ДИНАСОВЫЙ ЛЕГКОВЕСНЫЙ ОГНЕУПОР
SILICA LIGHTWEIGHT REFRACTORY

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству легковесных огнеупорных изделий для футеровки тепловых агрегатов.
Известны динасовые леговесные огнеупорные изделия, полученные из массы, содержащей кварцитовый заполнитель, порообразующую добавку, минерализатор и связующее, например, из монографии М.С.Кайнарского «Динас», М., 1961, с.254-269 [1], учебника К.К.Стрелов и др. «Технология огнеупоров», Москва, Металлургия, 1988 с.345 [2], справочника под редакцией Д.И.Гавриша «Огнеупорное производство», том 1, Москва, Металлургия, 1965 с.526-528 [3].
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является динасовый легковесный огнеупор, представленный в монографии М.С.Кайнарского «Динас», М., 1961, [1], с.269 (легковесный динас с повышенной прочностью, табл.138, пример 1).
Он изготовлен из массы, содержащей, мас.%: 75 кварцит, 25 коксик, 4 минерализующую добавку в виде окиси кальция (сверх 100%), 1 лигносульфонат технический (по сухому остатку сверх 100%). Легковесный динас сформован на прессе при влажности массы 8,5-9,0 процентов.
Основными недостатками данного динасового легковесного огнеупора являются недостаточно высокие механическая прочность и пористость, ограничивающие сферу его применения.
Задачей настоящего изобретения является создание высокопористого огнеупора с повышенной механической прочностью, способного применяться не только в качестве теплоизоляции, но и в нагруженных конструкциях.
Техническим результатом патентуемого изобретения является повышение пористости огнеупора и предела прочности при сжатии.
Для достижения этого, согласно п.1 формулы изобретения, динасовый легковесный огнеупор получен из массы, содержащей кварцит, коксик, минерализатор и дополнительно микрокремнезем, а в качестве минерализатора - продукт совместного помола известняка, огнеупорной глины и конвертерного шлама в соотношении между собой в смеси, мас.%: 46-54 известняк, 30-34 огнеупорная глина, 16-20 конвертерный шлам, при следующем соотношении компонентов, мас.%: 55-70 кварцит, 30-45 коксик, 2-5 микрокремнезем (сверх 100%), 5-7 указанный минерализатор (сверх 100%).
Сущность изобретения состоит в том, что микрокремнезем, введенный в указанных количествах, придает огнеупорной массе текучесть при виброформовании, позволяет достичь равноплотности ее укладки и гомогенного распределения всех компонентов, включая выгорающую добавку, что создает в легковесном огнеупоре однородную пористую структуру. Указанный тонкомолотый минерализатор пластифицирует массу, служит связкой на стадии формования и сушки сырца и в комплексе с микрокремнеземом обеспечивает хорошее спекание черепка и высокую механическую прочность огнеупора. Кроме этого, углекислый газ, выделяющийся при разложении известняка в процессе обжига, образует дополнительные микропоры в структуре огнеупора.
Введение микрокремнезема в массу менее 2 мас.% не обеспечивает хороших реологических свойств массы, а введение его более 5 мас.% значительно усиливает спекание массы и повышает объемный вес огнеупора, не улучшая реологических свойств массы.
Введение в огнеупорную массу минерализатора в виде смеси совместного помола известняка, глины и конвертерного шлама в указанных соотношениях менее 5 мас.% уменьшает прочность огнеупора из-за недостаточного спекания массы, а введение его более 7 мас.% снижает огневые свойства.
В соответствии с п.2 формулы, кварцит имеет крупность менее 0,09 мм, коксик - менее 0,5 мм, а масса имеет влажность в пределах 15-20 мас.%.
Утоненный зерновой состав кварцита и коксика (в прототипе верхний предел размера зерен составляет 1 мм) в комплексе с микрокремнеземом и вышеуказанным тонкомолотым минерализатором обеспечивает создание в огнеупоре хорошо спеченной микропористой структуры в отличие от среднепористой в прототипе, что значительно повышает пористость и снижает объемный вес. Укрупнение зернового состава кварцита и коксика приводит к получению крупнопористой структуры и повышенному объемному весу огнеупора.
Влажность массы в пределах 15-20 мас.% наиболее оптимальна для ее виброформования. При влажности менее 15 мас.% не происходит растекания и равномерного распределения массы в форме во время виброформования, а при влажности более 20 мас.% происходит ее расслоение.
Динасовый легковесный огнеупор изготовляют следующим образом.
2
Применяемые материалы: кристаллический кварцит месторождения «Гора Караульная» с содержанием SiO 98,5 мас.% фр. менее 0,09 мм, орешек коксовый с зольностью не более 13% (ГОСТ 8935-77) фр. менее 0,5 мм, микрокремнезем конденсированный МК-85 (ТУ 5743-048-02495332-96), известняк флюсовый (ТУ 0751-001-26282295-00), шламы конвертерные (ТУ 14-134-147-77), огнеупорная глина марки НУ-2 (ТУ 14-8-336-80).
Из указанных компонентов готовят формовочную массу, причем известняк, глину и шламы конвертерные вводят в массу в виде предварительно приготовленного минерализатора путем совместного помола в шаровой мельнице. Необходимая влажность массы достигается введением воды в смеситель при перемешивании компонентов. Формуют сырец в металлической форме на вибростоле. Сформованный сырец сушат и затем обжигают в туннельной печи.
Примеры составов огнеупорной массы и свойства динасового легковесного огнеупора указаны в таблице, пример 4 относится к прототипу.
Определение показателей свойств проводили:
- кажущаяся плотность и пористость по ГОСТ 2409-95;
- предел прочности при сжатии по ГОСТ 4071.1-94;
- массовую долю двуокиси кремния по ГОСТ 2642.3-97;
- теплопроводность по ГОСТ 12170-85.
Как видно из таблицы, патентуемый динасовый легковесный огнеупор по сравнению с прототипом имеет более низкий объемный вес, меньший размер пор, повышенную пористость и прочность.
Кроме этого, снижается трудоемкость процесса изготовления огнеупора с переходом от прессования на виброформование, повышается стабильность его свойств.
Таким образом, создан динасовый легковесный огнеупор повышенной пористости и механической прочности, с малым объемным весом и низкой теплопроводностью, пригодный к применению не только в качестве теплоизоляции, но и в нагруженных конструкциях.
Источники информации
1. Монография М.С.Кайнарский «Динас», М., 1961, с.254-269 [1];
2. Учебник К.К.Стрелов и др. «Технология огнеупоров», Москва, Металлургия, 1988 с.345 [2];
3. Справочник под редакцией Д.И.Гавриша «Огнеупорное производство», том 1, Москва, Металлургия, 1965 с.526-528 [3].