ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2114799

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИКЛАЗОУГЛЕРОДИСТЫХ ОГНЕУПОРОВ

Имя изобретателя: Кабаргин С.Л.; Кузнецов Г.И.; Энтин В.И.; Карась Г.Е.; Шапиро Е.Я.; Родгольц Ю.С.; Аксельрод Л.М. 
Имя патентообладателя: Акционерное общество открытого типа "Санкт-Петербургский институт огнеупоров"
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1997.10.03

Изобретение относится к огнеупорной промышленности. Предложенный способ позволяет снизить пожаровзрывоопасность процесса, упростить его и повысить прочность периклазоуглеродистых огнеупоров за счет предварительного приготовления тонкодисперсной составляющей, содержащей тонкомолотый периклазосодержащий материал, порошкообразное фенольное связующее и антиоксидант в соотношении (65 - 75) :(15 - 20):(10 - 15) при следующей последовательности дальнейших действий: сначала смешивают периклазосодержащий материал фр. 3 - 1 мм с жидким связующим, затем с периклазосодержащим материалом фр. 1 - 0 мм и углеродистым компонентом, после чего в полученную смесь вводят тонкодисперсную составляющую.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к способам производства углеродсодержащих огнеупоров, используемых для футеровки высокотемпературных агрегатов, преимущественно конвертеров, электроплавильных печей и агрегатов внепечной обработки стали.

В состав шихты периклазоуглеродистых огнеупоров входят антиоксидант, повышающий срок службы огнеупоров за счет сохранения углерода при высоких температурах, и твердое фенольное связующее (СФП), обеспечивающее прочность изделий после формования и термообработки. Большинство антиоксидантов и твердых фенольных связующих являются пожаровзрывоопасными материалами с нижними концентрационными пределами взрываемости ниже 65 г/м. Поэтому при работе с этими материалами должны применяться специальные меры по предотвращению образования взрывоопасных концентраций, в первую очередь в системах аспирации.

Известен способ изготовления углеродсодержащих огнеупоров периклазового состава, согласно которому в смеситель при непрерывном перемешивании последовательно подают периклаз фр. 3-1 мм и одновременно 2/3 жидкой связки, затем периклазовый порошок фр. 1-0 мм совместно с графитом, оставшуюся часть жидкой связки, тонкодисперсную смесь совместного помола периклазового порошка с антиоксидантом, после чего вводят фенольное порошкообразное связующее (Изменение к разделу "Производство периклазоуглеродистых огнеупоров ТИ 200-0-45-95 Комбината "Магнезит").

Недостаток способа состоит в том, что он не предусматривает пассивирование (флегматизацию) периклазового связующего инертным материалом на начальной стадии технологического процесса, в результате чего конструктивное оформление последнего от растаривания СФП и до введения его в состав массы должно предусматривать взрывобезопасное исполнение с использованием защитных газовых сред.

При совместном измельчении периклазового порошка с алюминийсодержащим антиоксидантом не обеспечивается надежное пассивирование последнего, так как при помоле антиоксиданта даже в среде инертной добавки существует вероятность образования аэровзвесей с взрывоопасной концентрацией частиц и одновременно появления источников зажигания. Реакционная способность указанного антиоксиданта возрастает также из-за повышения энергетического уровня и сорбционных свойств поверхности частиц при их измельчении. Кроме того, из-за низкого содержания в шихте изделий порошкообразной смолы (до 3,5 мас.%) при перемешивании ее одновременно со всеми зернистыми и дисперсными компонентами сырьевой смеси, а также с жидким связующим практически невозможно добиться гомогенности смеси. В результате неравномерного распределения порошкообразной связки на поверхности зерен всех компонентов снижается прочность при сжатии изделий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления периклазоуглеродсодержащих огнеупоров, предусматривающий перемешивание тонкомолотого периклаза с предварительно изготовленной смесью 1 кг алюминийсодержащего антиоксиданта и 0,22-0,75 кг этиленгликоля с последующим смешиванием в отдельном смесителе полученной тонкодисперсной смеси с периклазовым порошком фр. 3-1 и 1-0 мм, графитом, связующим фенольным порошкообразным и жидким связующим (Авт.свид. СССР N 1574576, кл. С 04 В 35/04, 1987).

Данный способ также не обеспечивает взрывобезопасность процесса, поскольку предполагает пассивирование только одного из пожаровзрывоопасных компонентов - антиоксиданта. Он сложен в конструктивном оформлении, так как предполагает применение трех смесительных агрегатов: для изготовления смеси антиоксиданта с этиленгликолем; для перемешивания этой смеси с тонкомолотым периклазовым порошком; для изготовления массы. Способ нетехнологичен, поскольку смесь 0,22-0,75 кг этиленгликоля и 1 кг антиоксиданта практически нетранспортабельна и плохо смешивается с тонкомолотым периклазовым порошком. При его реализации не достигается равномерное распределение твердого связующего по всему объему массы.

Задача изобретения - снижение пожаровзрывоопасности процесса, его упрощение и повышение прочности периклазоуглеродистых огнеупоров.

Это достигается тем, что порошкообразное фенольное связующее и антиоксидант непосредственно после растаривания совместно перемешивают в отдельном герметичном смесителе с тонкомолотым периклазосодержащим порошком в соотношении (15-20): (10-15): (65-75) и полученную смесь при изготовлении массы перемешивают с зернистым периклазосодержащим материалом, углеродсодержащим веществом и жидкой связкой. Предельные значения компонентов в смеси ограничивается областью составов, имеющих практическое применение.

Одновременное пассивирование антиоксиданта и твердой фенольной связки непосредственно после их растаривания упрощает конструктивное оформление процесса, повышает его пожаровзрывобезопасность и гомогенность смеси и в результате этого прочность изделий. Способ не предусматривает измельчение пожаровзрывоопасных компонентов, что позволяет обеспечить эффективное их пассивирование за счет перемешивания в смесителе с инертной добавкой без применения жидкого связующего (этиленгликоля). Тем самым дополнительно упрощается процесс пассивирования, повышается его технологичность.

Для изготовления огнеупорного материала по предложенному способу можно использовать в качестве магнезиального компонента плавленный или спеченный периклазовый порошок, плавленую или спеченную алюмомагнезиальную шпинель и т. п., в качестве углеродсодержащего вещества - графит, пек, сажу, кокс и т. п. , в качестве антиоксиданта - металлический алюминий, металлический кремний, сплавы Al-Si, Al-Mg, борсодержащие соединения и т.п., в качестве твердой смолы - связующее фенольное порошкообразное, в качестве жидкой связки - синтетические фенолформальдегидные смолы, каменноугольную смолу, этиленгликоль и т.п.

Ниже приведены примеры осуществления способа, в которых составы шихт соответствуют принятым для изготовления периклазоуглеродистых изделий на комбинате "Магнезит".

Пример 1. Массу, содержащую 48 мас.% плавленого периклазового порошка фр. 3-1 мм, 18 мас.% плавленого периклазового порошка фр. 1-0 мм, 21 мас.% тонкодисперсной (фр. мельче 0,063 мм) смеси плавленого периклазового порошка с металлическим алюминием и связующим фенольным порошкообразным, 13 мас.% графита и 1,5 мас.% (сверх 100%) этиленгликоля готовили следующим образом. Первоначально в вибромельнице измельчали плавленый периклаз фр. 1-0 мм до крупности зерна мельче 0,063 мм. Взвешивали 70 мас.% полученного порошка, 17,5 мас.% связующего фенольного порошкообразного и 12,5 мас.% алюминиевого антиоксиданта и перемешивали в течение 10 мин в лопастной мешалке периодического действия. Перемешивание всех компонентов огнеупорного материала производили в бегунковом смесителе, куда в количествах, соответствующих составу шихты, загружали плавленый периклаз фр. 3-1 мм, заливали этиленгликоль, перемешивали в течение 4,5 мин, вводили плавленый периклаз фр. 1-0 мм и одновременно графит, перемешивали 5 мин, после чего подавали тонкодисперсную смесь плавленого периклазового порошка с антиоксидантом и СФП и окончательно перемешивали все компоненты в течение 6 мин. Готовая масса была однородна, сыпуча, не образовывала коржей, не схватывалась при хранении, не налипала на оборудование, обладала хорошими реологическими свойствами.

Из приготовленной массы на гидравлическом прессе под давлением 100 Н/мм2 формовали образцы и термообрабатывали в муфельной печи при 200oС. На образцах определяли предел прочности при сжатии при комнатной температуре и прочность при изгибе в нейтральной среде при 1400oС.

Пример 2. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 2 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1.

Пример 3. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 3 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1.

Пример 4. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 4 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1.

Пример 5. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 5 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1.

Пример 6. Для изготовления огнеупорного материала принята шихта 6 (табл. 1). Последовательность изготовления массы, формование изделий и их термообработка, как в примере 1.

Пример 7.(прототип). Для изготовления огнеупорного материала по известному способу принята шихта 7. Способ осуществляли следующим образом. Готовили смесь металлического алюминия с этиленгликолем. Для этого в смеситель периодического действия загружали антиоксидант и этиленгликоль из расчета на 1 кг антиоксиданта 0,5 кг этиленгликоля и перемешивали в течение 5 мин до образования однородной массы. В вибромельнице измельчали плавленый периклаз фр. 1-0 мм до крупности зерна мельче 0,063 мм. В лопастной мешалке в течение 10 мин смешивали тонкомолотый периклаз с предварительно приготовленной смесью, взятыми из расчета 0,5 кг смеси (4,8 мас.%) на 10 кг (95,2 мас.%) тонкомолотого порошка. Перемешивание всех компонентов шихты производили в бегунковом смесителе, куда в количествах, соответствующих составу шихты, загружали первоначально плавленый периклаз фр. 3-1 мм и жидкий бакелит, перемешивали в течение 4,5 мин, затем засыпали плавленый периклаз одновременно с графитом, перемешивали 5 мин, после этого вводили предварительно подготовленную смесь тонкомолотого периклаза с антиоксидантом и этиленгликолем, перемешивали 4 мин, в конце замеса подавали порошкообразное связующее и окончательно перемешивали в течение 6 мин. Формование изделий и их термообработку производили, как в примере 1. Значения нижних концентрационных пределов распространения пламени (НКПР) и категории помещений приведены в табл.2, а прочностные характеристики полученных огнеупоров в табл.3.

Из табл. 2 следует, что предлагаемый способ обеспечивает подачу СФП в смеситель для приготовления массы в составе взрывобезопасной смеси (НКПР более 65 г/м), в то время как по прототипу транспортирование и дозирование его в указанный смеситель требует взрывобезопасного исполнения. Таким образом, предлагаемый способ позволяет перевести производственные помещения по всему тракту подачи СФП из категории Б в категорию В.

Данные табл.3 показывают, что периклазоуглеродистые огнеупоры, изготовленные предложенным способом, превосходят периклазоуглеродистые огнеупоры, изготовленные известным способом по пределу прочности при сжатии при комнатной температуре и изгибе при 1400oС.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ изготовления периклазоуглеродистых огнеупоров, содержащих связующее фенольное порошкообразное, путем смешивания периклазосодержащего материала фракции 3 - 1 мм с жидким связующим, затем с периклазосодержащим материалом фракции 1 - 0 мм и углеродистым компонентом, введения в полученную смесь тонкодисперсной составляющей, содержащей антиоксидант, и окончательного перемешивания всех компонентов, отличающийся тем, что тонкодисперсную составляющую приготавливают путем предварительного смешивания тонкомолотого периклазосодержащего материала одновременно со связующим фенольным порошкообразным и антиоксидантом в соотношении (65 - 75) : (15 - 20) : (10 - 15).

Версия для печати


вверх