КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДОВ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ И СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДОВ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ
COMPOSITION FOR PREPARING ELECTRODES OF ELECTRIC ARC FURNACES AND METHOD OF PROTECTING ELECTRODES OF ELECTRIC ARC FURNACES

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к способам защиты электродов электродуговых печей.
2
3
Известна обмазка из спеченного АlО 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 Сr<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
7-26%
Оксид магния MgO
46-66%
Оксид кремния SiO<sub>2</sub>
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 Аl<sub>2</sub>О<sub>3</sub>, %, 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, %
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
СаО
SiO<sub>2</sub>
MgO
Сr<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
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
2
3
2
3
Фракционный состав - менее 1 мм, получается в результате размола. Возможно применение шлака, аналогичного по содержанию АlО, от производства других ферросплавов с содержанием СrО не более 5,0% и MgO не более 12%, в соответствии с примером 1.
7
6
6
2
1.5. Кислота сульфосалициловая, 2-водная, СНОS*2НО.
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.
2
4
3
В результате растворения получают водный раствор дигидрофосфата алюминия Аl(НРO).
3
После охлаждения полученного раствора в него добавляют водный раствор сульфосалициловой кислоты и доводят водой плотность до 1,2-1,25 г/см.
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.