кварцито-углеродистый огнеупор

Формула изобретения

1. Кварцито-углеродистый огнеупор, включающий огнеупорный кремнеземсодержащий наполнитель, графит, антиоксидант, фенолформальдегидную смолу, этиленгликоль и воду, отличающийся тем, что он содержит измельченный графит, порошкообразное полимерное связующее в виде смеси твердой фенолформальдегидной смолы новолачного типа, уротропина и антиоксиданта - порошкообразной борной кислоты, получаемой в процессе одновременного механического измельчения компонентов и имеющей зерновой состав более 0,1 мм - не более 5%, а в качестве кремнеземсодержащего наполнителя - измельченный мелкозернистый кристаллический кварцит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кварцит микрокристаллический 75-91

Графит 9-25

Порошкообразное полимерное

связующее, сверх 100% 2,5-5

Водный раствор этиленгликоля

сверх 100%, на сухое вещество 1,3-3,5

2. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что измельченный кварцит содержит: SiO₂ - 97-98%, А1₂O₃ - 1,1-1,6%, Fе₂О₃ - 0.6-0,7%, сланца не более 0,4%, имеет зерновой состав: более 3,2 мм - до 3%, 2-3,2 мм - 10-20%, менее 0,09 мм - 15-26%.

3. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что графит имеет: зольность не более 10%, зерновой состав: более 0,16 мм - не более 40%, более 0,063 мм - не более 25%.

4. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что порошкообразное полимерное связующее имеет коксовый остаток не менее 57%, потери при бакелизации не более 5%.

5. Кварцито-углеродистый огнеупор по п.1, отличающийся тем, что водный раствор этиленгликоля имеет плотность 1,03-1,5%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупоров для футеровки металлургических агрегатов.

Известен углеродсодержащий огнеупор [1] огнеупор, содержащий 3-20% аморфного углерода, 97-80%>1 из числа кремнезема, агальматолита, андезита, наполнитель на основе высокоглиноземистого сырья, карбида кремния (1-15%) и органическое связующее.

Известен магнезиально-углеродистый огнеупор, содержащий магнезиальный огнеупорный порошок (80-92%), графит (5-15%), металлический антиоксидант (из числа: Al+Mg, ферросплавного порошка, чугунной стружки, специальных сплавов, ферросплавов) 3-5%, порошкообразное фенольное связующее 3-5% (сверх 100%), этиленгликоль 3-5% (сверх 100%) [2, 3].

Недостатками известного кварцитового огнеупора являются большие объемные изменения огнеупора при нагревании, обусловленные использованием в качестве кремнеземистого компонента природных минералов, представленных монокристаллами минерала кварца, низкая пластичность формовочной массы, связанная с применением аморфного углерода. Примеси в минералах и высокоглиноземистом сырье приводят к загрязнению выплавляемых или разливаемых металлов, снижают температуру применения материалов.

Недостатками известного углеродистого огнеупора являются высокая плотность (более 2,9 г/см³), что требует использования кранов повышенной грузоподъемности для транспортирования сталеразливочных металлургических ковшей, футерованных этими огнеупорами. Углеродные компоненты выгорают при температурах выше 450С, что требует применения металлических антиоксидантов. Использование антиоксидантов во всем объеме огнеупора приводит к высокому их расходу (3-5%). Кроме того, легкоплавкие металлические антиоксиданты, плавятся при температурах эксплуатации футеровок, что приводят к загрязнению ими выплавляемых или разливаемых металлов.

Вязкий этиленгликоль обволакивает частицы магнезиального огнеупорного порошка, графита и фенольного связующего, препятствуя их равномерному распределению по всему объему огнеупорной массы. Поэтому на поверхности и внутри огнеупора могут быть области, не содержащие углерод, что понижает шлакоустойчивость футеровки металлургических агрегатов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является кремнеземуглеродистый огнеупор, включающий огнеупорный наполнитель на основе кремнеземсодержащего песка высокой плотности, графита, антиоксиданта (ферросилициума или карбида кремния), фенолформальдегидной смолы, этиленгликоля и воды [4].

Недостатки состава связаны с использованием в смеси кремнеземсодержащего песка высокой плотности, вязкого этиленгликоля и фенолформальдегидной смолы и антиоксидантов в виде ферросилициума или карбида кремния. Содержащиеся в песке неорганические (глина) и органические (гуминовые кислоты, остатки растений и др.) примеси всупают в реакцию с основными компонентами кремнеземуглеродистого огнеупора и понижают его прочностные и огнеупорные характеристики. Вязкие этиленгликоль и фенолформальдегид не могут равномерно распределиться по всему объему огнеупорной массы. Осутствие антиоксидантов во всем объеме огнеупорных изделий приводит к выгоранию графита в футеровке и увеличение пористости улеродсодержащего огнеупора. Это приводит к разуплотнению структуры и увеличению газопроницаемости огнеупоров. Кроме того, используемый ферросилициум взаимодействует с расплавами металлов, что приводят к загрязнению ими выплавляемых или разливаемых металлов. Все вышеперечисленные факторы не позволяет использовать известный кремнеземуглеродистый огнеупор в производстве прецизионных сплавов и снижают его стойкость к окислению и к расплавам металлов.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат: снижение кажущейся плотности до 2,2 г/см, повышение объемопостоянства, термостойкости, устойчивости к металлургическим расплавам, увеличение чистоты выплавляемых металлов и сплавов.

В отличие от известного кремнеземуглеродистого огнеупора, включающего огнеупорный наполнитель на основе кремнеземсодержащего песка высокой плотности, графит, антиоксидант, фенолформальдегидную смолу, этиленгликоль и воду, предлагаемый предусматривает использование измельченного мелкозернистого кристаллического кварцита, измельченного графита, порошкообразного полимерного связующего, состоящего из смеси твердой фенолформальдегидной смолы новолачного типа, порошкообразной борной кислоты и уротропина, получаемого в процессе одновременного механического измельчения компонентов, имеющее зерновой состав более 0,1 мм - не более 5%, водный раствор этиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кварцит микрокристаллический 75-91

Графит 9-25

Порошкообразное полимерное

связующее, (сверх 100%) 2,5-5

Водный раствор

этиленгликоля (сверх 100%),

на сухое вещество 1,3-3,5

Измельченный кварцит содержит: SiO₂ - 97-98%, Аl₂O₃ - 1,1-1,6%, Fе₂О₃ - 0,6-0,7%, сланца не более 0,4%, имеет зерновой состав: более 3,2 мм - до 3%, 2-3,2 мм - 10-20%, менее 0,09 мм - 15-26%.

Графит имеет: зольность не более 10%, зерновой состав: более 0,16 мм - не более 40%, более 0,063 мм - не более 25%.

Порошкообразное полимерное связующее содержит, мас.%: фенолформальдегидной смолы новолачного типа - 67,5-93,0, порошкообразной борной кислоты - 0,5-25,0, уротропина - 6,5-7,5; имеет коксовый остаток не менее 57%, потери при бакелизации не более 5%.

Водный раствор этиленгликоля имеет плотность 1,03-1,5%.

Конкретные составы предлагаемого кварцито-углеродистого огнеупора и известного, а также физико-химические показатели материалов указаны в таблицах 1 и 2.

Нижние пределы фенольного связующего 2,5% и этиленгликоля 1,5% обусловлены снижением прочности отформованных изделий, верхние 5% интенсивным выделением газов в жидкий металл при выгорании связок в сталеразливочных агрегатах.

Источники информации

1. Пат. Яп. 62-132767,1985, Харима Тайка рэнга к.к. РЖХ 16/86.

2. Патент RU №2108991 от 24.02.1997 “Магнезиально-углеродистый огнеупор”.

3. Огнеупоры и техническая керамика, 1999, №6, стр. 4-12.

4. Патент США №4387173, кл. С 08 К 5/06, опубликован 07.06.1983 г. (прототип).