×
20.01.2018
218.016.122b

Результат интеллектуальной деятельности: Хромитопериклазовый огнеупор

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству хромитопериклазовых материалов, предназначенных для футеровок агрегатов внепечной обработки стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме в контакте с агрессивной средой. Хромитопериклазовый огнеупор включает зернистый плавленый хромитопериклаз и дисперсный магнезиальный компонент при следующем соотношении компонентов, мас.%: зернистый плавленый хромитопериклаз – основа, дисперсный компонент - 15-30. В качестве дисперсного компонента огнеупор содержит смесь плавленого хромитопериклаза и спеченного и/или каустизированного периклаза, взятых в соотношении (85-98):(2-15). Плавленый хромитопериклаз содержит, мас.%: SiO 0,40-1,50; AlO 3-10; CrO 15-28; CaO менее 1,0; MgO 55-65; FeO 5-15. Хромитопериклазовый огнеупор может дополнительно содержать оксид хрома, оксид титана, оксид кремния, оксид циркония или их комбинации в количестве до 10% в составе дисперсного компонента. Технический результат изобретения - увеличение сопротивления огнеупора структурному трещинообразованию в контакте с расплавом металла или шлака. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству хромитопериклазовых материалов, предназначенных для футеровок агрегатов внепечной обработки стали и металлургических агрегатов, работающих в высокотемпературном режиме в контакте с агрессивной средой.

Известен огнеупор (SU 564291, МПК С04В 35/02, 13.10.75 г.), полученный из шихты (мас.%):

плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 5-3 мм 40
плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 3-1 мм 25
плавленый магнезитохромитовый наполнитель фр. 1-0 мм 15
плавленый хромомагнезитовый тонкомолотый порошок 20

Химический состав плавленых материалов: наполнителя, мас.%: SiO2 - 1,12; Al2O3 - 1,98; Cr2O3 - 9,52; CaO - 1,28; MgO - 81,81; FeO - 4,29; хромомагнезитового тонкомолотого порошка, мас.%: SiO2 - 1,20; Al2O3 - 5,64; Cr2O3 - 27,59; CaO - 0,7; MgO - 54,92; FeO - 9,69.

Огнеупорным изделиям из известной шихты присущи ряд недостатков: невысокая высокотемпературная прочность, невысокая устойчивость к металлургическим шлакам и низкая термостойкость. Кроме того, плавленый магнезитохромитовый наполнитель с содержанием оксида хрома 9,52 мас.% менее устойчив к агрессивному воздействию обрабатываемого расплава металла. Плавленый хромомагнезитовый тонкомолотый порошок с повышенным содержанием оксида хрома повышает устойчивость изделий к высокотемпературной коррозии. Однако из-за градиента содержания оксидов хрома и железа в наполнителе и матрице в процессе высокотемпературного обжига формирование микроструктуры огнеупора происходит неравномерно, преимущественно за счет диффузионных процессов, перерождающих поверхность зерен наполнителя с образованием вакансий их кристаллической решетки и повышенной канальной пористости, что также снижает устойчивость огнеупоров к воздействию металлургического шлака в службе.

Наиболее близким по составу к предлагаемому хромитопериклазовому огнеупору является огнеупор (RU 2348592, МПК С04В 35/047, 06.07.2004 г.), включающий зернистый плавленый хромитопериклаз и дисперсный плавленый периклаз при следующем соотношении компонентов, мас.%:

плавленый хромитопериклаз основа
дисперсный плавленый периклаз 15-30

Недостатком данного технического решения является то, что огнеупор имеет невысокую стойкость к агрессивному воздействию расплавов стали и шлаков. Введение в состав шихты дисперсного плавленого периклаза приводит к образованию микротрещиноватой структуры огнеупора с развитой канальной пористостью. Огнеупор подвержен ускоренному разрушению под агрессивным воздействием расплавов металла и шлака с последующим износом рабочей поверхности за счет вымывания зерен наполнителя и скалывания пропитанной части при остывании футеровки в межплавочный период, вследствие разного коэффициента температурного расширения пропитанного и непропитанного слоев.

Техническую проблему, заключающуюся в низкой устойчивости огнеупора к агрессивному воздействию расплавов металла и шлака, невозможно решить известными техническими приемами.

Технический результат предлагаемого изобретения - увеличение сопротивления огнеупора к структурному трещинообразованию с последующей пропиткой расплавом металла и шлака и скалыванию.

Для достижения указанного технического результата предлагаемый хромитопериклазовый огнеупор, включающий зернистый плавленый хромитопериклаз и дисперсный магнезиальный компонент, в качестве дисперсного магнезиального компонента содержит смесь плавленого хромитопериклаза и спеченного и/или каустизированного периклаза, взятых в соотношении (85-98):(2-15) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

зернистый плавленый хромитопериклаз основа
дисперсный компонент 15-30

Использование заявляемого соотношения компонентов обеспечивает формирование микроструктуры огнеупора с высокой долей непосредственного сопряжения высокоогнеупорных фаз, устойчивого к воздействию расплавов стали и шлака.

Плавленый хромитопериклаз может содержать (мас.%): SiO2 - 0,40-1,50; Al2O3 - 3-10; Cr2O3 - 15-28; CaO - менее 1,0; MgO - 55-65; FeO - 5-15. Спеченный или каустизированный периклаз матрицы может содержать (мас.%): SiO2 - до 0,5; Al2O3 - до 0,2; CaO - 0,3-1,5; MgO - 95-99; FeO - до 1,2. Каустизированный периклаз получают в результате обжига магнезиального сырья при температуре 800-1400°C. Спеченный периклаз получают в результате обжига магнезиального сырья при температуре не ниже 1500°C.

В соответствии с настоящим изобретением огнеупор состоит из смеси зернистого плавленого хромитопериклаза и дисперсного компонента. Доля дисперсного компонента с размером зерна менее 0,1 мм составляет от 15 до 30 мас.%, доля зернистого плавленого хромитопериклаза с размером зерна более 0,1 мм составляет от 60 до 85 мас.%. Возможны комбинации различных фракций плавленого хромитопериклаза: 6-4 (6-3) мм, 4-1 (3-1) мм, 1-0,3 (1-0,5) мм, 0,5-0,1 мм - зернистая часть огнеупора, 0,1-0 мм, 0,063-0 мм - дисперсная часть огнеупора. Оптимальные зерновые составы огнеупорных компонентов находятся в области, содержащей 60-85% зернистого плавленого хромитопериклаза с размером зерна 6,0-0,1 мм, и 15-30% дисперсного компонента с размером зерна 0,1-0 мм, при этом суммарное количество компонентов в каждом случае составляет 100 мас.%.

При введении дисперсного компонента в количестве менее 15 мас.% резко повышается открытая пористость изделий и, как следствие, снижается устойчивость изделий к воздействию расплава металла и шлака. При введении дисперсного компонента в количестве более 30 мас.% снижается термостойкость изделий и повышается канальная пористость, что приводит к низкой устойчивости к пропитке расплавом металла и шлака.

Применение в качестве дисперсного компонента смеси плавленого хромитопериклаза и спеченного и/или каустизированного периклаза, взятых в соотношении (85-98):(2-15), позволяет получить особо плотную микроструктуру за счет равномерного ее насыщения продуктами распада твердого раствора хромшпинелида при охлаждении. Между зернами плавленого периклаза формируется матрица со слабо развитой канальной пористостью, препятствующей проникновению металлошлакового расплава в поры. Матрица, согласно ГОСТ Р 52918-2008, это непрерывная кристаллическая или стекловидная фаза огнеупора, содержащая изолированные включения других фаз. Изолированными включениями других фаз могут быть зерна или поры. Повышенное содержание в матрице оксида хрома за счет большего количества хромшпинелидов усиливает эрозионную и коррозионную устойчивость огнеупоров в процессе эксплуатации, сдерживает перерождение микроструктуры огнеупора с деградацией свойств в процессе эксплуатации.

Применение в качестве зернистого компонента плавленого хромитопериклаза усиливает спекание с матрицей, содержащей хромитопериклаз аналогичного состава, но в меньшем количестве. Введение в состав матрицы спеченного и/или каустизированного периклаза активизирует процессы образования твердого раствора хромшпинелида по объему в результате высокотемпературного обжига, что обеспечивает высокотемпературную прочность огнеупора. Вместе с тем, это обуславливает значительное снижение канальной пористости, повышение механической прочности изделий и уменьшение химической коррозии и эрозии огнеупорных изделий в службе, а также скалывания пропитанного слоя футеровки при охлаждении.

Для повышения эрозионной и коррозионной устойчивости матрицы в ее состав возможно введение добавки оксида хрома в количестве 5-10 мас.%, который входит в твердый раствор с периклазом матрицы, усиливая керамическую связь и уплотняя структуру. Соотношение дисперсного компонента и оксида хрома при этом составит (90-95):(5-10).

Для усиления высокотемпературной прочности огнеупоров в состав матрицы возможно введение оксида циркония количестве 2-10 мас.%, который упрочняет структуру за счет образования дополнительно высокотемпературной фазы - цирконата кальция. Соотношение дисперсного компонента и оксида циркония при этом составит (90-98):(2-10).

Возможно введение в состав матрицы оксида хрома и оксида циркония одновременно, что суммирует эффект от образования цирконата кальция и уплотнения структуры при соотношении дисперсной составляющей, оксида хрома и оксида циркония (80-93):(5-10):(2-10).

Для повышения эластичности микроструктуры и максимального температурного расширения при высоких температурах в состав матрицы возможно введение оксида титана в количестве 2-10 мас.%. Соотношение дисперсной составляющей и оксида титана при этом составит (90-98):(2-10).

Для повышения температуры плавления силикатной составляющей матрицы вследствие увеличения в ней доли форстерита с температурой плавления 1890°C в ее состав может быть введен оксид кремния в количестве 5-10 мас.%. Соотношение дисперсной составляющей и оксида кремния при этом составит (90-95):(5-10).

Ведение в состав матрицы оксида титана и оксида кремния одновременно также повышает эластичность микроструктуры и сопровождается образованием форстерита, при соотношении дисперсной составляющей, оксида титана и оксида кремния (80-93):(2-10):(5-10).

Возможно введение в состав матрицы оксида хрома и оксида кремния одновременно при соотношении дисперсной составляющей, оксида хрома и оксида кремния (80-93):(5-10):(2-10).

Примеры. В работе были использованы следующие материалы: плавленый хромитопериклаз с содержанием (мас.%): SiO2 - 0,58; Al2O3 - 4,78; Cr2O3 - 20,9; CaO - 0,50; MgO - 56,4; FeO - 10,76; спеченный и каустизированный периклаз с содержанием (мас.%): SiO2 - 0,19; Al2O3 - 0,06; СаО - 0,73; MgO - 98,0; FeO - 0,67.

Дисперсный компонент готовили помолом в шаровой мельнице смеси плавленого хромитопериклаза и спеченного или каустизированного периклаза.

Приготовление масс (табл. 1) производили следующим образом: зернистые порошки плавленого хромитопериклаза загружали в смеситель, перемешивали с раствором лигносульфонатов технических, затем вводили дисперсный компонент и добавки. Перемешивание продолжали до получения гомогенной смеси.

Приготовление массы состава прототипа производили аналогичным образом. Из приготовленных масс прессовали огнеупорные изделия при удельном давлении 150 Н/мм2 и термообрабатывали при температуре 120°C. Термообработанные образцы подвергали обжигу при 1680°C в течение 3 часов. Предел прочности при изгибе определяли при 1200°C в окислительной среде. Эрозионную устойчивость оценивали по величине потери массы образцов после вращения их в расплаве металлургического шлака с основностью (CaO/SiO2)=2,8 при 1600°C. Свойства образцов заявленных составов и прототипа приведены в табл. 2, из которой видно, что предлагаемый состав (1-24) имеет более высокие показатели свойств.

Применение предлагаемых хромитопериклазовых огнеупоров позволит увеличить стойкость футеровок и продолжительность кампании, в частности, установок вакуумирования стали, а также интенсифицировать технологические процессы в агрегатах черной и цветной металлургии, т.к. при их использовании снижается удельный расход огнеупоров и затраты на ремонт.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает существенной новизной, полезностью и может быть осуществлено в условиях действующего производства без дополнительных капитальных затрат.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 30 items.
20.02.2015
№216.013.292c

Шихта для изготовления алюможелезистой шпинели и огнеупор с использованием алюможелезистой шпинели

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупоров, предназначенных для футеровки переходных зон вращающихся цементных печей, а также других высокотемпературных агрегатов. Технический результат заключается в создании термостойкого огнеупора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541997
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.04.2015
№216.013.3e13

Металлургический флюс и способ его изготовления

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам и способам получения флюсов для высокотемпературных агрегатов. Металлургический флюс выполнен в виде гранул бикерамического состава, содержит, мас.%: оксид магния основа, оксид кальция 12-30, двуокись кремния 2-10, оксиды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547379
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.05.2015
№216.013.4aaf

Огнеупорная бетонная композиция

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству бетонных композиций для футеровки высокотемпературных металлургических агрегатов, для выполнения монолитных участков футеровки тепловых агрегатов, для изготовления крупногабаритных изделий: монолитных фурм, сводов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550626
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.08.2015
№216.013.6a9b

Способ изготовления периклазового клинкера

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам изготовления периклазовых клинкеров для производства огнеупорных материалов. Способ изготовления периклазового клинкера, содержащего 90-98% MgO, включает кальцинацию природного магнезита при температуре 900-1050С, помол...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558844
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.09.2015
№216.013.7fdd

Состав для изготовления легковесного огнеупора

Изобретение относится к области производства огнеупоров. Технический результат изобретения заключается в повышении закрытой пористости и устойчивости к циклическому высокотемпературному воздействию огнеупора при температуре эксплуатации до 1700°С и более. Состав для изготовления легковесного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564330
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.80ef

Способ трехмерной печати изделий

Изобретение относится к способу трехмерной печати плазменным напылением изделий различного назначения. Способ трехмерной печати изделий включает создание 3D-модели изделия, деление модели изделия на слои в поперечном сечении, нанесение слоя из порошкообразного материала плазменным напылением,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564604
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.12.2015
№216.013.969c

Состав для изготовления периклазошпинелидных огнеупоров

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в производстве периклазошпинелидных огнеупорных изделий, предназначенных для футеровки печей цветной металлургии, цементной промышленности, шахтных печей и других высокотемпературных агрегатов. Периклазошпинелидные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570176
Дата охранного документа: 10.12.2015
27.03.2016
№216.014.db21

Огнеупорная бетонная смесь

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий и выполнению монолитных футеровок тепловых агрегатов, эксплуатируемых при высокой температуре в контакте с агрессивными расплавленными материалами: шлаками, металлами, клинкерами, стеклами в различных отраслях промышленности. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579092
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.08.2016
№216.015.4ebd

Способ термомеханического обогащения магнезита в печах косвенного нагрева

Изобретение относится к способам переработки магнезита и предназначено для получения концентратов с содержанием MgO не менее 93,0% для производства огнеупорных изделий. Технический результат заключается в повышении выхода концентрата с содержанием MgO не менее 93%, снижении пылевыноса и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595120
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.718b

Огнеупорная торкрет-масса

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для ремонта и футеровки металлургических агрегатов, в том числе конвертеров, вакууматоров, дуговых сталеплавильных печей, стальковшей. Огнеупорная торкрет-масса, включающая зернистый периклазовый наполнитель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596233
Дата охранного документа: 10.09.2016
Showing 11-20 of 29 items.
20.02.2015
№216.013.292c

Шихта для изготовления алюможелезистой шпинели и огнеупор с использованием алюможелезистой шпинели

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления огнеупоров, предназначенных для футеровки переходных зон вращающихся цементных печей, а также других высокотемпературных агрегатов. Технический результат заключается в создании термостойкого огнеупора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541997
Дата охранного документа: 20.02.2015
10.04.2015
№216.013.3e13

Металлургический флюс и способ его изготовления

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам и способам получения флюсов для высокотемпературных агрегатов. Металлургический флюс выполнен в виде гранул бикерамического состава, содержит, мас.%: оксид магния основа, оксид кальция 12-30, двуокись кремния 2-10, оксиды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547379
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.05.2015
№216.013.4aaf

Огнеупорная бетонная композиция

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству бетонных композиций для футеровки высокотемпературных металлургических агрегатов, для выполнения монолитных участков футеровки тепловых агрегатов, для изготовления крупногабаритных изделий: монолитных фурм, сводов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550626
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.08.2015
№216.013.6a9b

Способ изготовления периклазового клинкера

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам изготовления периклазовых клинкеров для производства огнеупорных материалов. Способ изготовления периклазового клинкера, содержащего 90-98% MgO, включает кальцинацию природного магнезита при температуре 900-1050С, помол...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558844
Дата охранного документа: 10.08.2015
27.09.2015
№216.013.7fdd

Состав для изготовления легковесного огнеупора

Изобретение относится к области производства огнеупоров. Технический результат изобретения заключается в повышении закрытой пористости и устойчивости к циклическому высокотемпературному воздействию огнеупора при температуре эксплуатации до 1700°С и более. Состав для изготовления легковесного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564330
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.80ef

Способ трехмерной печати изделий

Изобретение относится к способу трехмерной печати плазменным напылением изделий различного назначения. Способ трехмерной печати изделий включает создание 3D-модели изделия, деление модели изделия на слои в поперечном сечении, нанесение слоя из порошкообразного материала плазменным напылением,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564604
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.12.2015
№216.013.969c

Состав для изготовления периклазошпинелидных огнеупоров

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в производстве периклазошпинелидных огнеупорных изделий, предназначенных для футеровки печей цветной металлургии, цементной промышленности, шахтных печей и других высокотемпературных агрегатов. Периклазошпинелидные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570176
Дата охранного документа: 10.12.2015
27.03.2016
№216.014.db21

Огнеупорная бетонная смесь

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий и выполнению монолитных футеровок тепловых агрегатов, эксплуатируемых при высокой температуре в контакте с агрессивными расплавленными материалами: шлаками, металлами, клинкерами, стеклами в различных отраслях промышленности. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579092
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.08.2016
№216.015.4ebd

Способ термомеханического обогащения магнезита в печах косвенного нагрева

Изобретение относится к способам переработки магнезита и предназначено для получения концентратов с содержанием MgO не менее 93,0% для производства огнеупорных изделий. Технический результат заключается в повышении выхода концентрата с содержанием MgO не менее 93%, снижении пылевыноса и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595120
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.718b

Огнеупорная торкрет-масса

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для ремонта и футеровки металлургических агрегатов, в том числе конвертеров, вакууматоров, дуговых сталеплавильных печей, стальковшей. Огнеупорная торкрет-масса, включающая зернистый периклазовый наполнитель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596233
Дата охранного документа: 10.09.2016
+ добавить свой РИД