RU2731749C2 - Ramming runner mixture - Google Patents
Ramming runner mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731749C2 RU2731749C2 RU2020103287A RU2020103287A RU2731749C2 RU 2731749 C2 RU2731749 C2 RU 2731749C2 RU 2020103287 A RU2020103287 A RU 2020103287A RU 2020103287 A RU2020103287 A RU 2020103287A RU 2731749 C2 RU2731749 C2 RU 2731749C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon carbide
- ramming
- mass
- refractory
- silicon nitride
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title abstract description 13
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 9
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims 2
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000004117 Lignosulphonate Substances 0.000 abstract 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- 235000019357 lignosulphonate Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 102100038123 Teneurin-4 Human genes 0.000 description 1
- 101710122302 Teneurin-4 Proteins 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/101—Refractories from grain sized mixtures
- C04B35/103—Refractories from grain sized mixtures containing non-oxide refractory materials, e.g. carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/528—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from carbonaceous particles with or without other non-organic components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к неформованным огнеупорам, а именно, к набивным огнеупорным массам, применяемым для футеровки желобов литейного двора доменной печи.The present invention relates to unshaped refractories, namely, to rammed refractory masses used for lining the troughs of the casting yard of a blast furnace.
Компоненты, входящие в состав современных набивных масс, можно разделить на три основные группы. Во-первых, это огнеупорная глина, которая обеспечивает необходимый уровень пластичности и связности набивной массы. Ко второй группе относятся углеродсодержащие компоненты, которые ответственны за достижение высокой коррозионной стойкости в контакте с чугуном и шлаком. Третью группу образуют различные упрочняющие материалы, которые наряду с высокой коррозионной стойкостью, повышают сопротивление эрозионному воздействию потока чугуна и шлака, увеличивают стойкость к тепловому удару и растрескиванию и способствуют достижению высокой прочности и стойкости огнеупорного материала в течение длительного времени.The components that make up modern ramming compounds can be divided into three main groups. First, it is refractory clay, which provides the required level of plasticity and cohesion of the ramming mass. The second group includes carbon-containing components that are responsible for achieving high corrosion resistance in contact with cast iron and slag. The third group is formed by various reinforcing materials, which, along with high corrosion resistance, increase the resistance to erosive effects of cast iron and slag flow, increase resistance to thermal shock and cracking, and contribute to the achievement of high strength and resistance of the refractory material for a long time.
Известна огнеупорная масса для желобов и чугунных леток доменных печей (А.С. СССР № 431 217, МПК С 21В 7/12, 1975). Основу такой массы составляют углеродсодержащие компоненты: молотый коксик (50-74%) и пек высокотемпературный (10-20%). В качестве упрочняющей добавки используется шамот, количество которого менее 28%. При отсутствии оксида алюминия, карбида кремния и других высокотемпературных материалов, такая огнеупорная масса не может обеспечить высоких эксплуатационных характеристик.Known refractory mass for gutters and cast iron tapholes of blast furnaces (AS USSR No. 431 217, IPC C 21B 7/12, 1975). The basis of such a mass is made up of carbon-containing components: ground coke (50-74%) and high-temperature pitch (10-20%). Chamotte is used as a hardening additive, the amount of which is less than 28%. In the absence of aluminum oxide, silicon carbide and other high-temperature materials, such a refractory mass cannot provide high performance characteristics.
Известна огнеупорная масса для набивных футеровок конструктивных элементов и оборудования литейных дворов доменных печей (Патент РФ 2135428, МПК СО4В 33/22, СО4В 35/66, 1999г). Введение в состав указанной набивной массы карбида кремния (10-17%) и электрокорунда (10-20%) несколько повышает огнеупорность и эрозионную стойкость футеровки. При этом основным компонентом массы является шамот или отработанная футеровка, что в совокупности с низким содержанием углеродсодержащих компонентов (графит 5-10%, каменноугольный пек 3-5%) не позволяет достигать высоких значений коррозионной стойкости набивной массы.Known refractory mass for rammed linings of structural elements and equipment of foundry yards of blast furnaces (RF Patent 2135428, IPC СО4В 33/22, СО4В 35/66, 1999). The introduction of silicon carbide (10-17%) and electrocorundum (10-20%) into the composition of the specified ramming mass somewhat increases the refractoriness and erosion resistance of the lining. In this case, the main component of the mass is chamotte or spent lining, which, together with a low content of carbon-containing components (graphite 5-10%, coal tar pitch 3-5%), does not allow achieving high values of the corrosion resistance of the ramming mass.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по достигаемому результату и сущности технического решения является набивная огнеупорная масса для желобов доменных печей (Патент РФ 2049113, МПК С21В 7/12, СО4В 35/52, 1995г.). Упомянутая масса состоит из огнеупорной глины (4-35%), углеродсодержащих материалов (пек 7-30%, кокс – остальное) и упрочняющей добавки (5-79%). Причем основу такой добавки составляют кремнеземсодержащие материалы (64-77%) с включением углеродистых материалов (23-36%). В частности, в качестве упрочняющего материала рекомендуется использовать шунгитовые породы и углистые аргиллиты, ввиду возможного синтеза карбида кремния из данных материалов при выпуске плавки из доменной печи. По мнению авторов, это свойство позволяет повысить стойкость огнеупорной массы, что должно приводить к снижению материальных и трудовых затрат. Однако, вследствие отсутствия карбида кремния в исходном составе массы-прототипа, а также других высокотемпературных материалов, таких как оксид алюминия, нитрид кремния и других, снижаются ее эксплуатационные свойства, в частности, коррозионная и эрозионная стойкость, что приводит к деградации поверхностного слоя огнеупора и его износу.Closest to the proposed invention in terms of the achieved result and the essence of the technical solution is a rammed refractory mass for troughs of blast furnaces (RF Patent 2049113, IPC С21В 7/12, СО4В 35/52, 1995). The mentioned mass consists of refractory clay (4-35%), carbon-containing materials (pitch 7-30%, coke - the rest) and a hardening additive (5-79%). Moreover, such an additive is based on silica-containing materials (64-77%) with the inclusion of carbonaceous materials (23-36%). In particular, it is recommended to use shungite rocks and carbonaceous mudstones as a reinforcing material, in view of the possible synthesis of silicon carbide from these materials when melting from a blast furnace. According to the authors, this property makes it possible to increase the resistance of the refractory mass, which should lead to a decrease in material and labor costs. However, due to the absence of silicon carbide in the original composition of the prototype mass, as well as other high-temperature materials, such as aluminum oxide, silicon nitride and others, its performance properties are reduced, in particular, corrosion and erosion resistance, which leads to degradation of the surface layer of the refractory and its wear and tear.
В предлагаемом изобретении решается задача создания такой набивной желобной массы, при использовании которой обеспечивается стабильное течение металла и шлака по желобу в течение продолжительного времени путем увеличения прочностных свойств массы.The proposed invention solves the problem of creating such a rammed gutter mass, using which a stable flow of metal and slag along the gutter for a long time is ensured by increasing the strength properties of the mass.
Задача решается тем, что в составе набивной желобной массы в качестве упрочняющей добавки используют оксид алюминия, карбид кремния и нитрид кремния. Таким образом, предлагается новая набивная желобная масса, состоящая из огнеупорной глины, углеродсодержащих материалов и упрочняющих компонентов, в которой в качестве упомянутых упрочняющих материалов используют оксид алюминия, карбид кремния и нитрид кремния, а сами компоненты взяты в следующем соотношении (по сухому веществу), масс %:The problem is solved by the fact that in the composition of the rammed gutter mass, aluminum oxide, silicon carbide and silicon nitride are used as a strengthening additive. Thus, a new ramming gutter mass is proposed, consisting of refractory clay, carbon-containing materials and strengthening components, in which aluminum oxide, silicon carbide and silicon nitride are used as the mentioned strengthening materials, and the components themselves are taken in the following ratio (on dry matter), mass%:
при этом суммарное количество карбида и нитрида кремния составляет от 15 до 39%, а влажность готовой массы составляет от 2 до 10%.the total amount of silicon carbide and nitride is from 15 to 39%, and the moisture content of the finished mass is from 2 to 10%.
Современные неформованные огнеупорные массы, используемые для футеровки желобов доменных печей путем набивки, должны обладать рядом непременных свойств, важнейшими из которых являются высокая коррозионная стойкость к воздействию расплавленного шлака и хорошая сопротивляемость механической эрозии под воздействием потока жидкого чугуна и шлака. Кроме того, набивная желобная масса должна хорошо уплотняться и быть стойкой к тепловым ударам.Modern unshaped refractory masses used for lining blast furnace troughs by packing must have a number of indispensable properties, the most important of which are high corrosion resistance to molten slag and good resistance to mechanical erosion under the influence of a stream of molten iron and slag. In addition, the rammed gutter must be well compacted and resistant to thermal shock.
Весьма неожиданно оказалось, что радикально улучшить эксплуатационные свойства набивных желобных масс можно введением в их состав одновременно оксида алюминия, карбида и нитрида кремния. Оксид алюминия обладает высокой коррозионной и эрозионной стойкостью против воздействия жидкого чугуна. Однако, все материалы на основе окиси алюминия хрупки и плохо сопротивляются тепловым ударам. Карбид кремния наряду с высокой прочностью и хорошим сопротивлением к резким изменениям температуры обладает низкой сопротивляемостью окислению, особенно в порошкообразном виде. Нитрид кремния имеет минимальный среди огнеупорных материалов коэффициент линейного расширения, поэтому введение его в желобные массы повышает их стойкость к тепловым ударам. Кроме того, нитрид кремния очень износостоек при высоких температурах, а прочность его с ростом температуры, в отличие от большинства огнеупорных соединений, даже несколько повышается. Таким образом, оксид алюминия, карбид кремния и нитрид кремния дополняют друг друга, компенсируя недостатки.Quite unexpectedly, it turned out that it is possible to radically improve the operational properties of ramming trough masses by introducing simultaneously aluminum oxide, silicon carbide and silicon nitride into their composition. Aluminum oxide has high corrosion and erosion resistance against the effects of liquid iron. However, all alumina-based materials are brittle and have poor thermal shock resistance. Silicon carbide, along with high strength and good resistance to sudden changes in temperature, has a low resistance to oxidation, especially in powder form. Silicon nitride has the lowest linear expansion coefficient among refractory materials; therefore, its introduction into the gutter masses increases their resistance to thermal shock. In addition, silicon nitride is very wear-resistant at high temperatures, and its strength even increases with increasing temperature, unlike most refractory compounds. Thus, aluminum oxide, silicon carbide and silicon nitride complement each other to compensate for the disadvantages.
Нитрид кремния вводится в желобную массу в виде мелкого порошка. При испытаниях обнаружилось, что при высоких температурах в контакте со шлаково-чугунным расплавом часть порошка окисляется. Такое разложение на первый взгляд должно было привести к ухудшению свойств огнеупорной массы. Однако, неожиданно проявился противоположный эффект. Дело в том, что набивная желобная масса примерно на треть состоит из углеродистых компонентов, которые при высоких температурах подвержены окислительному разрушению. Здесь порошок нитрида кремния, особенно его самые мелкие фракции, играют роль антиокислительной добавки, повышая в целом стойкость огнеупорной массы как к окислению кислородом воздуха, так и к шлаковому разъеданию. В результате реакций окисления такой добавки образуются оксид и оксинитрид кремния, объем которых значительно превосходит объем исходного нитрида кремния. Образующийся таким образом более плотный приповерхностный слой тормозит дальнейшую окислительную деградацию желобной массы. Silicon nitride is introduced into the chute mass as a fine powder. During the tests, it was found that at high temperatures in contact with the slag-cast iron melt, part of the powder is oxidized. At first glance, such decomposition should have led to a deterioration in the properties of the refractory mass. However, the opposite effect suddenly appeared. The fact is that the rammed gutter mass consists of about a third of carbon components, which are subject to oxidative destruction at high temperatures. Here, silicon nitride powder, especially its finest fractions, play the role of an antioxidant additive, increasing the overall resistance of the refractory mass both to oxidation by atmospheric oxygen and to slag corrosion. As a result of oxidation reactions of such an additive, silicon oxide and oxynitride are formed, the volume of which significantly exceeds the volume of the initial silicon nitride. The thus formed denser near-surface layer inhibits further oxidative degradation of the gutter mass.
В тоже время при термическом разложении нитрида кремния выделившийся кремний реагирует также с углеродом, присутствующим в огнеупоре в большом количестве, с образованием вторичного карбида кремния:At the same time, during the thermal decomposition of silicon nitride, the released silicon also reacts with carbon, which is present in the refractory in large quantities, with the formation of secondary silicon carbide:
Si3N4 → 3Si + 2N2 Si 3 N 4 → 3Si + 2N 2
Si + C → SiC Si + C → SiC
Далее карбид кремния также окисляется: Further, silicon carbide is also oxidized:
2SiC + 3O2 → 2SiO2 + 2СО 2SiC + 3O 2 → 2SiO 2 + 2CO
2SiC + 2O2 + N2 → 2SiON + 2СО. 2SiC + 2O 2 + N 2 → 2SiON + 2СО.
В результате в поверхностном слое огнеупора формируется защитный пористый слой, поры которого заполнены азотом. Такой барьерный слой препятствует проникновению кислорода во внутренние слои огнеупора и замедляет окисление углерода.As a result, a protective porous layer is formed in the surface layer of the refractory, the pores of which are filled with nitrogen. This barrier layer prevents oxygen from penetrating into the inner layers of the refractory and slows down the oxidation of carbon.
В предлагаемом техническом решении количество огнеупорной глины находится в пределах от 8 до 28%. Нижний концентрационный предел выбран из необходимости достижения достаточного уровня пластичности огнеупорной массы, а верхний – чтобы не произошло снижение прочностных и собственно огнеупорных свойств. Большая концентрация углеродсодержащих компонентов, в пределах 28-48%, предопределена необходимостью достижения высокого уровня коррозионной стойкости по отношению к расплавам как чугуна, так и шлака. Минимальное количество углеродсодержащих компонентов (28%) выбрано из необходимости получения минимального приемлемого уровня коррозионной стойкости. При содержании углеродсодержащих компонентов свыше 48% снижается стойкость огнеупора к окислению. Оксид алюминия является оптимальным огнеупорным заполнителем массы. При концентрации в массе менее 27% Al2O3 не обеспечивается требуемый уровень коррозионной и эрозионной стойкости против воздействия жидкого чугуна, а при увеличении его содержания более 47% снижается термостойкость огнеупора. Содержание в огнеупоре карбида кремния более 8% вызвано необходимостью достижения высокой износостойкости массы и стойкости к тепловым ударам. При содержании карбида кремния более 28% ухудшается коррозионная стойкость огнеупора к расплаву чугуна. Минимальное содержание нитрида кремния (2%) вызвано необходимостью обеспечения высокой прочности массы и её стойкости к разъедающему воздействию шлака. Добавление в массу более 22% нитрида кремния приводит к снижению других свойств массы, в частности её эрозионной стойкости, а также увеличивает себестоимость огнеупора ввиду относительной дороговизны нитрида кремния. Опытным путём установили, что суммарное содержание в массе карбида и нитрида кремния должно находиться в пределах от 15 до 39%. В сочетании они обеспечивают высокую коррозионную и эрозионную стойкость, истираемость и стойкости огнеупора к термоударам, таким образом эффективно дополняя друг друга. При их суммарном содержании менее 15% не обеспечивается требуемый уровень вышеуказанных свойств, а при концентрации SiC+Si3N4 более 39%, прирост увеличения стойкости огнеупора не компенсирует увеличение его себестоимости.In the proposed technical solution, the amount of refractory clay is in the range from 8 to 28%. The lower concentration limit is selected from the need to achieve a sufficient level of plasticity of the refractory mass, and the upper one - so that there is no decrease in the strength and proper refractory properties. A large concentration of carbon-containing components, in the range of 28-48%, is predetermined by the need to achieve a high level of corrosion resistance in relation to melts of both cast iron and slag. The minimum amount of carbon-containing components (28%) is selected from the need to obtain the minimum acceptable level of corrosion resistance. When the content of carbon-containing components is over 48%, the oxidation resistance of the refractory decreases. Aluminum oxide is the optimal refractory mass filler. When the concentration in the mass is less than 27% Al 2 O 3 , the required level of corrosion and erosion resistance against the action of liquid iron is not provided, and with an increase in its content of more than 47%, the heat resistance of the refractory decreases. The content of silicon carbide in the refractory is more than 8% due to the need to achieve high wear resistance of the mass and resistance to thermal shock. With a silicon carbide content of more than 28%, the corrosion resistance of the refractory to the cast iron melt deteriorates. The minimum content of silicon nitride (2%) is caused by the need to ensure high strength of the mass and its resistance to the corrosive effects of slag. The addition of more than 22% silicon nitride to the mass leads to a decrease in other properties of the mass, in particular its erosion resistance, and also increases the cost of refractory due to the relative high cost of silicon nitride. It was experimentally found that the total content of silicon carbide and nitride in the mass should be in the range from 15 to 39%. In combination, they provide high corrosion and erosion resistance, abrasion and thermal shock resistance of the refractory, thus effectively complementing each other. When their total content is less than 15%, the required level of the above properties is not ensured, and when the concentration of SiC + Si 3 N 4 is more than 39%, the increase in the increase in refractory resistance does not compensate for the increase in its cost.
При влажности менее 2% и более 10% ухудшаются пластические свойства массы, возникают проблемы при её укладке в желоб, а при влажности более 10% также могут образовываться трещины в процессе сушки футеровки желоба. В состав массы также может добавляться этиленгликоль в количестве от 0,1 до 2,0% для предотвращения смерзания массы в зимнее время. Добавление лигносульфоната в количестве от 0,1 до 2,0% может улучшать формуемость массы при её укладке в желоб. При добавлении большего количества этиленгликоля и лигносульфоната (более 2% каждого) снижаются эксплуатационные свойства массы. При концентрации этиленгликоля и лигносульфоната менее 0,1% каждого, они не проявляют заметного эффекта.With a moisture content of less than 2% and more than 10%, the plastic properties of the mass deteriorate, problems arise when it is laid in the gutter, and with a moisture content of more than 10%, cracks can also form during the drying of the gutter lining. Ethylene glycol can also be added to the composition of the mass in an amount of 0.1 to 2.0% to prevent freezing of the mass in winter. The addition of lignosulfonate in an amount of 0.1 to 2.0% can improve the formability of the mass when it is laid in the trough. With the addition of more ethylene glycol and lignosulfonate (more than 2% each), the performance of the mass decreases. When the concentration of ethylene glycol and lignosulfonate is less than 0.1% each, they do not show a noticeable effect.
Для изготовления заявленной набивной желобной массы могут применяться стандартные компоненты, широко выпускаемые отечественной промышленностью. В таблице 1 представлен пример реализации новой набивной желобной массы с указанием химического и фракционного состава компонентов. Для приготовления набивной желобной массы в соответствии с составом таблицы 1 исходные порошковые компоненты дозируют и загружают в смеситель интенсивного действия. После смешивания порошковых компонентов в течение нескольких минут добавляется вода для обеспечения требуемой влажности массы в соответствии с формулой изобретения. После чего проводится повторное перемешивание и на последнем этапе добавляются лигносульфонат и этиленгликоль. После окончательного цикла перемешивания и получения однородной консистенции массы, она выгружается из смесителя и затаривается в мягкие герметичные контейнеры требуемого потребителю объёма.For the manufacture of the claimed rammed chute mass, standard components widely produced by the domestic industry can be used. Table 1 shows an example of the implementation of a new rammed chute mass with an indication of the chemical and fractional composition of the components. To prepare a rammed chute mass in accordance with the composition of Table 1, the original powder components are dosed and loaded into an intensive mixer. After mixing the powder components for several minutes, water is added to provide the required mass moisture in accordance with the claims. After that, re-mixing is carried out and at the last stage lignosulfonate and ethylene glycol are added. After the final mixing cycle and obtaining a uniform consistency of the mass, it is unloaded from the mixer and packed into soft sealed containers of the volume required by the consumer.
В таблице 2 представлены другие варианты реализации изобретения. В сравнении с прототипом стойкость набивной желобной массы увеличилась на 37% и более.Table 2 shows other embodiments of the invention. In comparison with the prototype, the durability of the rammed gutter mass increased by 37% or more.
Таблица 1Table 1
Fe < 3.5%C> 80%
Fe <3.5%
Fe < 3.5%Al 2 O 3 > 35%
Fe <3.5%
Fe < 2.0%SiC> 90%
Fe <2.0%
в виде композиционного материала с карбидкремниевой связкой Silicon nitride
in the form of a composite material with a silicon carbide bond
SiC 25-35%
O < 1.5%Si 3 N 4 65-75%
SiC 25-35%
O <1.5%
Fe < 2.0%Al 2 O 3 > 96%
Fe <2.0%
Таблица 2table 2
2,0 лигносульфонат2.0 Ethylene glycol;
2.0 lignosulfonate
1,0 Лигносульфонат1.0 Ethylene glycol;
1.0 Lignosulfonate
1,5 Лигносульфонат1.0 Ethylene glycol;
1.5 Lignosulfonate
0,25 Лигносульфонат0.25 Ethylene glycol;
0.25 Lignosulfonate
0,5 Лигносульфонат1.0 Ethylene glycol;
0.5 Lignosulfonate
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103287A RU2731749C2 (en) | 2020-01-27 | 2020-01-27 | Ramming runner mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020103287A RU2731749C2 (en) | 2020-01-27 | 2020-01-27 | Ramming runner mixture |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020103287A RU2020103287A (en) | 2020-04-02 |
| RU2020103287A3 RU2020103287A3 (en) | 2020-07-24 |
| RU2731749C2 true RU2731749C2 (en) | 2020-09-08 |
Family
ID=70155409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020103287A RU2731749C2 (en) | 2020-01-27 | 2020-01-27 | Ramming runner mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2731749C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502539A1 (en) * | 1986-07-18 | 1989-08-23 | Днепропетровский Металлургический Институт | Refractory packing mass |
| RU2049113C1 (en) * | 1993-03-15 | 1995-11-27 | Акционерное общество закрытого типа "Черметшунгит" | Tamped refractory mass for blast furnace grooves |
| RU2135428C1 (en) * | 1998-07-20 | 1999-08-27 | Открытое акционерное общество совместное предприятие акционерная компания "Тулачермет" | Refractory mixture for rammed linings of structural elements and equipment of blast furnace cast houses |
| UA84797C2 (en) * | 2007-03-29 | 2008-11-25 | Национальный горный университет | Taphole mix |
| CN103396136A (en) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 武汉钢铁(集团)公司 | Stemming for super-huge type blast furnace and preparation method thereof |
| CN104140276A (en) * | 2013-05-09 | 2014-11-12 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Blast furnace taphole stemming and preparation method thereof |
-
2020
- 2020-01-27 RU RU2020103287A patent/RU2731749C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1502539A1 (en) * | 1986-07-18 | 1989-08-23 | Днепропетровский Металлургический Институт | Refractory packing mass |
| RU2049113C1 (en) * | 1993-03-15 | 1995-11-27 | Акционерное общество закрытого типа "Черметшунгит" | Tamped refractory mass for blast furnace grooves |
| RU2135428C1 (en) * | 1998-07-20 | 1999-08-27 | Открытое акционерное общество совместное предприятие акционерная компания "Тулачермет" | Refractory mixture for rammed linings of structural elements and equipment of blast furnace cast houses |
| UA84797C2 (en) * | 2007-03-29 | 2008-11-25 | Национальный горный университет | Taphole mix |
| CN104140276A (en) * | 2013-05-09 | 2014-11-12 | 中冶建筑研究总院有限公司 | Blast furnace taphole stemming and preparation method thereof |
| CN103396136A (en) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 武汉钢铁(集团)公司 | Stemming for super-huge type blast furnace and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2020103287A (en) | 2020-04-02 |
| RU2020103287A3 (en) | 2020-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR930005250B1 (en) | Refractory containing aluminium nitride oxide refractory for sliding nozzle and nozzle for continuously casting | |
| KR100417510B1 (en) | Graphite-containing monolithic refractory material | |
| PL196613B1 (en) | Carbonaceous refractory and method for preparing the same | |
| RU2379255C2 (en) | Refractory mixture | |
| US4424281A (en) | Refractory cement | |
| RU2731749C2 (en) | Ramming runner mixture | |
| US4272062A (en) | Blast furnace hearth | |
| RU2289493C1 (en) | Heat insulation mixture | |
| RU2148049C1 (en) | Spinel-periclase-carbonic refractory material | |
| JP2552987B2 (en) | Refractory for casting | |
| JP4470372B2 (en) | Graphite-containing amorphous refractory material | |
| JP6767659B2 (en) | Slide plate refractory | |
| SU952820A1 (en) | Refractory composition | |
| JP2004141899A (en) | Sliding nozzle plate for ladle | |
| JPH0319183B2 (en) | ||
| JPH07316615A (en) | Sleeve-shaped refractory for tapping of blast furnace | |
| JPS608989B2 (en) | Refractories for blast furnaces | |
| JP3223039B2 (en) | High durability baking repair material | |
| CA1201132A (en) | Refractory cement | |
| US3410930A (en) | Method of improving the operation of a cupola | |
| JPS6127349B2 (en) | ||
| RU2245863C1 (en) | Composition and method for forming of carbonized refractory body | |
| RU2223246C2 (en) | Spinel-containing carbonized refractory material | |
| RU2206540C2 (en) | Refractory mass for blast furnace runner | |
| JPS6324945B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210611 |