Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения огнеупорных изделий

Изобретение относится к производству огнеупорных изделий и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Известен жаростойкий бетон (Жугинисов М.Т, Мырзахметов М.М., Сартаев Д.Т., Орынбеков Е.С. Жаростойких бетон на основе феррохромового шлака. Инженерно-строительный журнал, № 7, 2014, с. 38-45.), изготовленный на силикатно-натриевом композиционном вяжущем и жидком стекле с применением феррохромового шлака.

Данный огнеупор изготавливают на основе металлургического шлака, однако он не обладает достаточно высокой огнеупорностью. Его использование допустимо при рабочей температуре не выше 1300 °С.

Известна огнеупорная масса, описанная в патенте РФ № 2151127. В данном изобретении предлагается огнеупорная масса, состоящая из огнеупорной глины – 99,98 мас.% и борной кислоты (Н₃ВО₃) – 0,02%.

К недостаткам данного изобретения можно отнести: недостаточно высокую огнеупорность – 950°С; малое содержание борной кислоты в составе огнеупора, вследствие чего добиться равномерного взаимодействия по всему объему смеси огнеупорной глины с борной кислотой невозможно; также в составе огнеупорной массы не используется шлак - отход производства.

Наиболее близким по сути и достигаемому техническому результату является огнеупорная масса для футеровки индукционных печей, описанная в а.с. СССР № 1081149. Данная масса содержит шлак алюмотермического производства металлического хрома, октоборат натрия в качестве борсодержащего компонента, алюмосиликатный материал. Получаемые из такой массы огнеупорные изделия имеют термостойкость не выше, чем требуется для расплава оловянистых бронз.

Задачей заявляемого изобретения является использование шлака алюмотермического восстановления металла для получения огнеупорных изделий с огнеупорностью 1900°С.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе получения огнеупорных изделий, включающим дробление шлака алюмотермического восстановления металла, получение смеси смешиванием дробленного шлака со связующим, спекание смеси, предусмотрены следующие отличия: шлак дробят до фракции не более 4 мм, используют шлак алюмотермического восстановления металла, содержащий, мас.%:

в качестве связующего используют флюорит при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

смесь спекают при температуре 1300-1400ºС.

Новым в заявляемом изобретении является то, что:

- шлак дробят до фракции не более 4 мм,

- используют шлак алюмотермического восстановления металла, содержащий, мас.%:

в качестве связующего используют флюорит при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

- смесь спекают при температуре 1300-1400°С.

Так как основой материала для получения огнеупорного изделия является шлак алюмотермического восстановления металла, содержащий оксида алюминия (Al₂O₃) 72-85 мас.%; оксида железа (Fe₂O₃) 6-15 мас.%; оксид кремния (SiO₂) 3-4 мас.%; оксид магния (MgO) 3-4 мас.%; оксид марганца (МnO) 1,6-2 мас.% и другие незначительные примеси, то он в совокупности с остальными признаками обеспечивает огнеупорному изделию огнеупорность 1900°С.

Использование шлака фракцией не более 4 мм, флюорита в качестве связующего и спекание смеси при температуре 1300-1400ºС обеспечивает механическую прочность изделий.

Использование шлака фракцией более 4 мм приводит к повышению шероховатости поверхности изделия и повышению пористости изделия при спекании и, следовательно, к снижению прочности изделия.

Соотношение масс флюорита и алюмотермитного шлака в составе огнеупора обусловлено необходимостью наилучшего смешения компонентов смеси для прохождения реакции взаимодействия.

Диапазон температуры спекания 1300–1400°С получен экспериментально. При температуре ниже 1300°С происходит не полное спекание смеси, температура выше 1400°С экономически и технологически нецелесообразна.

Способ получения огнеупорной массы осуществляют следующим образом. Используют шлак алюмотермического восстановления металла, содержащий оксида алюминия 72-85 мас.%, оксида железа 6-15 мас.%, оксид кремния 3-4 мас.%, оксид магния 3-4 мас.%, оксид марганца 1,6-2 мас.%, остальное – примеси, например, со следующим соотношением
компонентов, мас.%:

Этот шлак дробят до фракции не более 4 мм, например, до 3,8мм. Дробление производят, например, с помощью стандартной шаровой мельницы. Раздробленный шлак смешивают с флюоритом, например, в следующем соотношении, мас.%:

Полученную смесь уплотняют в формы требуемой геометрии при помощи, например, стандартного гидравлического пресса вертикального исполнения. Спекают при температуре, например, 1350°С. После охлаждения из форм извлекают готовые огнеупорные изделия с огнеупорностью 1900°С.