[go: up one dir, main page]

RU2122535C1 - Refractory material and method of making same - Google Patents

Refractory material and method of making same Download PDF

Info

Publication number
RU2122535C1
RU2122535C1 RU98110656A RU98110656A RU2122535C1 RU 2122535 C1 RU2122535 C1 RU 2122535C1 RU 98110656 A RU98110656 A RU 98110656A RU 98110656 A RU98110656 A RU 98110656A RU 2122535 C1 RU2122535 C1 RU 2122535C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
refractory material
oxides
pyrocarbon
graphite
Prior art date
Application number
RU98110656A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98110656A (en
Inventor
Д.А. Ермолычев
С.Л. Кабаргин
С.М. Шебанов
Original Assignee
Ермолычев Дмитрий Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ермолычев Дмитрий Анатольевич filed Critical Ермолычев Дмитрий Анатольевич
Priority to RU98110656A priority Critical patent/RU2122535C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2122535C1 publication Critical patent/RU2122535C1/en
Publication of RU98110656A publication Critical patent/RU98110656A/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: steel making, more specifically linings of chemical equipment operating at elevated temperatures in aggressive media. SUBSTANCE: refractory material comprises (wt parts): 0.0010-98.00 aluminium oxide; 0.0010-98.00 magnesium oxide; 0.0010-40.00 calcium oxide; 0.0001-60.00 zirconium oxide; 0.0010-25.00 silicon oxide; 0.0010-30.00 titanium and/or chromium oxide; 0.0010-70.00 silicon carbide; 1.0000-70.000 graphite; and 0.0010-20.00 pyrocarbon. In preparing refractory material, mixture components are mixed, and the mixture thus formed is molded, dried and fired in two stages, second stage being carried out in lower unsaturated and/or saturated hydrocarbons to obtain material comprising pyrocarbon. EFFECT: highly dense refractory material having higher thermal stability and reduced wettability with respect to molten metals and slags. 3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов и, более конкретно, к высокоплотному огнеупорному материалу и способу его получения. Огнеупорные материалы находят широкое применение в промышленности на различных участках сталеплавильных производств, для футеровки химической аппаратуры, работающей при повышенных температурах в агрессивных средах. The invention relates to the production of refractory materials and, more specifically, to a high-density refractory material and a method for its production. Refractory materials are widely used in industry at various sites of steelmaking, for lining chemical equipment operating at elevated temperatures in aggressive environments.

Известны огнеупорные материалы на основе высокоглиноземистого плотного зернистого наполнителя - шамота и связки из огнеупорной глины в количестве 10-20% (Стрелов К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров. - М.: Металлургия, 1978, с.254). Материалы хотя и обладают хорошими физико-механическими характеристиками, однако они отличаются повышенной реакционной способностью по отношению к расплавленным металлам и шлакам, а также низкой термоустойчивостью, уменьшающей срок эксплуатации. Refractory materials based on a high-alumina dense granular filler — chamotte and ligaments of refractory clay in the amount of 10–20% are known (Strelov K.K., Mamykin P.S. Refractory technology. - M.: Metallurgy, 1978, p. 254). Although the materials have good physical and mechanical characteristics, they are characterized by increased reactivity with respect to molten metals and slags, as well as low thermal stability, which reduces the service life.

Одним из возможных решений по снижению реакционной способности огнеупорных материалов является введение в его состав углерода. Так в соответствии с патентной заявкой Японии N 3141157, кл. С 04 В 35/66, 17.06.91 огнеупор, предназначенный для футеровки доменной печи, содержит, мас.%: β-Al2O3 10-80; С 5-25 и SiC 15-85. К 100% этой смеси добавляют 2-10% спекающего агента и 1-5% антиоксиданта. Материал обладает низкой теплопроводностью, повышенной устойчивостью к щелочам, к окислению, абразивному износу и растрескиванию. Кроме того, огнеупор отличается повышенной смачиваемостью по отношению к средам, в которых он эксплуатируется, а также недостаточной термоустойчивостью из-за низкой теплопроводности.One of the possible solutions to reduce the reactivity of refractory materials is to introduce carbon into its composition. So in accordance with Japanese patent application N 3141157, class. C 04 B 35/66, 06/17/91 a refractory designed for lining a blast furnace contains, wt.%: Β-Al 2 O 3 10-80; C 5-25 and SiC 15-85. 2-10% sintering agent and 1-5% antioxidant are added to 100% of this mixture. The material has low thermal conductivity, increased resistance to alkalis, oxidation, abrasion and cracking. In addition, the refractory is characterized by increased wettability with respect to the environments in which it is operated, as well as insufficient thermal stability due to low thermal conductivity.

В состав монолитного огнеупора, содержащего карбид циркония (Патентная заявка Японии N 01051381, кл. С 04 В 35/66, 27.02.89), для уменьшения смачиваемости вводят графит. Такой огнеупор отличается повышенной коррозионной стойкостью к расплавленному чугуну и сопротивлением растрескиванию при высоких температурах. Материал содержит, мас.%: порошок карбида циркония с размером частиц 44 мкм 3-30; Al2O3, MgO или СаО 40-80, карбид кремния и/или металлического кремния 2-5, алюмоксидное или фосфатное вяжущее 0,5-5, тонкоизмельченный графит остальное. Материал является относительно крупнопористым, что не позволяет уменьшить его смачиваемость расплавленными металлами и шлаками, и поэтому он достаточно реакционноспособен по отношению к ним. Кроме того, высокое содержание в огнеупоре карбида циркония, делающее его устойчивым к растрескиванию, значительно повышает его стоимость.In the composition of a monolithic refractory containing zirconium carbide (Japanese Patent Application No. 01051381, class C 04 B 35/66, 02.27.89), graphite is introduced to reduce wettability. This refractory is characterized by increased corrosion resistance to molten cast iron and resistance to cracking at high temperatures. The material contains, wt.%: Zirconium carbide powder with a particle size of 44 μm 3-30; Al 2 O 3 , MgO or CaO 40-80, silicon carbide and / or silicon metal 2-5, alumina or phosphate binder 0.5-5, finely ground graphite the rest. The material is relatively porous, which does not allow its wettability to be reduced by molten metals and slags, and therefore it is quite reactive with respect to them. In addition, the high content of zirconium carbide in the refractory, making it resistant to cracking, significantly increases its cost.

Известен способ получения огнеупорного материала, обладающего повышенной коррозионной устойчивостью к расплавленному чугуну, а также к эрозии и растрескиванию. Способ осуществляют путем добавления воды к сырью, приготовленному смешением тонкоизмельченного карбида кремния или металлического кремния, оксида алюминия, магния или кальция с графитом и алюмоксидным или фосфатным вяжущим. Полученную массу формуют известными методами, высушивают и получают вышеуказанный огнеупорный материал. Получаемый огнеупорный материал отличается недостаточно плотной структурой, довольно хорошо смачивается расплавленными металлами, вследствие чего проявляется относительно высокая реакционная способность по отношению к указанным металлам. Указанный способ не позволяет получить высокоплотный огнеупорный материал. A known method of obtaining a refractory material having increased corrosion resistance to molten cast iron, as well as erosion and cracking. The method is carried out by adding water to raw materials prepared by mixing finely divided silicon carbide or silicon metal, aluminum oxide, magnesium or calcium with graphite and an alumina or phosphate binder. The resulting mass is formed by known methods, dried and receive the above refractory material. The resulting refractory material is not sufficiently dense in structure, it is quite well wetted by molten metals, as a result of which a relatively high reactivity with respect to these metals is manifested. The specified method does not allow to obtain a high-density refractory material.

Таким образом, задачей изобретения являлось получение высокоплотного огнеупорного материала с повышенной термоустойчивостью и пониженными стоимостью и смачиваемостью по отношению к расплавленным металлам и шлакам, а также способа получения такого материала. Thus, the object of the invention was to obtain a high-density refractory material with increased thermal stability and reduced cost and wettability with respect to molten metals and slags, as well as a method for producing such a material.

Задача решается за счет того, что огнеупорный материал, включающий оксиды алюминия и магния, карбид кремния и графит, дополнительно содержит оксиды кальция, циркония и кремния, по крайней мере один из оксидов титана, хрома и пироуглерод, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: оксид алюминия 0,0010-98,00; оксид магния 0,0010-98,00; оксид кальция 0,0010-40,00; оксид циркония 0,0001-60,00; оксид кремния 0,0010-25,00; оксид титана и/или хрома 0,0010-30,00; карбид кремния 0,0010-70,00; графит 1,0000-70,00; пироуглерод 0,0010-20,00. The problem is solved due to the fact that the refractory material, including aluminum and magnesium oxides, silicon carbide and graphite, additionally contains oxides of calcium, zirconium and silicon, at least one of the oxides of titanium, chromium and pyrocarbon, in the following ratio, wt.h .: alumina 0.0010-98.00; magnesium oxide 0.0010-98.00; calcium oxide 0.0010-40.00; zirconium oxide 0.0001-60.00; silica 0.0010-25.00; titanium and / or chromium oxide 0.0010-30.00; silicon carbide 0.0010-70.00; graphite 1.0000-70.00; pyrocarbon 0.0010-20.00.

Сформулированная задача решается также за счет того, что в способе получения огнеупорного материала, включающего оксиды алюминия и магния, карбид кремния и графит, включающем смешение компонентов смеси, формование полученной смеси, последующие сушку и обжиг формованной массы, в сырьевую смесь дополнительно вводят оксиды кальция, циркония и кремния, по крайней мере один из оксидов титана, хрома, обжиг формованной массы проводят в две стадии и его вторую стадию проводят в среде низших непредельных и/или предельных углеводородов с получением материала, включающего пироуглерод. The formulated problem is also solved due to the fact that calcium oxides are additionally introduced into the raw material mixture in the method for producing refractory material, including aluminum and magnesium oxides, silicon carbide and graphite, including mixing the components of the mixture, molding the resulting mixture, subsequent drying and calcining of the molded mass, zirconium and silicon, at least one of the oxides of titanium, chromium, firing the molded mass is carried out in two stages and its second stage is carried out in an environment of lower unsaturated and / or saturated hydrocarbons to obtain m material including pyrolytic carbon.

Огнеупорный материал вышеприведенного состава имеет низкие значения пористости поверхностного слоя и смачиваемости расплавленными металлами и шлаками, а также пониженную реакционную способность по отношению к средам, в которых он эксплуатируется. Материал относительно недорог и отличается повышенной термоустойчивостью. The refractory material of the above composition has low porosity of the surface layer and wettability by molten metals and slags, as well as reduced reactivity with respect to the environments in which it is operated. The material is relatively inexpensive and is characterized by increased heat resistance.

Следующие примеры конкретного исполнения поясняют, но не ограничивают настоящее изобретение. The following examples of specific performance explain, but do not limit the present invention.

Примеры 1-6. Для приготовления огнеупорного материала смешивают оксиды алюминия, магния, кальция, циркония, кремния, а также оксид хрома или титана, графит и карбид кремния в соответствии с составами, приведенными в формуле изобретения. Массу формуют, полученные заготовки подвергают первичному обжигу при 2000 К. Обожженный огнеупорный материал подвергают повторному обжигу в среде метана при температуре 1700К. Конкретные составы огнеупоров после первой и второй стадий обжига приведены в табл.1. Examples 1-6. To prepare the refractory material, the oxides of aluminum, magnesium, calcium, zirconium, silicon, and also chromium or titanium oxide, graphite and silicon carbide are mixed in accordance with the compositions given in the claims. The mass is molded, the resulting preforms are subjected to primary calcination at 2000 K. The calcined refractory material is subjected to repeated calcination in methane at a temperature of 1700K. The specific compositions of refractories after the first and second stages of firing are shown in table 1.

Образцы огнеупорных материалов подвергают испытанию на шлако- и металлоустойчивость. Для определения металло- и шлакоустойчивости взвешенный образец исследуемого огнеупорного материала в виде цилиндра диаметром 50 мм выдерживают в течение 6 ч в расплавленном шлаке металлургического производства или металле при температуре 2000К, постоянно вращая со скоростью 60 об/мин. По истечении указанного времени образец вынимают из расплава шлака или металла и взвешивают. О металло- и шлакоустойчивости огнеупора судят по изменению массы образца в процессе испытаний. Чем меньше относительное изменение массы после испытания, тем более устойчив материал к соответствующим средам. Результаты испытаний образцов огнеупорных материалов на металло- шлакоустойчивость приведены в табл.2. Samples of refractory materials are tested for slag and metal resistance. To determine metal and slag resistance, a suspended sample of the test refractory material in the form of a cylinder with a diameter of 50 mm is kept for 6 hours in molten slag of metallurgical production or metal at a temperature of 2000K, constantly rotating at a speed of 60 rpm. After the specified time, the sample is removed from the molten slag or metal and weighed. The metal and slag resistance of the refractory is judged by the change in the mass of the sample during the test. The smaller the relative change in mass after the test, the more resistant the material is to the respective media. The test results of samples of refractory materials for metal-slag resistance are given in Table 2.

Как видно из данных табл.2, относительное изменение массы после испытаний на шлако- и металлоустойчивость материалов, полученных в соответствии с изобретением (колонки 3 и 5), во всех случаях значительно меньше, чем у контрольных образцов, содержащих те же компоненты, за исключением пироуглерода (колонки 2 и 4). При этом металло- и шлакоустойчивость повышается в среднем на 30-40%. As can be seen from the data in Table 2, the relative mass change after tests for slag and metal resistance of the materials obtained in accordance with the invention (columns 3 and 5), in all cases is significantly less than that of control samples containing the same components, with the exception of pyrocarbon (columns 2 and 4). At the same time, metal and slag resistance increases on average by 30-40%.

Это достигается за счет получения высокоплотной структуры огнеупора, следствием чего является пониженная смачиваемость, проявляющаяся в повышенной металло- и шлакоустойчивости. Такое изменение структуры материала при пироуплотнении приводит к понижению коэффициента линейного термического расширения примерно в 10 раз и, как следствие, к повышению его термоустойчивости. This is achieved by obtaining a high-density structure of the refractory, which results in reduced wettability, which is manifested in increased metal and slag resistance. Such a change in the structure of the material during pyroconsolidation leads to a decrease in the coefficient of linear thermal expansion by about 10 times and, as a consequence, to an increase in its thermal stability.

Для осуществления настоящего изобретения используют обычное оборудование для формования исходной массы, последующей сушки и первой стадии обжига формованной заготовки. Получение пироуплотненных высокоплотных огнеупоров производят в промышленных электровакуумных печах. For the implementation of the present invention using conventional equipment for forming the initial mass, subsequent drying and the first stage of firing the molded workpiece. The preparation of pyro-compacted high-density refractories is carried out in industrial electric vacuum furnaces.

Таким образом, для получения высокоплотных огнеупоров в соответствии с настоящим изобретением не требуются специальное оборудование и значительные капитальные затраты. Thus, to obtain high-density refractories in accordance with the present invention does not require special equipment and significant capital costs.

Claims (1)

1. Огнеупорный материал, включающий оксиды алюминия и магния, карбид кремния и графит, отличающийся тем, что материал дополнительно содержит оксиды кальция, циркония и кремния, по крайней мере один из оксидов титана, хрома и пироуглерод при следующем массовом соотношении компонентов, мас.ч.:
Оксид алюминия - 0,0010 - 98,00
Оксид магния - 0,0010 - 98,00
Оксид кальция - 0,0010 - 40,00
Оксид циркония - 0,0001 - 60,00
Оксид кремния - 0,0010 - 25,00
Оксид титана и/или хрома - 0,0010 - 30,00
Карбид кремния - 0,0010 - 70,00
Графит - 1,0000 - 70,00
Пироуглерод - 0,0010 - 20,00
2. Способ получения огнеупорного материала, включающего оксиды алюминия и магния, карбид кремния и графит, включающий смешение компонентов смеси, формование полученной смеси, последующие сушку и обжиг формованной массы, отличающийся тем, что в сырьевую смесь дополнительно вводят оксиды кальция, циркония и кремния, по крайней мере один из оксидов титана, хрома, обжиг формованной массы проводят в две стадии, и его вторую стадию проводят в среде низших непредельных и/или предельных углеводородов с получением материала, включающего пироуглерод.
1. Refractory material, including aluminum and magnesium oxides, silicon carbide and graphite, characterized in that the material additionally contains oxides of calcium, zirconium and silicon, at least one of the oxides of titanium, chromium and pyrocarbon in the following mass ratio of components, parts by weight .:
Alumina - 0.0010 - 98.00
Magnesium Oxide - 0.0010 - 98.00
Calcium oxide - 0.0010 - 40.00
Zirconia - 0.0001 - 60.00
Silica - 0.0010 - 25.00
Titanium and / or chromium oxide - 0.0010 - 30.00
Silicon Carbide - 0.0010 - 70.00
Graphite - 1.0000 - 70.00
Pyrocarbon - 0.0010 - 20.00
2. A method of obtaining a refractory material, including aluminum and magnesium oxides, silicon carbide and graphite, comprising mixing the components of the mixture, molding the resulting mixture, subsequent drying and calcining of the molded mass, characterized in that the oxides of calcium, zirconium and silicon are additionally introduced into the raw material mixture, at least one of the oxides of titanium, chromium, the firing of the molded mass is carried out in two stages, and its second stage is carried out in an environment of lower unsaturated and / or saturated hydrocarbons to obtain a material including pyrocarbon d.
RU98110656A 1998-06-10 1998-06-10 Refractory material and method of making same RU2122535C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110656A RU2122535C1 (en) 1998-06-10 1998-06-10 Refractory material and method of making same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110656A RU2122535C1 (en) 1998-06-10 1998-06-10 Refractory material and method of making same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2122535C1 true RU2122535C1 (en) 1998-11-27
RU98110656A RU98110656A (en) 1999-05-20

Family

ID=20206843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98110656A RU2122535C1 (en) 1998-06-10 1998-06-10 Refractory material and method of making same

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2122535C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2212387C2 (en) * 2001-06-06 2003-09-20 Смирнов Виталий Романович Refractory mass
RU2463277C2 (en) * 2008-03-13 2012-10-10 Кросаки Харима Корпорейшн Refractory containing zirconium dioxide and carbon, and method of producing said refractory
RU2585332C1 (en) * 2012-06-15 2016-05-27 Рифрэктори Интеллектчуал Проперти Гмбх Унд Ко. Кг Refractory ceramic mixture and brick made therefrom

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3753744A (en) * 1971-12-27 1973-08-21 Nippon Crucible Co Graphite-alumina-silicon carbide base refractory
GB1374458A (en) * 1970-12-25 1974-11-20 Nippon Crucible Co Graphite-alumina-silicon carbide base refractory
RU2040507C1 (en) * 1992-06-22 1995-07-25 Комбинат "Магнезит" Carbon-containing refractory product
RU2093494C1 (en) * 1992-12-22 1997-10-20 Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита Method of manufacturing constructional heat-insulation carbon material and constructional heat-insulation carbon material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1374458A (en) * 1970-12-25 1974-11-20 Nippon Crucible Co Graphite-alumina-silicon carbide base refractory
US3753744A (en) * 1971-12-27 1973-08-21 Nippon Crucible Co Graphite-alumina-silicon carbide base refractory
RU2040507C1 (en) * 1992-06-22 1995-07-25 Комбинат "Магнезит" Carbon-containing refractory product
RU2093494C1 (en) * 1992-12-22 1997-10-20 Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита Method of manufacturing constructional heat-insulation carbon material and constructional heat-insulation carbon material

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2212387C2 (en) * 2001-06-06 2003-09-20 Смирнов Виталий Романович Refractory mass
RU2463277C2 (en) * 2008-03-13 2012-10-10 Кросаки Харима Корпорейшн Refractory containing zirconium dioxide and carbon, and method of producing said refractory
RU2463277C9 (en) * 2008-03-13 2013-01-27 Кросаки Харима Корпорейшн Refractory containing zirconium dioxide and carbon, and method of producing said refractory
RU2585332C1 (en) * 2012-06-15 2016-05-27 Рифрэктори Интеллектчуал Проперти Гмбх Унд Ко. Кг Refractory ceramic mixture and brick made therefrom

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4306030A (en) Carbon-containing refractory
Uchida et al. High‐Temperature Properties of Unburned MgO‐C Bricks Containing Al and Si Powders
US5212123A (en) Refractory materials formed from refractory grains bonded by a sialon matrix containing dispersed graphite and/or boron nitride particles and a process for the preparation of these materials
Chan et al. Influence of additives on slag resistance of Al2O3‐SiO2‐SiC‐C refractory bond phases under reducing atmosphere
US5925585A (en) Materials formed by refractory grains bound in a matrix of aluminum nitride or sialon containing titanium nitride
Thethwayo et al. A review of carbon-based refractory materials and their applications
EP0733604A1 (en) Chromium-free brick
RU2122535C1 (en) Refractory material and method of making same
JP2596681B2 (en) Castable refractories containing zirconia and mullite
Wei et al. Corrosion behavior of MgO-C refractories with Al2O3-spinel addition by different low basicity slags
US5382555A (en) High alumina brick with metallic carbide and its preparation
Chan et al. Effect of Cr2O3 on slag resistance of Al2O3–SiO2 refractories
JP2012192430A (en) Alumina carbon-based slide gate plate
JP2005139062A (en) Low carbon unfired brick
KR930009349B1 (en) Refractory brick of mgo-c matrix
JP2604002B2 (en) Carbon containing refractories
RU2148049C1 (en) Spinel-periclase-carbonic refractory material
JP2747734B2 (en) Carbon containing refractories
JP7677674B1 (en) Particles with internal spaces that provide heat insulation and light weight
AU762129B2 (en) Aqueous carbon-containing unshaped refractories
EP0547728B1 (en) High purity fused grain in the system alumina-chromia-magnesia
US3262794A (en) Basic fused refractories
JP2000335980A (en) Graphite-containing amorphous refractories
JPH03205348A (en) Magnesia-carbon brick
JPH0777979B2 (en) Carbon-containing refractory