ПЛАСТИЧНАЯ ОГНЕУПОРНАЯ МАССА
PLASTIC FIREPROOF MASS

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к получению пластичных огнеупорных масс для временного закрытия фурменных отверстий доменных печей при замене дутьевых фурм.
Известны пластичные огнеупорные массы, содержащие огнеупорный заполнитель, огнеупорную глину и пластификатор, например, изобретения по а.с. СССР №532589, С04В 35/10, 1976 [1]; №414235, С04В 35/68, 1974 г. [2]; патенту РФ №2235081, С04В 35/16, 35/66, 2004 [3].
По совокупности общих существенных признаков наиболее близкой к патентуемой является пластичная огнеупорная масса по патенту РФ №2235081, С04В 35/16, 35/66, 2004 [3].
Она включает, мас.%: 10,0-15,0 огнеупорную глину, 0,3-0,7 ПАВ (сульфонат), 0,2-0,5 карбоксиметилцеллюлозу, 1,0-3,0 пластификатор (смесь ароматических и алифатических углеводородов), огнеупорный заполнитель (обожженный боксит) - остальное.
Недостатками данной массы являются низкая пластичность, малый срок живучести, спекание в прочный черепок и усадка в процессе службы.
Огнеупорная масса для закрытия фурменных отверстий доменных печей должна обладать повышенной пластичностью для удобства ручной набивки, минимальной усадкой для обеспечения герметичности фурменного отверстия, иметь небольшую механическую прочность для легкого вскрытия отверстия при замене дутьевой фурмы (выдавливания пробки во внутреннее пространство доменной печи) и длительную живучесть.
Задачей настоящего изобретения является создание огнеупорной массы повышенной пластичности, с умеренным спеканием, минимальной усадкой, длительным сроком годности.
Технический результат состоит в снижении усадки и механической прочности, повышении пластичности и живучести огнеупорной массы.
Для достижения этого, согласно формулы изобретения, огнеупорная масса дополнительно содержит смесь новолачной и резольной фенольных смол и этиленгликоля в соотношении, мас.%: 65-70 фенольная смола новолачная, 3-5 фенольная смола резольная, 27-30 этиленгликоль, в качестве огнеупорного заполнителя содержит измельченный бой динасовых огнеупоров и в качестве ПАВ - алкилбензосульфонат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.,%: 7,0-8,0 указанная смесь фенольных смол и этиленгликоля, 1,0-1,5 алкилбензосульфонат натрия, 3,0-5,0 пластификатор, 8,0-15,0 огнеупорная глина, указанный огнеупорный заполнитель - остальное.
Сущность изобретения состоит в том, что смесь новолачной и резольной фенольной смол регулирует процесс твердения, спекания и механическую прочность, динасовый заполнитель обеспечивает объемопостоянство огнеупорной массы, алкилбензосульфонат натрия в комплексе с пластификатором придают ей повышенную пластичность и живучесть. Скорость твердения пластичной огнеупорной массы и оптимальная механическая прочность устанавливаются количеством резольной смолы (3-5 мас.%), играющей роль отвердителя новолачной смолы. Этиленгликоль служит растворителем новолачной фенольной смолы.
Введение вышеуказанной смеси фенольных смол менее 7 мас.% не обеспечивает необходимой механической прочности пробки из пластичной огнеупорной массы, а введение ее более 8 мас.% снижает живучесть массы вследствие ее быстрого твердения и значительно ухудшает спекание.
Алкилбензосульфонат натрия - анионоактивный ПАВ, обладая повышенной адсорбционной активностью, эффективно снижает поверхностное натяжение на границе раздела фаз и в комплексе с мало испаряемым пластификатором обеспечивает необходимую пластичность и живучесть огнеупорной массы.
Введение в огнеупорную массу алкилбензосульфоната натрия и пластификатора менее заявленного минимума (1,0 и 3 мас.% соответственно) недостаточно для обеспечения высокой пластичности и живучести, а введение их более заявленного максимального предела (1,5 и 5 мас.%) придает массе излишнюю вязкость, затрудняющую технологические операции ее приготовления.
Примеры составов огнеупорной массы указаны в таблице 1.
Применяемые материалы: фенольная смола новолачного типа марки СФН-1 (ТУ 2221-354-00203447-98), фенольная смола резольного типа марки БЖ-1 (ГОСТ 4559-78), огнеупорная глина марки НУ-2 (ТУ 14-8-336-80), алкилбензосульфонат натрия (требования по контракту), пластификатор - масло ПН-6ш (ТУ 38.1011217-89), бой динасовых огнеупоров фракции 3-0 мм (измельченный брак динасовых изделий по отбитостям и трещинам).
Для получения огнеупорной массы использовали указанные компоненты в количествах, приведенных в формуле изобретения.
Компоненты дозировали, загружали в смеситель и смешивали поэтапно: сначала измельченный бой динасовых огнеупоров, огнеупорную глину и ПАВ в сухом состоянии, затем увлажняли до влажности 3-4 мас.%, вводили пластификатор, перемешивали, добавляли предварительно подготовленную смесь новолачной и резольной фенольных смол, с этиленгликолем, массу перемешивали. Готовую пластичную огнеупорную массу выгружали из смесителя и пропускали через ленточный пресс. Брикеты нарезанного бруса расфасовывали в полиэтиленовую пленку.
Свойства огнеупорной массы приведены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, патентуемая масса обладает большей пластичностью и повышенной живучестью, меньшими механической прочностью и усадкой против прототипа.
Дополнительным преимуществом данной массы является ее низкая себестоимость вследствие использования дешевого огнеупорного заполнителя.
Определение показателей свойств огнеупорной массы проводили:
- предел прочности при сжатии по ГОСТ 4071.1-94;
- остаточные изменения размеров при нагреве по ГОСТ 5402.1-2000;
- коэффициент пластичности определяли по методике МВИ 202-39-01, основанной на измерении изменения высоты образца после приложения нагрузки при 25°С;
- предел живучести массы определяли по моменту снижения пластичности ниже нормативного значения.
Таким образом, создана малоусадочная высокопластичная огнеупорная масса, обеспечивающая закрытие фурменных отверстий доменной печи и имеющая длительный срок годности, что подтвердили результаты промышленных испытаний.
Источники информации.
1. А.с. СССР №532589, С04В 35/10, 1976 [1].
2. А.с. СССР №414235, С04В 35/68, 1974 г. [2].
3. Патент РФ №№2235081, С04В 35/16, 35/66, 2004 [3].
Таблица 1
Составы пластичной огнеупорной массы
Компоненты массы
Заявляемый состав
Известный состав
Содержание, мас.%
1
2
3
4
Смесь фенольных смол и этиленгликоля (мас.%: 68 фенольная смола новолачная, 4 фенольная смола резольная, 28 этиленгликоль)
7
8
8
-
Огнеупорная глина НУ-2
8
10
14
12,0
Алкилбензосульфонат натрия
1
1
1
-
Огнеупорный заполнитель фр.3-0 мм:
динасовый бой
79
77
74
-
обожженный боксит
-
-
-
85,2
Пластификатор (смесь ароматических и алифатических углеводородов)
5
4
3
2,0
Сульфонат
-
-
-
0,5
Карбоксиметилцеллюлоза
0,3
Таблица 2
Свойства пластичной огнеупорной массы
Показатели
Заявляемый состав
Известный состав
1
2
3
4
Предел прочности при сжатии (после термообработки образцов при 1000°С), МПа
7
10
12
21,0
Остаточные изменения размеров при нагреве (усадка), %
0,2
0,2
0,2
0,28
Коэффициент пластичности, %
60
50
40
27,5
Живучесть, месяцев
6
6
6
2