с полным охлаждением тигл  между плавками. После проведени  10 плавок тигель сохран ет полную работоспособность.

Опытно-промышленное опробование огнеупорной массы провод т на индук5 ционно-плазменной печи.

Набивку провод т пневмотрамбовани- ем по стальному шаблону. Тигель выдерживают на воздухе 2 сут. Затем шаблон вынимают и в тигель помещают электронагреватель, обеспечивающий нагрев тигл  до 800°С, выдержка при 800°С 2 ч. После обжига провод т плавку отходов сплава НМ-40А с использованием плазменного нагрева.

5 При визуальном осмотре тигл  после плавки не обнаружено поверхностных дефектов В дальнейшем провод т 30 плавок никелевых и медно-никелевых сплавов в режиме индукционной плавки.

0 Таким образом, проведенные испыта- 1ги  показывают высокую эксплуатационную надежность футеровки тигл , изготовленного из предлагаемой огнеупорной массы.

0

0

55

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Огнеупорна  масса дл  футеровки индукционных тигельных печей дл 

   плавки никелевых и медно-нинелевых сплавов, включающа  огнеупорную глину , жидкое стекло и хромомагнезито- вый порошок, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  формуе- мости набивной массы, повышени  жизнеспособности и термостойкости при сохранении прочности на сжатие при 250-800°С, она дополнительно содержит самораспадающийс  шлак силикотер- мического производства малоуглеродистого феррохрома и суперфосфат при

   следующем соотношении компонентов,

   мас.%:

   Огнеупорна  глина 5-7 Жидкое стекло6-12

   Самораспадающийс  шпак силикотермичес- кого производства малоуглеродистого феррохрома5-7 Суперфосфат 1,5-3,0 Хромомагнезитовьй порошок Остальной