Результат интеллектуальной деятельности: СОСТАВНОЕ ОГНЕУПОРНОЕ ИЗДЕЛИЕ

Изобретение относится к области производства огнеупорных изделий для непрерывной разливки стали.

Составные огнеупорные изделия применяются при непрерывной разливке стали. Они имеют, по меньшей мере, две части: наружную, газоплотную, и внутреннюю, выполненную газопроницаемой. Через газопроницаемую внутреннюю часть производят продувку расплава металла инертным газом - аргоном. Выходящий в виде мелких пузырьков аргон способствует флотации неметаллических отложений, образующихся на стенках канала разливочного стакана, предотвращая его зарастание в процессе разливки.

К внутренней газопроницаемой части предъявляются следующие требования: высокая газопроницаемость и непроницаемость для жидкого металла в сочетании с высокими химической устойчивостью к воздействию расплава металла и термической стойкостью.

Известно составное огнеупорное изделие из двух слоев в виде стакана для разливки металла, газопроницаемая часть которого выполнена из шихты, содержащей Al₂O₃, графит различных марок, диоксид кремния, кремний, а также нитриды и карбиды кремния (патент США №4746038, В 22 D 11/10, 24.05.88).

Недостатком этого составного огнеупорного изделия является низкая газопроницаемость и недостаточная коррозионная стойкость его газопроницаемого слоя.

Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) к предлагаемому является составное огнеупорное изделие для разливки металла, содержащее не менее двух слоев, изготовленных из шихты различных составов, один из которых газопроницаемый, выполненный из шихты, содержащей следующие компоненты, мас.%: плавленый корунд фракцией 0,3-0 мм 65-75, графит 8-12, кокс нефтяной фракцией 0,5-0,1 мм и зольностью не более 1,5% 8-12, кремний кристаллический фракцией менее 0,088 мм 1-8, карбид кремния фракции менее 0,2 мм 2-6, фенольное порошкообразное связующее 2,5-4, жидкое органическое связующее (сверх 100%) 1-5 (патент РФ №2226451, B 22 D 41/54, 06.08.2002).

Недостатком этого составного огнеупорного изделия является низкая газопроницаемость его газопроницаемого слоя.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение газопроницаемости газопроницаемой части составного огнеупорного изделия для непрерывной разливки стали при его высокой коррозионной стойкости.

Поставленная задача решается за счет того, что составное огнеупорное изделие для разливки металла, содержащее не менее двух частей, изготовленных из шихты различных составов, одна из которых выполнена газопроницаемой. При этом газопроницаемая часть выполнена в виде отдельного пористого элемента, для изготовления которого используется шихта из плавленого корунда фракции 0,5-0,2 мм, реактивного глинозема, а в качестве связующего используется алюмохромфосфатная связка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Реактивный глинозем и плавленый корунд являют собой один минерал - корунд, отличающийся высокой химической устойчивостью к воздействию расплавленной стали. В сочетании с другими огнеупорными материалами (оксиды кальция, магния, циркония, углерод) он используется практически во всех составах для изготовления изделий для непрерывной разливки стали. Использование неорганического алюмохромфосфатного связующего, в противовес органическому связующему, позволяет получить экологически безопасный технологический процесс.

Для изготовления составных огнеупорных изделий использовали следующие огнеупорные материалы: плавленый корунд фракции менее 1 мм по ТУ 2-036-00224450-022-90, графит марки ГТ-1 по ГОСТ 4596-75, кремний кристаллический марки КР-1 по ГОСТ 5279-74 фракции менее 0,088 мм, карбид кремния марки 54С фракции 160-6 мкм по ТУ 2-036-0220937-004-90, глина огнеупорная Новорайского месторождения ДН-1 по ТУ 4322-7-00190503-061-96, связующее алюмохромфосфатное по ТУ 6-18-166-83. Все компоненты промышленного производства.

Процесс изготовления составного огнеупорного изделия реализуется следующим образом.

Сырец наружной газоплотной части изготавливают методом гидростатического прессования из шихты, состоящей из зернистого корунда фракции менее 1 мм, графита, карбида кремния, глины огнеупорной и смеси совместного помола корунда и кремния кристаллического.

Для изготовления внутренней газоплотной части в виде внутреннего газопроницаемого элемента используется шихта со следующим соотношением компонентов, мас.%:

Плавленый корунд фракции 0,5-0,2 мм перемешивают в планетарном смесителе 1-2 мин, добавляют алюмохромфосфатную связку плотностью не менее 1,6 г/см³, перемешивают 3-4 мин, добавляют реактивный глинозем и перемешивают 4-5 мин. Полученную массу прессуют при давлении 40 МПа. Сырец внутреннего газопроницаемого слоя сушат и обжигают при температуре 1550°С.

Газопроницаемый пористый элемент имеет пористость открытую 31-34%, предел прочности при сжатии 11-18 МПа, газопроницаемость 33-38 мкм².

Упомянутый пористый элемент вклеивают с использованием огнеупорного мертеля в сырец наружной газоплотной части и обжигают в муфеле с коксовой засыпкой при температуре 1450°С.

Готовое составное огнеупорное изделие - стопор-моноблок - используют для регулирования разливки металла на установках непрерывной разливки стали.