ОГНЕУПОРНАЯ БЕТОННАЯ СМЕСЬ
REFRACTORY CONCRETE MIXTURE

Область техники
Изобретение относится к области металлургии, в частности, применяется для футеровки металлургических агрегатов, например, сталеразливочных ковшах, промежуточных ковшах, вакууматорах, для изготовления формованных огнеупоров методом вибролитья и т.д., работающих при температуре до 1750°С.
Уровень техники
Известна огнеупорная бетонная композиция (патент РФ №2550626, С04В 35/66, опубл. 10.05.2015 г.), включающая огнеупорный наполнитель на основе оксида алюминия, высокоглиноземистый цемент, комплексную добавку, органическое и/или металлическое волокно и модифицирующие добавки, причем комплексная добавка состоит из микрокремнезема, оксида хрома и тонкодисперсного глиноземистого компонента, в качестве которого используют реактивный глинозем и/или корунд дисперсностью не более 0,063 мм и/или кальцинированный глинозем, взятые в соотношении (1-3):(1-4):(6-9), при следующем содержании компонентов в бетонной композиции, мас. %: огнеупорный наполнитель - 71-92, высокоглиноземистый цемент - 2-5, комплексная добавка - 5-21, органическое и/или металлическое волокно - 0,01-2, модифицирующие добавки - 0,1-1,1.
Недостатком композиции является наличие в составе токсичного микрокремнезема.
2
3
Известна гидравлически твердеющая масса корундового состава (патент РФ №2247095, С04В 35/10, С04В 35/66, опубл. 27.02.2005 г.), включающая электрокорунд, высокоглиноземистый цемент, глинозем и модифицирующую добавку, причем в качестве модифицирующей добавки она содержит предварительно синтезированный материал с содержанием AlO 45-55% и СаО 42-52% при следующем соотношении компонентов, мас. %: высокоглиноземистый цемент 2,5-5, глинозем 18-25, модифицирующая добавка 1,5-3, электрокорунд - остальное.
Недостатком является низкая стойкость к расплаву металла.
Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является огнеупорная бетонная смесь (патент РФ №2239612, С04В 35/101, С04В 35/66, опубл. 10.11.2004 г.), содержащая зернистый электрокорунд и комплексное тонкодисперсное связующее на основе смеси высокоглиноземистого цемента, тонкодисперсного оксида алюминия и пластифицирующей добавки, смесь содержит карбид кремния и тонкодисперсный корунд в качестве тонкодисперсного оксида алюминия при следующем содержании компонентов, мас. %: зернистый электрокорунд фракции 6-3 мм 15-22, фракции 3-1 мм 8-20, фракции 1-0 мм или смесь фракции 0,5-0 мм и фракции 1-0,5 мм 13-27, карбид кремния 13-27, тонкодисперсный корунд 14-24, высокоглиноземистый цемент 7-16, пластифицирующая добавка 0,03-0,55.
Недостатком прототипа является то, что бетонная смесь имеет коррозионную стойкость только к расплаву чугуна.
Раскрытие сущности изобретения
Техническим результатом изобретения является улучшение стойкости к теплосменам и соответственно, большая наработка металлургического агрегата; улучшение прочностных характеристик при тепловой нагрузке.
Технический результат достигается за счет того, что в огнеупорной бетонной смеси, включающая электрокорунд, высокоглиноземистый цемент, глинозем и модифицирующую добавку, новым является то, что смесь содержит полипропиленовое волокно, а в качестве модифицирующей добавки - поликарбоксилат, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Высокоглиноземистый цемент 3-6
Реактивный глинозем 10-15
Поликарбоксилат 0,5-1,0
Полипропиленовое волокно 0,5-1,0
Электрокорунд с размером частиц не более 6000 мкм - остальное.
Способствуют достижению технического результата дополнительные признаки: смесь содержит реактивный глинозем с размером частиц не более 10 мкм.
Указанные качественные и количественные соотношения компонентов предлагаемой огнеупорной бетонной смеси являются наиболее приемлемыми, так как при выходе за заявляемые диапазоны количественных соотношений компонентов смеси не достигается указанный технический результат.
Осуществление изобретения
2
3
Сухая огнеупорная бетонная смесь состоит из, мас. %: порошка белого электрокорунда (ЭБ) (AlO) 80-90 с размером частиц не более 6000 мкм, реактивного глинозема 10-15 с размером частиц не более 10 мкм, модифицирующей добавки 0,5-1,0, в качестве которой выступает поликарбоксилат, полипропиленового волокна 0,5-1,0, и высокоглиноземистого цемента 3-6.
Количество воды для затворения, мас. %: 4-5.
Механическая прочность после обжига составляет 180-210 МПа.
Смесь готовится путем механического смешения материалов в следующей последовательности: сначала усредняются все компоненты ЭБ, затем добавляется реактивный глинозем, высокоглиноземистый цемент, в последнюю очередь поликарбоксилат и полипропиленовое волокно при следующих условиях: не допускается попадание влаги в материал во избежание его затвердевания.
Для смешения используется механический смеситель с неподвижным корпусом и вращающейся внутренней лопастной мешалкой.
Огнеупорная бетонная смесь поставляется потребителю в сухом виде, расфасованным в герметичную упаковку, в соответствии с его требованием. Футеровка металлургического агрегата производится у потребителя после приготовления бетонного раствора. Смесь не токсична, пожаро- и взрывобезопасна.
Примеры конкретного выполнения
Были изготовлены различающиеся по составу опытные образцы №1, №2, №3, №4 предлагаемой огнеупорной бетонной смеси и соответствующие им по номерам опытные образцы огнеупоров №1, №2, №3 и №4. Рецептура огнеупорной бетонной смеси представлена в таблице 1.
По физико-химическим показателям и зерновому составу смесь должна соответствовать нормам, указанным в таблице 2.
Результаты тестирования огнеупорных бетонов представлены в таблице 3.
Для оценки огнеупорности опытных образов бетона к расплаву были выполнены тигли (бетонные изделия №1, №2, №3 и №4), заполнены крупкой 3000-6000 мкм рафинированного кремния и поставлены в муфельную печь под нагрев до 1750°С и выдержкой в течение 6 часов. После процедуры, тигли были извлечены и осмотрены, замечаний, связанных с проходом расплава отмечено не было ни на одном образце. Далее тигли были распилены для осмотра внутренних стенок соприкосновения с кремнием - замечаний не выявлено.
По сравнению с другими аналогами, предлагаемая огнеупорная бетонная смесь обеспечивает получение огнеупорного бетона со следующими улучшенными характеристиками:
1. Улучшенная стойкость к теплосменам и соответственно, большая наработка («ходовая» кампания) металлургического агрегата (~ на 8,5% по количеству плавок).
2. Лучшие прочностные характеристики при тепловой нагрузке (1750°С):
- прочность на изгиб 27,2 МПа;
- прочность на сжатие 234,0 МПа.
3. Отсутствие в рецептуре токсичного микрокремнезема, применяющегося для высокопрочных и коррозионностойких бетонов.