способ изготовления литого сталеразливочного огнеупора

Формула изобретения

1. Способ изготовления литого сталеразливочного огнеупора на основе высокоглиноземистого материала, включающий подготовку исходной литейной системы, содержащей тонкодисперсную часть из высококонцентрированной суспензии из высокоглиноземистого материала и зернистый заполнитель на основе высокоглиноземистого материала, формование методом шликерного литья в пористые формы или центробежным методом при окружной скорости вращения 2 - 2,5 м/с на начальном этапе с повышением ее до 6 - 8 м/с на конечном этапе с последующей сушкой и термообработкой, отличающийся тем, что используют формовочную систему с влажностью 7 - 9%, состоящую из высокоглиноземистого материала с содержанием 60 - 90% Al₂O₃ и содержащую 20 - 45% частиц с диаметром менее 5 мкм, и зернистый заполнитель, состоящий из высокоглиноземистого материала с размером частиц 0,1 - 5 мм и карбида кремния с размером частиц 0,05 - 0,5 мм, при следующем соотношении компонентов на сухое вещество, мас.%:

Тонкодисперсная часть - 50 - 60

Заполнитель - 40 - 50

при следующем соотношении компонентов в заполнителе, мас.%:

Высокоглиноземный материал - 50 - 70

Карбид кремния - 30 - 50

а термообработку проводят при 1000 - 1250^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в исходную формовочную систему посредством слива от центробежного литья кварцевой керамики вводят высокодисперсное кварцевое стекло с размером частиц менее 5 мкм в количестве 10 - 20% на тонкодисперсную часть по сухому веществу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству огнеупоров для непрерывной разливки стали с использованием погружных сталеразливочных стаканов, а также стаканов дозаторов (на тракте промежуточный ковш - кристаллизатор) или теплозащитных труб (на тракте сталеразливочный ковш - промежуточный ковш).

Для рассматриваемой цели в России наибольшее применение находят кварцевые огнеупоры - на основе плавленого кварца [1, с.437]. Однако применительно к разливке стали с повышенным (более 0,8 - 1,0%) содержанием марганца кварцевые стаканы характеризуются пониженной стойкостью.

По отношению к марганцовистым сталям значительно более устойчивыми являются корундографитовые огнеупоры [1, с.437], которые особенного широко применяются в зарубежной металлургии, в частности в Японии [2]. Однако как производимые за рубежом, так и отечественные корундографитовые огнеупоры характеризуются существенными эксплуатационными недостатками - низкими термостойкостью и шлакоустойчивостью, а их рабочий канал зарастает при службе [1, 2] . Кроме того, производство этих огнеупоров связано с применением дорогостоящих изостатических прессов, сложной и дорогостоящей прессоснастки, с глазурованием и с высокотемпературным обжигом в специальных средах.

Целью настоящего изобретения является разработка способа изготовления сталеразливочного огнеупора, который бы одновременно характеризовался как повышенной термостойкостью, так и химической стойкостью при разливке сталей всех химических составов, а производство - без дорогостоящего и сложного оборудования.

Поставленная цель достигается как выбором нового состава исходного материала, так и технологией получения из него огнеупорных изделий. Известен способ изготовления сталеразливочных огнеупоров из высококонцентрированных керамических суспензий на основе высокоглиноземистого материала и заполнителя [3, с.41 - 43, 169 - 170, 249 - 250]. В соответствии с аналогом базовым материалом (или системой) для получения изделий является высококонцентрированная керамическая суспензия (влажность 11 - 14%) на основе высокоглиноземистого материала с содержанием 60 - 90% Al₂O₃ и полидисперсным зерновым составом при содержании в нем частиц с диаметром менее 5 мкм в диапазоне 20 - 45%. При получении исходных суспензий вводят разжижающие добавки и соблюдают основные принципы, необходимые при получении ВКВС [3]. Для создания термостойкой структуры материала в состав формовочной смеси вводят зернистый заполнитель на основе высокоглиноземистого материала (плавленый или спеченный муллит, шамот высокоглиноземистого состава) с размером частиц 0,1 - 5,0 мм и карбида кремния с размером частиц 0,05 - 0,5 мм. Общее содержание указанного заполнителя в массе (по сухому веществу) составляет 40 - 50%, т.е. содержание тонкодисперсной части, вводимой посредством ВКВС высокоглиноземистого состава, составляет 50 - 60%. Ввиду того, что заполнитель вводится в сухом виде, то влажность формовочной системы по сравнению с таковой для исходной суспензии понижается до 1-9%. Соотношение материалов в заполнителе составляет: высокоглиноземистый материал - 50 - 70%, карбид кремния 30 - 50%.

С учетом высокой теплопроводности SiC в составе материала он выполняет функции компонента, повышающего термостойкость изделия, а также его шлакоустойчивость.

Размер частиц заполнителя высокоглиноземистого компонента выбирают исходя из толщины формируемого изделия. Если для получения относительно тонкостенных погружных стаканов (толщина стенки 15 - 25 мм) применяют заполнитель фракции от 0,05 - 1 до 0,1 - 2 мм, то для толстостенных (50 - 80 мм) стаканов-дозаторов максимальный размер заполнителя может быть повышен до 3 - 5 мм.

Способ изготовления сталеразливочных огнеупоров предлагаемого состава состоит в следующем. Высокоглиноземистый материал подвергается мокрому помолу при соблюдении технологических параметров, позволяющих получить ВКВС. Для ускорения процесса допускается введение добавки SiO₂ в виде слива [4]. Полученная суспензия подвергается стабилизации посредством гравитационного механического перемешивания на протяжении не менее 8 - 24 часов. При этом посредством введения щелочных добавок может корректироваться значение pH суспензии. Максимальная текучесть при постоянной влажности достигается в интервале pH 9,8 - 10,4.

Заполнители в требуемом соотношении подвергаются смешиванию в смесителе (типа бетономешалки), затем при необходимости вводится слив центробежного литья и перемешивание осуществляют на протяжении 3 - 5 минут, после этого постепенно вводится суспензия и перемешивание продолжают на протяжении 5 - 10 минут.

Формование может осуществляться двумя способами: шликерным литьем в пористых (например гипсовых) формах и центробежным литьем в беспористых формах.

В зависимости от толщины формуемого изделия и влажности смеси продолжительность набора массы при шликерном литье составляет 4 - 8 часов, при центробежном 10 - 20 минут. При центробежном литье важным является скорость вращения формы, которая на первом этапе составляет 2 - 2,5 м/с, а в дальнейшем повышается до 6 - 8 м/с. После принятой продолжительности вращения форму разбирают, удаляют слив (тонкодисперсная суспензия с плотностью 1,870 - 2,0 г/см³) и после непродолжительной (5-10 мин) подсушки отливки в форме извлекаются. Полуфабрикат, полученный как шликерным, так и центробежным литьем, характеризуется после формования влажностью 4 - 6% и подвергается сушке при конечной температуре 100 - 120^oC. Высушенные изделия подвергают термообработке при конечной температуре 1000 - 1250^oC. В зависимости от исходного состава, характеристики заполнителя (наличие пор), режимов формования и термообработки материал в изделии характеризуется открытой пористостью 10 - 18%, пределом прочности при сжатии - 20 - 100 МПа. Для понижения теплопотерь и повышения термостойкости погружные сталеразливочные стаканы могут быть снабжены волокнистым теплозащитным покрытием (типа фетра).

Источники информации

1. Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огнеупорных материалов. - М.: Металлургия, 1982, 192 с.

2. Очагова И.Г. Совершенствование глиноземграфитовых погружных стаканов для УНРС в Японии //Новости черной металлургии за рубежом. 1995, N 4, c. 150-159.

3. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны. -М.: Металлургия, 1990, 272 с.

4. Пивинский Ю.Е., Литовская Т.И., Волчек И.Б. и др. Изучение центробежного литья керамики. Основные параметры и закономерности процесса // Огнеупоры, 1991, N 11, c. 2-6.