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. Жаростойкий 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 процентное содержание борной кислоты в составе огнеупора, вследствие чего невозможно равномерное прохождение реакции взаимодействия по всему объему смеси огнеупорной глины с борной кислотой, также в составе огнеупорной массы не используется шлак - отход производства.

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату является огнеупорная композиция для футеровки индукционных печей, описанная в а.с. СССР № 779355. Данная композиция включает шлак алюмотермического производства металлического хрома с крупностью зерен до 3мм., борсодержащий компонент, в качестве которого используют борную кислоту. Огнеупорность изделий, получаемых из такой массы не регламентирована.

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 с борной кислотой, спекание смеси, новым является то, что шлак дробят до фракции не более 4мм, используют шлак алюмотермического восстановления металла, содержащий, мас.%:

при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

смесь спекают при температуре 590-610°С.

Новым в заявляемом изобретении является то, что:

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

- шлак дробят до фракции не более 4мм;

- используют смесь шлака алюмотермического восстановления металла с борной кислотой при следующем соотношением компонентов смеси, мас.%:

- спекают смесь при температуре 590 -610°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 изделию огнеупорность 1900°С.

Спекание смеси шлака алюмотермического восстановления металла фракцией не более 4 мм с борной кислотой с соотношением компонентов смеси, мас.%:

при температуре 590– 610°С обеспечивает огнеупорность и механическую прочность изделиям.

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 борной кислоты и алюмотермитного шлака в составе смеси получаемого огнеупора обусловлено необходимостью наилучшего смешения компонентов смеси для спекания компонентов смеси. Если в смеси борной кислоты меньше 1 мас.%, то невозможно равномерно распределить ее по всему объему, если борной кислоты в смеси более 2 мас.%, то снижается механическая прочность огнеупорных изделий.

Диапазон температуры спекания 590-610°С получен экспериментально. При температуре ниже 590°С происходит неполное спекание смеси, температура выше 610°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 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 борной кислотой (Н₃ВО₃), например, в следующем соотношении, мас.%:

Полученную смесь уплотняют в формы требуемой геометрии при помощи, например, стандартного гидравлического пресса вертикального исполнения. Спекают при температуре, например, 600°С. После охлаждения из форм извлекают готовые огнеупорные изделия с огнеупорностью 1900°С.