RU2347765C1 - Refractory mixture for lining thermal generating units - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: present invention pertains to production of compounds, used for lining thermal generating units, for example induction furnaces. The refractory mixture for lining thermal generating units contains boric acid, chrome oxide, electrocorundum, and magnesite, with the following ratio of components, in wt %: boric acid - 0.05-2.0; chrome oxide -1.0-10.0; electrocorundum - 40.0-95.0; magnesite - 3.5-48.0.

EFFECT: increased heat resistance and creation of a refractory mixture resistant to breaking down.

2 ex

Description

Изобретение относится к производству составов, применяемых для футеровки тепловых агрегатов, например индукционных печей.The invention relates to the production of compositions used for lining thermal units, such as induction furnaces.

Известна огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов, выбранная в качестве прототипа, включающая борную кислоту, оксид хрома, электрокорунд. В качестве электрокорунда используют муллитокорундовый мертель. Кроме того, дополнительно включают силикат натрия. Соотношение компонентов, мас.%: борная кислота 2-3; оксид хрома 0,5-1,5; силикат натрия 2-3; муллитокорундовый мертель 15-25 (патент РФ №2011647).Known refractory mass for lining thermal units, selected as a prototype, including boric acid, chromium oxide, electrocorundum. As electrocorundum, mullite-corundum mortar is used. In addition, sodium silicate is further included. The ratio of components, wt.%: Boric acid 2-3; chromium oxide 0.5-1.5; sodium silicate 2-3; mullite-corundum mortar 15-25 (RF patent No. 20111647).

Огнеупорная масса данного состава применяется ограниченно для футеровки индукционных печей, так как наблюдается пропитка его расплавленным металлом и шлаком, что приводит к разрушению футеровки.The refractory mass of this composition is used to a limited extent for the lining of induction furnaces, since it is impregnated with molten metal and slag, which leads to the destruction of the lining.

Задачей предлагаемого изобретения является создание огнеупорной массы для надежной футеровки тепловых агрегатов.The objective of the invention is the creation of a refractory mass for reliable lining of thermal units.

Технический результат достигается за счет того, что огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов, включающая борную кислоту, оксид хрома, электрокорунд, согласно изобретению, дополнительно вводят магнезит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved due to the fact that the refractory mass for lining of thermal units, including boric acid, chromium oxide, electrocorundum, according to the invention, magnesite is additionally introduced, in the following ratio of components, wt.%:

Борная кислотаBoric acid 0,05-2,00.05-2.0 Оксид хромаChromium oxide 1,0-10,01.0-10.0 ЭлектрокорундElectrocorundum 40,0-95,040.0-95.0 МагнезитMagnesite 3,5-48,03,5-48,0

Введение в данный состав магнезита приводит к образованию шпинели, при этом получаемая огнеупорная масса при нанесении на футеровку тепловых агрегатов выдерживает большие термические нагрузки с перепадами температур. Причем введение меньше 3,5 мас.% приводит к тому, что огнеупорная масса плохо выдерживает термические нагрузки. А введение больше 48,0 мас.% приводит к загущению шлака при плавке, особенно нержавеющих сталей.The introduction of magnesite into this composition leads to the formation of spinel, and the resulting refractory mass, when applied to the lining of thermal units, can withstand large thermal loads with temperature extremes. Moreover, the introduction of less than 3.5 wt.% Leads to the fact that the refractory mass does not withstand thermal loads. And the introduction of more than 48.0 wt.% Leads to thickening of the slag during smelting, especially stainless steels.

Электрокорунд вводят в состав как наполнитель для повышения огнеупорности, стойкости к кислотам и щелочам. Электрокорунд это нейтральный окисел, который может работать как при кислом процессе плавки, так и при основном. Введение электрокорунда меньше 40,0 мас.% приводит к загущению шлака при выплавке и потере нейтральных свойств огнеупорной массы. Введение электрокорунда больше 95,0 мас.% приводит к тому, что количество остальных составляющих будет меньше их минимального предела и это приведет к уменьшению термостойкости предлагаемой массы.Electrocorundum is introduced into the composition as a filler to increase refractoriness, resistance to acids and alkalis. Electrocorundum is a neutral oxide that can work both in the acidic smelting process and in the main. The introduction of alumina less than 40.0 wt.% Leads to thickening of the slag during smelting and loss of neutral properties of the refractory mass. The introduction of electrocorundum more than 95.0 wt.% Leads to the fact that the number of other components will be less than their minimum limit and this will lead to a decrease in heat resistance of the proposed mass.

Добавка оксида хрома дает возможность проведения высокотемпературного спекания выше 1550°С. Оптимальное соотношение оксида хрома от 1,0 до 10,0 мас.%. Причем соотношение меньше 1,0 не дает качественного сплошного спека футеровки, а больше 10,0 - футеровка будет быстро изнашиваться, т.к. часть хрома будет переходить в металл при плавке.The addition of chromium oxide makes it possible to conduct high-temperature sintering above 1550 ° C. The optimum ratio of chromium oxide is from 1.0 to 10.0 wt.%. Moreover, a ratio of less than 1.0 does not give a high-quality continuous specimen of the lining, and more than 10.0, the lining will quickly wear out, because part of the chromium will pass into the metal during melting.

Важным компонентом в данном составе является борная кислота. Для набивки индукционных печей глубина спекания футеровки, контактируемой с жидким расплавом, должна быть не более 10 мм. Предлагаемое количественное соотношение борной кислоты и дает такую величину спекаемого слоя. Меньшее соотношение не дает сплошного поверхностного спекания, а при большем соотношении будет падать температура плавления огнеупорной массы, что приводит к образованию сплошного спека, а это может привести к образованию сквозной трещины в набивной массе.An important component in this composition is boric acid. For stuffing induction furnaces, the depth of sintering of the lining in contact with the liquid melt should be no more than 10 mm. The proposed quantitative ratio of boric acid gives such a size of the sinter layer. A smaller ratio does not give continuous surface sintering, and with a larger ratio the melting temperature of the refractory mass will drop, which leads to the formation of a continuous cake, and this can lead to the formation of a through crack in the packed mass.

Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому изобретение соответствует критерию «новизна».The above distinguishing features are new in comparison with the prototype, so the invention meets the criterion of "novelty."

Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».Patent studies have shown that in the studied prior art there are no similar technical solutions, i.e. The claimed technical solution does not follow explicitly from the studied prior art and, thus, meets the criterion of "inventive step".

Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».This technical solution can be reproduced industrially, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability".

Обоснование параметров заявляемого способа приведено в примерах 1 и 2.The rationale for the parameters of the proposed method is shown in examples 1 and 2.

Указанные материалы в определенном соотношении в зависимости от условий использования перемешиваются в сухом виде в смесителе. При плавке огнеупорной массы глубина спекания футеровки на контакте металл-футеровка должна быть 10 мм. Большая глубина спекания нецелесообразна.These materials in a certain ratio, depending on the conditions of use, are mixed dry in a mixer. When melting the refractory mass, the depth of sintering of the lining at the metal-lining contact should be 10 mm. Large sintering depth is impractical.

Пример 1. Содержание в исходной смеси борной кислоты 0,05% и электрокорунда 95,0% (минимальное содержание борной кислоты и максимальное содержание электрокорунда). При этом содержание оксида хрома 1,45%, магнезита 3,5%. В результате смешивания получают огнеупорную массу универсального состава, удовлетворяющую всем необходимым требованиям для любой плавки. При набивке данного состава огнеупорной массы на стенки тепловых агрегатов получают футеровку, обладающую прочностью на сжатие 45-120 н/мм², прочностью на изгиб 20-40 н/мм². Наружный спеченный слой составляет 10 мм, что является оптимальной величиной. Термостойкость составляет 16-30 циклов водяных теплосмен (1000°С - вода).Example 1. The content in the initial mixture of boric acid 0.05% and electrocorundum 95.0% (minimum content of boric acid and maximum content of electrocorundum). The content of chromium oxide is 1.45%, magnesite 3.5%. As a result of mixing, a refractory mass of universal composition is obtained that meets all the necessary requirements for any heat. When stuffing this composition of the refractory mass onto the walls of the thermal units, a lining is obtained having a compressive strength of 45-120 n / mm ² and a bending strength of 20-40 n / mm ² . The outer sintered layer is 10 mm, which is the optimal value. Heat resistance is 16-30 cycles of water heat transfer (1000 ° C - water).

Пример 2. Содержание борной кислоты 2,0% и электрокорунда 40,0% (максимальное содержание борной кислоты и минимальное содержание электрокорунда). Содержание оксида хрома 10,0% и магнезита 48,0%. В результате получают состав, удовлетворяющий всем необходимым требованиям для высокотемпературных плавок. При набивке тепловых агрегатов получают футеровку, обладающую прочностью на сжатие 45-120 н/мм², прочностью на изгиб 20-40 н/мм². Наружный спеченный слой составляет 10 мм, что является оптимальной величиной. Термостойкость составляет 16-30 циклов водяных теплосмен (1000°С - вода).Example 2. The content of boric acid 2.0% and electrocorundum 40.0% (maximum content of boric acid and minimum content of electrocorundum). The content of chromium oxide is 10.0% and magnesite is 48.0%. The result is a composition that meets all the necessary requirements for high-temperature melting. When stuffing thermal units, a lining is obtained having a compressive strength of 45-120 n / mm ² and a flexural strength of 20-40 n / mm ² . The outer sintered layer is 10 mm, which is the optimal value. Heat resistance is 16-30 cycles of water heat transfer (1000 ° C - water).

Футеровка, изготовленная из шихты предлагаемого состава, была испытана в реальных условиях эксплуатации при выплавке стали в индукционных печах. Результаты испытаний показали, что футеровка предлагаемого состава выдержала до 250 плавок.A lining made from a charge of the proposed composition was tested under actual operating conditions during steelmaking in induction furnaces. The test results showed that the lining of the proposed composition withstood up to 250 heats.

Claims (1)

Огнеупорная масса для футеровки тепловых агрегатов, включающая борную кислоту, оксид хрома, электрокорунд, отличающаяся тем, что дополнительно вводят магнезит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Борная кислота 0,05-2,0 Оксид хрома 1,0-10,0 Электрокорунд 40,0-95,0 Магнезит 3,5-48,0 Refractory mass for lining of thermal units, including boric acid, chromium oxide, electrocorundum, characterized in that magnesite is additionally introduced in the following ratio of components, wt.%:
Boric acid 0.05-2.0 Chromium oxide 1.0-10.0 Electrocorundum 40.0-95.0 Magnesite 3,5-48,0