[go: up one dir, main page]

RU2555167C1 - Graphite-oxide firebrick - Google Patents

Graphite-oxide firebrick Download PDF

Info

Publication number
RU2555167C1
RU2555167C1 RU2014103414/03A RU2014103414A RU2555167C1 RU 2555167 C1 RU2555167 C1 RU 2555167C1 RU 2014103414/03 A RU2014103414/03 A RU 2014103414/03A RU 2014103414 A RU2014103414 A RU 2014103414A RU 2555167 C1 RU2555167 C1 RU 2555167C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphite
binder
refractory
periclase
composition
Prior art date
Application number
RU2014103414/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иннокентьевич Безруких
Сергей Владимирович Беляев
Игорь Викторович Чупров
Владимир Николаевич Баранов
Елена Михайловна Лесив
Татьяна Ренатовна Гильманшина
Андрей Михайлович Ширай
Павел Олегович Юрьев
Александр Александрович Косович
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
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 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Priority to RU2014103414/03A priority Critical patent/RU2555167C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2555167C1 publication Critical patent/RU2555167C1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: graphite-oxide firebrick including carbon containing component, periclase and binding substance, contains artificial graphite and crystalline graphite as carbon containing component, and polyphosphate binder with refractoriness up to 2000°C as binding substance, at the following components ratio in wt %: artificial graphite 36-50, crystalline graphite 14-20, periclase 20-30, polyphosphate binding substance - rest.
EFFECT: firebrick of improved heat resistance, oxidability and industrial safety.
2 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству углеродсодержащих огнеупоров, используемых в производстве литейных тиглей и огнеупорных покрытий для литья.The invention relates to metallurgy, and in particular to the production of carbon-containing refractories used in the production of casting crucibles and refractory castings.

Графито-оксидные огнеупоры находят широкое применение в производстве литейных тиглей, в футеровке металлургических агрегатов внепечной обработки, при транспортировке металла. При этом графитовая составляющая обеспечивает стойкость к термическому удару за счет небольшого коэффициента термического расширения графитов, а оксидная составляющая определяет более высокую термостойкость огнеупоров по сравнению с графитовыми аналогами.Graphite-oxide refractories are widely used in the production of foundry crucibles, in the lining of metallurgical units for out-of-furnace treatment, and in the transportation of metal. Moreover, the graphite component provides resistance to thermal shock due to the small coefficient of thermal expansion of graphites, and the oxide component determines a higher heat resistance of refractories in comparison with graphite counterparts.

Известен углеродсодержащий огнеупор (патент РФ №2270179, С04В 35/103, 2006), изготовленный из массы, содержащей периклаз и/или корунд, углеродсодержащий компонент, антиоксидант и связующее, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known carbon-containing refractory (RF patent No. 2270179, С04В 35/103, 2006), made of a mass containing periclase and / or corundum, a carbon-containing component, an antioxidant and a binder, in the following ratio, wt.%:

корунд фракции менее 0,063 ммcorundum fractions less than 0.063 mm 16-2016-20 периклаз фракции 0,5-1,0 ммpericlase fraction 0.5-1.0 mm 4-124-12 графитgraphite 6-106-10 металлический алюминийmetal aluminum 1-51-5 кристаллический кремнийcrystalline silicon 2-52-5 этиленгликольethylene glycol 1,5-1,81.5-1.8 связующее фенольное порошкообразноеpowder phenolic binder 2,7-3,32.7-3.3 корунд фр. 0,5-6 ммcorundum fr. 0.5-6 mm остальноеrest

Данный состав позволяет получить огнеупор, обладающий такими эксплуатационными свойствами, как невысокое термическое расширение, достаточная механическая прочность и низкая окисляемость. Однако имеет сложный состав, а технология его изготовления требует высокотемпературный отжиг. Кроме того, в составе содержится такое вредное вещество, как фенол, что его не рекомендуется использовать по директивам ЕЭС. Все это затрудняет применение данного материала на производстве, ориентированном на мировой рынок.This composition allows to obtain a refractory with such operational properties as low thermal expansion, sufficient mechanical strength and low oxidizability. However, it has a complex composition, and its manufacturing technology requires high-temperature annealing. In addition, the composition contains such a harmful substance as phenol that it is not recommended to use it according to EEC directives. All this complicates the use of this material in production oriented to the world market.

Наиболее близким к изобретению по составу является огнеупор (SU 510456, С04В 35/20, 11.06.1976) содержащий, мас.%: магнезит фракций, мм: 1-0,2 - 40-50, 1-3 - 20-25, ≤0,06-15-25, чешуйчатый графит - 5-25, связка - 8-10.The closest to the invention in composition is a refractory (SU 510456, С04В 35/20, 06/11/1976) containing, wt.%: Magnesite fractions, mm: 1-0,2 - 40-50, 1-3 - 20-25, ≤0.06-15-25, flake graphite - 5-25, ligament - 8-10.

Известный состав огнеупора принят в качестве прототипа.The known composition of the refractory is adopted as a prototype.

Огнеупор на основе магнезитового состава обладает необходимой прочностью, термостойкостью и низкой окисляемостью.A magnesite-based refractory possesses the necessary strength, heat resistance, and low oxidizability.

К основным недостаткам данного материала можно отнести:The main disadvantages of this material include:

- во время отжига происходит образование микротрещин вследствие активного взаимодействия магнезита с алюмофосфатами связки, что отрицательно сказывается на стойкости изделий;- during annealing, the formation of microcracks occurs due to the active interaction of magnesite with aluminophosphates of the binder, which negatively affects the durability of the products;

- повышенное содержание оксида магния в составе приводит к повышению коэффициента термического расширения, к неравномерности физико-химических свойств в объеме получаемых изделий, что отрицательно сказывается на механической прочности и термостойкости изделий из данного огнеупора.- the increased content of magnesium oxide in the composition leads to an increase in the coefficient of thermal expansion, to uneven physical and chemical properties in the volume of the resulting products, which negatively affects the mechanical strength and heat resistance of products from this refractory.

Основной целью настоящего изобретения является разработка состава огнеупорного материала для производства литейных тиглей и огнеупорных покрытий, обладающего повышенной термостойкостью, низкой окисляемостью и промышленной безопасностью.The main objective of the present invention is to develop a composition of refractory material for the production of casting crucibles and refractory coatings with high heat resistance, low oxidizability and industrial safety.

Технический результат достигается тем, что графито-оксидный огнеупор, включающий кристаллический графит, магнезиальный компонент и связующее, содержащее алюмофосфаты, согласно изобретению дополнительно содержит искусственный графит, в качестве магнезиального компонента периклаз, а в качестве связующего неорганическое полифосфатное связующее с огнеупорностью до 2000°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved in that the graphite-oxide refractory, including crystalline graphite, a magnesian component and a binder containing aluminophosphates, according to the invention additionally contains artificial graphite, as a magnesia component of periclase, and as a binder, an inorganic polyphosphate binder with refractoriness up to 2000 ° C, in the following ratio of components, wt.%:

графит искусственныйartificial graphite 36-5036-50 графит кристаллическийcrystalline graphite 14-2014-20 периклазpericlase 20-3020-30 неорганическое полифосфатное связующее с огнеупорностью доinorganic polyphosphate binder with refractoriness up to 2000°С2000 ° C 10-2010-20

В качестве неорганического полифосфатного связующего использовались алюмофосфатные связующие следующего состава: (1)As inorganic polyphosphate binder, aluminophosphate binders of the following composition were used: (1)

Figure 00000001
Figure 00000001

Огнеупорность связующего после полимеризации достигает 2000 С°, что известно из литературных источников (Металлофосфатные связующие и смеси: Монография / Илларионов И.Е. и др. Чебоксары: Изд-во при Чувашском ун-те, 1995 - 524 с.) Именно это свойство связующего обеспечивает высокие показатели термостойкости для заявляемого графито-оксидного огнеупора.Refractoriness of the binder after polymerization reaches 2000 ° C, which is known from literature (Metallophosphate binders and mixtures: Monograph / I. Illarionov et al. Cheboksary: Publishing House at Chuvash University, 1995 - 524 s.) This property the binder provides high thermal stability for the inventive graphite-oxide refractory.

Кроме того, неорганическое полифосфатное связующее обеспечивает высокую механическую прочность как свежесформованного, так и полимеризованного огнеупора за счет необратимого отвердения при самонагревании с образованием плотного связующего каркаса. Самоотвердение образцов происходит вследствие химического взаимодействия связующего с периклазом, т.к. полифосфаты алюминия в составе связующего входят во взаимодействие с оксидом магния и с примесями, содержащимися в периклазе. Протекающая экзотермическая реакция приводит к нагреву огнеупорной шихты, вызывая полимеризацию связующего. Это позволяет получить прочные образцы без их предварительного высокотемпературного отжига при температуре не более 400°С.In addition, the inorganic polyphosphate binder provides high mechanical strength of both freshly formed and polymerized refractories due to irreversible hardening during self-heating with the formation of a dense binder frame. Self-hardening of the samples occurs due to the chemical interaction of the binder with periclase, because aluminum polyphosphates in the binder enter into interaction with magnesium oxide and with impurities contained in periclase. The ongoing exothermic reaction leads to heating of the refractory mixture, causing the binder to polymerize. This allows you to get durable samples without prior high-temperature annealing at a temperature of not more than 400 ° C.

Неорганическое полифосфатное связующее интенсивно взаимодействует с химическими активными центрами на поверхности графитовых частиц, что значительно снижает термоокисляемость графита и положительно сказывается на термостойкости и долговечности огнеупорных изделий из данного материала.Inorganic polyphosphate binder intensively interacts with chemical active centers on the surface of graphite particles, which significantly reduces the thermal oxidation of graphite and positively affects the heat resistance and durability of refractory products made of this material.

Выбор граничных значений, указанных в формуле изобретения, обусловлен следующим.The choice of the boundary values indicated in the claims is due to the following.

Содержание неорганического полифосфатного связующего менее 10% недостаточно для увлажнения шихты вследствие ее активного взаимодействия с периклазом, а введение более 25% переувлажняет массу и вызывает трещины перепрессовки.A content of inorganic polyphosphate binder of less than 10% is not enough to moisten the mixture due to its active interaction with periclase, and the introduction of more than 25% overmoistens the mass and causes cracking of the overpress.

Периклаз в составе огнеупора обеспечивает необходимую плотность набивки вследствие своей более высокой плотности по сравнению с графитами, а также вступает в реакцию со связующим, тем самым служит для обеспечения самоотжига образцов. При этом при содержании его в составе менее 25% не достигается необходимая интенсивность экзотермической реакции, а при содержании более 34% вследствие высокого тепловыделения происходит активная полимеризация и комкование порошковой композиции, что затрудняет дальнейшую запрессовку и формообразование.Periclase in the composition of the refractory provides the necessary packing density due to its higher density compared to graphites, and also reacts with a binder, thereby serving to ensure self-annealing of the samples. Moreover, when its content in the composition is less than 25%, the necessary exothermic reaction intensity is not achieved, and when the content is more than 34%, active polymerization and clumping of the powder composition occurs due to high heat generation, which complicates further pressing and shaping.

Кристаллический графит, содержащийся в составе, обеспечивают высокую теплопроводность композиции, низкую смачиваемость жидким металлом вследствие явной кристаллической структуры графита. Повышенная теплопроводность композиции снижает термические напряжения в объеме огнеупорной керамики на основе предложенного состава, что повышает срок службы изделия и обеспечивает стабильность физико-механических свойств в случае высокотемпературных перепадов.Crystalline graphite contained in the composition provides high thermal conductivity of the composition, low wettability by liquid metal due to the obvious crystalline structure of graphite. The increased thermal conductivity of the composition reduces thermal stresses in the volume of refractory ceramics based on the proposed composition, which increases the service life of the product and ensures the stability of physical and mechanical properties in the case of high-temperature drops.

Опытным путем установлено, что содержание кристаллических графитов менее 14% не обеспечивает высокой теплопроводности, а содержание в составе более 37% приводит к расслаиванию огнеупорной керамики вследствие как низкой смачиваемости связующим, так и за счет расслаивания кристаллических графитов, и как следствие понижения взаимного трения между частицами композиции.It has been experimentally established that the content of crystalline graphites of less than 14% does not provide high thermal conductivity, and the content of more than 37% leads to delamination of refractory ceramics due to both low wettability of the binder and due to delamination of crystalline graphites, and as a result of a decrease in mutual friction between particles composition.

Примеры составов для изготовления образцов графито-оксидного огнеупора и их свойства указаны в таблицах 1-2.Examples of compositions for the manufacture of samples of graphite oxide refractory and their properties are shown in tables 1-2.

Для получения огнеупора заявляемого состава использовали следующие материалы: периклаз плавленый (с содержанием MgO 96,3%), графит искусственный (графитированный бой с содержание углерода до 90%, серы не более 0,5%) и кристаллический (марки ГЛ-2), алюмофосфатное связующее по приведенной ссылке (1).The following materials were used to obtain the refractory of the claimed composition: fused periclase (with an MgO content of 96.3%), artificial graphite (graphitized battle with a carbon content of up to 90%, sulfur no more than 0.5%) and crystalline (GL-2 grade), aluminophosphate binder by reference (1).

Указанные компоненты дозировали в количествах, приведенных в формуле изобретения, смешивали, формовали изделия на гидравлическом прессе, при этом термообработка и полимеризация образцов происходили за счет тепла от химического взаимодействия полифосфатного связующего с периклазом. После полимеризации образцы подвергали закрепляющему отжигу при температуре 400°С.These components were dosed in the amounts given in the claims, mixed, molded products on a hydraulic press, while the heat treatment and polymerization of the samples occurred due to heat from the chemical interaction of the polyphosphate binder with periclase. After polymerization, the samples were subjected to fixing annealing at a temperature of 400 ° C.

Качество углеродсодержащего огнеупора оценивали следующим образом: по окисляемости и пределу прочности при сжатии, которые определяли после формования и самозатвердевания образцов в окислительной атмосфере при 1350°С в течение 1 часа. Окисляемость определяли как отношение количества углерода, оставшегося в образце на расстоянии 15 мм от его поверхности, к его исходному количеству в процентах. Предел прочности при сжатии определяли по ГОСТ 4071.1-94.The quality of the carbon-containing refractory was evaluated as follows: by oxidation and compressive strength, which were determined after molding and self-solidification of the samples in an oxidizing atmosphere at 1350 ° C for 1 hour. Oxidation was defined as the ratio of the amount of carbon remaining in the sample at a distance of 15 mm from its surface to its initial amount in percent. The compressive strength was determined according to GOST 4071.1-94.

Таблица 1. Составы массы предлагаемого и известного графито-оксидного огнеупораTable 1. The mass composition of the proposed and known graphite oxide refractory

№ составаComposition number Содержание, мас.%:Content, wt.%: графит искусственныйartificial graphite графит крист.graphite crist. периклазpericlase полифосф. связ.polyphosphate. communication корундcorundum АlAl сажаsoot пек + ФФСpitch + FFS карбид бораboron carbide мод. добавкаMaud. additive прототипprototype 15fifteen 4040 2525 4four 55 77 1one 33 1one 50fifty 20twenty 20twenty 1010 -- -- -- -- -- -- 22 4343 1717 2525 15fifteen -- -- -- -- -- -- 33 3636 14fourteen 30thirty 20twenty -- -- -- -- -- --

Таблица 2. Свойства предлагаемого и известного графито-оксидного огнеупораTable 2. Properties of the proposed and known graphite oxide refractory

№ составаComposition number Предел прочности при сжатии после термообработки при 1350°С, Н/мм2 The compressive strength after heat treatment at 1350 ° C, N / mm 2 Окисляемость, %Oxidation,% прототипprototype 1010 5757 1one 12,512.5 7171 22 15fifteen 6868 33 14fourteen 7575

Из таблицы видно, что предлагаемый огнеупор имеет высокую механическую прочность и термостойкость (окисляемость выше).The table shows that the proposed refractory has high mechanical strength and heat resistance (oxidizability higher).

Графито-оксидный огнеупор, кроме перечисленных преимуществ, обладает более высокой теплопроводностью, низкой смачиваемостью жидким металлом, малым термическим расширением и сохраняет постоянство свойств в течение длительного контакта с металлом при повышенных температурах.Graphite-oxide refractory, in addition to the listed advantages, has higher thermal conductivity, low wettability by liquid metal, low thermal expansion and maintains constancy of properties during prolonged contact with metal at elevated temperatures.

Сочетание в данном огнеупоре преимуществ магнезиальных углеродсодержащих и графитовых огнеупоров позволяет его успешно использовать для производства литейных тиглей и огнеупорных покрытий для цветного литья, что подтвердили результаты промышленных испытаний.The combination of the advantages of magnesian carbon-containing and graphite refractories in this refractory allows it to be successfully used for the production of casting crucibles and refractory coatings for color casting, which was confirmed by the results of industrial tests.

Claims (1)

Графито-оксидный огнеупор, включающий кристаллический графит, магнезиальный компонент и связующее, отличающийся тем, что он дополнительно содержит искусственный графит, в качестве магнезиального компонента - периклаз, а в качестве связующего - неорганическое полифосфатное связующее с огнеупорностью до 2000°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:
графит искусственный 36-50 графит кристаллический 14-20 периклаз 20-30 неорганическое полифосфатное связующее с огнеупорностью до 2000°С 10-20
Graphite-oxide refractory, including crystalline graphite, magnesia component and a binder, characterized in that it additionally contains artificial graphite, periclase as a magnesia component, and an inorganic polyphosphate binder with refractoriness up to 2000 ° C in the following ratio of components, wt.%:
artificial graphite 36-50 crystalline graphite 14-20 periclase 20-30 inorganic polyphosphate binder with refractoriness up to 2000 ° С 10-20
RU2014103414/03A 2014-01-31 2014-01-31 Graphite-oxide firebrick RU2555167C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103414/03A RU2555167C1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 Graphite-oxide firebrick

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014103414/03A RU2555167C1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 Graphite-oxide firebrick

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2555167C1 true RU2555167C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014103414/03A RU2555167C1 (en) 2014-01-31 2014-01-31 Graphite-oxide firebrick

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2555167C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU169351A1 (en) * METHOD OF THERMAL LIFE
US3540897A (en) * 1968-06-03 1970-11-17 Kaiser Aluminium Chem Corp Gunnable refractory
RU2163900C1 (en) * 2000-04-03 2001-03-10 ОАО "Семилукский огнеупорный завод" Carbon- containing refractory
US7914599B2 (en) * 2004-11-17 2011-03-29 Ism, Inc. Slag conditioner composition, process for manufacture and method of use in steel production

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU169351A1 (en) * METHOD OF THERMAL LIFE
US3540897A (en) * 1968-06-03 1970-11-17 Kaiser Aluminium Chem Corp Gunnable refractory
RU2163900C1 (en) * 2000-04-03 2001-03-10 ОАО "Семилукский огнеупорный завод" Carbon- containing refractory
US7914599B2 (en) * 2004-11-17 2011-03-29 Ism, Inc. Slag conditioner composition, process for manufacture and method of use in steel production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017349542B2 (en) Magnesia carbon brick and production method therefor
RU2703551C2 (en) Mixture for producing magnesian-carbon or alumina-magnesian-carbon refractory, method of producing such refractory, such refractory, as well as use thereof
JP2016040226A (en) Insulating material and manufacturing method thereof
JP6376102B2 (en) Carbon-containing unfired brick refractory
JP6358275B2 (en) Slide plate refractory
JP6354073B2 (en) Carbon-containing fired brick refractories
RU2555167C1 (en) Graphite-oxide firebrick
KR102757882B1 (en) Method for manufacturing a plate for a sliding nozzle
JP6036796B2 (en) Slide plate and manufacturing method thereof
JP6441684B2 (en) Castable refractories for lids of molten metal containers
RU2445290C1 (en) Refractory mixture
JP6420748B2 (en) Unburned silicon carbide-containing high alumina brick used for lining of containers holding molten metal
JP2012192430A (en) Alumina carbon-based slide gate plate
JP6441685B2 (en) Castable refractories for lids of molten metal containers
WO2013183091A1 (en) Unburned brick
JP2024008662A (en) Magnesia carbon brick and its manufacturing method
KR20200057293A (en) Unburned MgO-C bricks with excellent anti-oxidation
JP7350830B2 (en) Unfired low carbon maguro brick
TWI597255B (en) Silicon carbide refractory block
JP2006143517A (en) Carbon-containing unburned refractory and method of manufacturing the same
RU2270179C2 (en) Corundum-periclase-carbonic refractory material
KR102383312B1 (en) Refractory ceramic batches and methods for making refractory ceramic articles
RU2136633C1 (en) Raw mix for manufacturing refractory products
JP6923824B2 (en) Manufacturing method of magnesia carbon refractory
BR102016030248A2 (en) antioxidant ceramic coating and its use

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190201