композиция для защиты электродов электродуговых печей и способ защиты электродов электродуговых печей

Формула изобретения

1. Композиция для защиты электродов электродуговых печей, включающая высокоглиноземистый продукт и ортофосфорную кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хромитопереклазовый порошок и замедлитель - сульфосалициловую кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%:

высокоглиноземистый продукт

с содержанием оксида алюминия более 40% 8,0-12,0

хромитопереклазовый порошок 30,0-36,0

сульфосалициловая кислота 0,2-0,3

ортофосфорная кислота остальное

2. Способ защиты электродов электродуговых печей от окисления путем нанесения защитного компонента на поверхность электродов, отличающийся тем, что пропитку поверхности электродов ведут при температуре 5-60°С композицией состава, вес.%:

высокоглиноземистый продукт

с содержанием оксида алюминия более 40% 8,0-12,0

хромпереклазовый порошок 30,0-36,0

сульфосалициловая кислота 0,2-0,3

ортофосфорная кислота остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к способам защиты электродов электродуговых печей.

Известна обмазка из спеченного Аl₂О ₃ или смеси его с Аl. Обмазка наносится на поверхность электродов толщиной 0,1-1,1 мм (патент Швейцарии № 579155, МПК Н05В 7/02, 1971 г.). Недостатком этой смеси является непрочность сцепления ее с нагретым электродом, что приводит к ее частичному осыпанию.

Известен способ защиты графитовых и угольных электродов от окисления путем пропитки концентрированной ортофосфорной кислотой при повышенной температуре, при этом процесс ведут при добавлении солей кальция порядка 15-35%. Недостатком этого способа и обмазки является неудовлетворительная стойкость в окислительных средах и наличие в ней паров воды, с которыми интенсивно взаимодействует образующийся при нагревании электрода карбид кальция с образованием ацетилена.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является защитная обмазка для изделий из углеродистых материалов, содержащая (мас.%): высокоглиноземистый материал 25-60; углеродистый порошок 5-6; ортофосфорная кислота - остальное. Предусмотрено использовать в качестве высокоглиноземистого материала глинозем, каолин, бокситы, а в качестве углеродистого порошка - графитовый концентрат марки ГТ-3, пыли электрофильтров производства графитовых электродов. Размер части указанных материалов не должен превышать 0,08 мм (патент РФ № 2006189, МПК Н05В 7/08, С25С 7/02, опубл. 15.01.1994 г.). Данное техническое решение взято в качестве прототипа как для предлагаемой композиции, так и способа ее применения.

Недостатком известной обмазки является использование тонкоизмельченного продукта с размером частиц не более 0,08 мм. Приготовление обмазки требует значительных затрат. Нанесение обмазки на электроды требует дополнительных операций как то приготовление поверхности электродов, нагрев в атмосфере воздуха, выдержке при температуре 1000-1200°С в течение 1 часа. Недостатком известной смеси является необходимость предварительной прокалки твердой составляющей в течение 1 часа при температуре 1200°С для удаления влаги. Нагрев электродов в процессе обмазки до температуры 1000-1200°С и обработка водяным паром в условиях прототипа предполагает наличие специальной установки для нанесения покрытия - является высокозатратным мероприятием.

Задачей создания изобретения является разработка композиции и способа ее применения, не требующего дополнительных операций по приготовлению и использованию композиции, а также возможность использования в качестве компонентов обмазки материалов любого металлургического производства.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения общих с прототипом, таких как композиция для защиты электродов электродуговых речей, включающая высокоглиноземистый продукт и ортофосфорную кислоту, и отличительных существенных признаков, таких как она дополнительно содержит хромитопериклазовый порошок и замедлитель - сульфосалициловую при следующем соотношении компонентов (вес.%):

высокоглиноземистыи продукт с содержанием оксида алюминия более 40%	8,0-12,0
хромитопериклазовый порошок	30,0-36,0
сульфосалициловая кислота	0,2-0,3
ортофосфорная кислота	остальное

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных во 2-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ защиты электродов электродуговых печей от окисления путем нанесения защитного компонента на поверхность электродов, и отличительных существенных признаков, таких как пропитку поверхности электродов ведут при температуре 45-60°С композицией состава (вес.%):

высокоглиноземистыи продукт с содержанием оксида алюминия более 40%	8,0-12,0
хромитопериклазовый порошок	30,0-36,0
сульфосалициловая кислота	0,2-0,3
ортофосфорная кислота	остальное

Технический результат от вышеперечисленной совокупности признаков - упрощение процесса нанесения композиции, использования в качестве компонентов смеси отходов металлургических производств, а также экономия электродов, которая при использовании предлагаемой композиции составила 30-40%, по прототипу всего лишь 6 %.

Количественное соотношение компонентов смеси для приготовления обмазки выбрано опытным путем. Если взять высокоглиноземистый продукт (с содержанием оксида алюминия более 40%) менее 8%, то ухудшаются качественные характеристики состава, а если взять его больше 12%, то ухудшаются экономические показатели состава. Если взять хромитопериклазовый порошок меньше 30%, то ухудшаются защитные свойства обмазки, а если больше 35%, то снижается адгезионная способность композиции и прочность сцепления с поверхностью электродов. Если взять замедлитель - сульфосалициловую кислоту не в указанных выше пределах, то неоправданно увеличивается расход компонентов, ухудшаются экономические показатели состава. Если при нанесении состава взять температуру поверхности электродов ниже +5 или выше 60°С, то ухудшаются экономические показатели состава и способа его применения.

1. Характеристики исходных материалов:

1.1. Кислота ортофосфорная НзР04, ГОСТ 6552-80 или кислота ортофосфорная термическая, ГОСТ 10678-76.

1.2. Порошок хромитопериклазовый получают размолом б/у огнеупорного кирпича марок ХП, ГОСТ 5381-93, ПХСС, ГОСТ 10888-93.

Химический состав порошка:
Оксид хрома Сr2О3	7-26%
Оксид магния MgO	46-66%
Оксид кремния SiO2	менее 6%
Фракционный состав	менее 1 мм

Возможно применение порошков периклазохромитовых и хромитопериклазовых по ТУ 14-8-449-83, ТУ 14-8-596-89, ТУ 14-8-274-78, ТУ 14-8-163-75, имеющих химический состав, аналогичный составу материала кирпича марок ХП и ПХСС.

1.3. Каолин (См. Карклиш А.К. и др. Огнеупорные изделия, материалы и сырье. Справочник. - М.: Металлургия, 1991, стр.374-377).

Месторождение	Нормативная документация	Марка	Массовая доля Аl2О3, %, не менее
Кировоградское	ТУ 14-8-419-83	КК-0	44,0
КК-1	41,0
Нововоселицкое и Мурзинское	ТУ 14-8-160-75	НК (МК)-6	43,0
Обозновское Кировоградской области	ТУ 14-8-561-88	КО-0	44,0
Положское	ТУ 14-8-137-75	ПЛК-В	41,0

1.4 Шлак глиноземистый, ТУ 0798-028-00186341-2007 - продукт алюминотермической плавки феррованадия. Химический состав шлака:

Обозначение марки	Массовая доля компонентов, %
Аl2O3	СаО	SiO2	MgO	Сr2О3	V2O5	P	S
ШГЧ-60	50-75	15-25	0.2-5,0	1,0-12,0	Не более 2,0	0,3-5,0	He более 0,01	He более 1,0

Фракционный состав - менее 1 мм, получается в результате размола. Возможно применение шлака, аналогичного по содержанию Аl ₂О₃, от производства других ферросплавов с содержанием Сr₂О₃ не более 5,0% и MgO не более 12%, в соответствии с примером 1.

1.5. Кислота сульфосалициловая, 2-водная, С₇Н₆О₆S*2Н₂ О.

2. Способ получения композиции:

2.1. Первый этап.

Навеску глиноземистого материала (каолин, шлак глиноземистый растворяют при кипячении в течение двух часов в разбавленной ортофосфорной кислоте.

В результате растворения получают водный раствор дигидрофосфата алюминия Аl(Н₂РO₄)₃.

После охлаждения полученного раствора в него добавляют водный раствор сульфосалициловой кислоты и доводят водой плотность до 1,2-1,25 г/см³.

Полученный раствор в герметичной таре может храниться неограниченное время без изменения свойств.

2.1.1. Примеры дозировки компонентов при приготовлении раствора:

Пример 1

Кислота ортофосфорная	550 мл
Вода	250 мл
Шлак глиноземистый	60-70 г
Кислота сульфосалициловая	3 г
Вода для доведения плотности	в зависимости от массы, испарившейся при кипячении

Пример 2

Кислота ортофосфорная	500 мл
Вода	250 мл
Каолин	120-150 г
Кислота сульфосалициловая	3 г
Вода для доведения плотности	в зависимости от испарившейся при кипячении массы

2.2. Второй этап.

В полученный раствор дигидрофосфата алюминия добавляют хромитопериклазовый или периклазохромитовый порошок при непрерывном помешивании в расчете 37-45 г на 100 мл раствора. Перемешивание продолжают до получения консистенции жидкой кашицы.

Полученную композицию согласно примеру 1 (примеры составов приведены в таблице) посредством пульверизации, погружением или кистью наносят на поверхность электродов, температура которой должна быть не более +60°С, и выдерживают на воздухе. При выдержке композиция проникает в поры электродов и ее большая часть, затвердевая в виде пленки толщиной 0,2-0,5 мм, покрывает электрод.

При испытании способа мастика наносилась на поверхность электрода мочальной кистью. Окрашиванию мастикой подвергалась поверхность верхней части электрода на высоту около 150 мм выше стыка и поверхность нижней части электрода на высоту около 300 мм ниже стыка (критическое сечение, ограничивающее срок эксплуатации электрода). Одно-двукратная покраска позволила получить 30-40% экономии электродов.

3. Защитные свойства мастики обеспечиваются закрытием открытых пор материала электрода и созданием прочной огнеупорной корочки на поверхности электрода при затвердевании мастики, которая препятствует проникновению кислорода атмосферы к материалу электрода. Приготовленная мастика должна быть израсходована в течение не более чем 30 минут.

Таким образом, предлагаемая процедура нанесения обмазки, по сравнению с прототипом, не требует подготовки поверхности электродов и жесткого контроля температуры.

Компоненты	Примеры составов (вес.%)
1	2	3	Прототип патент № 2006189
Высокоглиноземистый продукт с содержанием оксида алюминия более 40%	8	10	12	42,5
Хромитопериклазовый порошок	30	33	36
Сульфосалициловая кислота	0,2	0,25	0,3	-
Ортофосфорная кислота	61,8	56,75	51,7	52
Углеродистый порошок	-	-	-	5,5

Предлагаемые композиции и способ ее применения реализованы на ОАО «Чусовской металлургический завод» и могут найти применение на любом металлургическом производстве в электродуговых печах.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.