RU2851397C1 - Refractory magnesia-alumina shotcrete concrete for lining metallurgical units and method for its application - Google Patents
Refractory magnesia-alumina shotcrete concrete for lining metallurgical units and method for its applicationInfo
- Publication number
- RU2851397C1 RU2851397C1 RU2024137614A RU2024137614A RU2851397C1 RU 2851397 C1 RU2851397 C1 RU 2851397C1 RU 2024137614 A RU2024137614 A RU 2024137614A RU 2024137614 A RU2024137614 A RU 2024137614A RU 2851397 C1 RU2851397 C1 RU 2851397C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- shotcrete
- component
- magnesia
- lining
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в том числе к огнеупорной промышленности, может быть использовано для производства огнеупорного материала, предназначенного для создания футеровки металлургических агрегатов и ремонта футеровок таких агрегатов, том числе сталеразливочных ковшей, конвертеров, вакууматоров, дуговых сталеплавильных печей. The invention relates to ferrous metallurgy, including the refractory industry, and can be used for the production of refractory material intended for creating linings for metallurgical units and repairing linings of such units, including steel-pouring ladles, converters, vacuum degassers, and electric arc steel-smelting furnaces.
В данной области техническая проблема связана с необходимостью создания огнеупорных материалов, обладающих стойкостью к повышенным температурам, имеющих высокую адгезию к основной футеровке и позволяющих при локальном нанесении восстановить разрушенные в процессе эксплуатации ее участки, при масштабном нанесении – создать защитное покрытие, позволяющее продлить срок эксплуатации основной футеровки.In this area, the technical problem is associated with the need to create refractory materials that are resistant to elevated temperatures, have high adhesion to the main lining and, when applied locally, allow for the restoration of areas damaged during operation, and, when applied on a large scale, create a protective coating that allows for an extension of the service life of the main lining.
Характерными особенностями химического состава известных материалов, обладающих вышеуказанными свойствами, является то, что они относятся преимущественно к классу или магнезиальных материалов (например, магнезиальные торкрет-массы), или к классу высокоглиноземистых материалов (огнеупорные бетоны). The characteristic features of the chemical composition of known materials possessing the above properties are that they belong predominantly to the class of either magnesia materials (for example, magnesia shotcrete masses) or to the class of high-alumina materials (refractory concretes).
Известна огнеупорная торкрет-масса для футеровки металлургических агрегатов, которая состоит из 11-18% периклаза фракции 3-1 мм, 60-65% периклаза фракции 1-0 мм, 12-21% периклаза фракции менее 0,09 мм, 1,4-2,0% сульфата магния, 0,7-2,5% бентонита фракции до 0,5 мм, 0,9-3,5% выгорающей добавки фракции 3-0 мм и 1,8-3,0% метасиликата натрия (RU 2155733 от 06.10.98 г., МПК С04В 35/66).A refractory gunning mass is known for lining metallurgical units, which consists of 11-18% periclase of fraction 3-1 mm, 60-65% periclase of fraction 1-0 mm, 12-21% periclase of fraction less than 0.09 mm, 1.4-2.0% magnesium sulfate, 0.7-2.5% bentonite of fraction up to 0.5 mm, 0.9-3.5% burnable additive of fraction 3-0 mm and 1.8-3.0% sodium metasilicate (RU 2155733 from 06.10.98, IPC С04В 35/66).
К недостаткам известной огнеупорной торкрет-массы следует отнести использование большого количества мелкой фракции периклаза (60-65% фракции 1-0 мм и 12-21% фракции менее 0,09 мм) при сравнительно небольшом количестве более крупной фракции 3-1 мм (максимально 18%), что предопределяет повышенное потребление воды при торкретировании и, как следствие, ведет к увеличению усадки, образованию трещин, в результате чего происходит растрескивание футеровки, нарушение ее целостности во время нанесения, сушки или эксплуатации металлургических агрегатов. Прочностные характеристики этой массы при повышенных температурах не удовлетворяют условиям службы металлургических агрегатов.Disadvantages of the well-known refractory gunite mixture include the use of a large amount of fine periclase (60-65% of the 1-0 mm fraction and 12-21% of the <0.09 mm fraction) with a relatively small amount of the coarser 3-1 mm fraction (maximum 18%). This leads to increased water consumption during gunning and, consequently, increased shrinkage and crack formation, resulting in lining cracking and damage to its integrity during application, drying, or operation of metallurgical units. The strength characteristics of this mixture at elevated temperatures do not meet the service conditions of metallurgical units.
Отсутствие требований к плотности используемого периклаза не позволяет гарантировать отсутствие усадки торкрет-слоя в службе, и адгезия слоя во время службы будет нарушена (будет иметь место отслоение торкрет-слоя от основной футеровки).The absence of requirements for the density of the periclase used does not guarantee the absence of shrinkage of the shotcrete layer during service, and the adhesion of the layer during service will be impaired (the shotcrete layer will peel off from the main lining).
Также известна огнеупорная торкрет-масса, включающая зернистый периклазовый наполнитель, дисперсный периклаз и связующее, в качестве зернистого периклазового наполнителя содержит периклаз с размером частиц не более 4 мм и плотностью не менее 3,25 г/см3, в качестве связующего содержит смесь неорганических и керамических компонентов, причем отношение неорганических компонентов к керамическим компонентам составляет 1,5-2,9, при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный зернистый периклаз 48-75, дисперсный периклаз 18-33, указанное связующее 7-19 (RU 2596233 С1 от 16.06.2015 г., МПК С04В 35/66). Also known is a refractory gunning mass, including a granular periclase filler, dispersed periclase and a binder, containing periclase with a particle size of no more than 4 mm and a density of at least 3.25 g/ cm3 as a granular periclase filler, and a mixture of inorganic and ceramic components as a binder, wherein the ratio of inorganic components to ceramic components is 1.5-2.9, with the following ratio of components, wt. %: said granular periclase 48-75, dispersed periclase 18-33, said binder 7-19 (RU 2596233 C1 dated 16.06.2015, IPC C04B 35/66).
К недостаткам известной огнеупорной торкрет-массы следует отнести недостаточную крупность периклазового наполнителя, что в ряде случаев не позволяет обеспечить требуемую плотность при нанесении, что впоследствии негативно влияет на эксплуатационные характеристики материала.The disadvantages of the well-known refractory gunite mass include the insufficient size of the periclase filler, which in some cases does not allow for the required density to be achieved during application, which subsequently negatively affects the performance characteristics of the material.
Известна торкрет-масса, включающая порошок периклазовый крупностью до 2 мм, высокоглиноземистый цемент и древесную муку марки 180 (авторское свидетельство SU 1616881 от 12.01.1989, МПК С04В 35/68, 35/04). A known gunite mass includes periclase powder with a grain size of up to 2 mm, high-alumina cement and grade 180 wood flour (author's certificate SU 1616881 dated 12.01.1989, IPC С04В 35/68, 35/04).
Указанное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа).The specified technical solution was selected as the closest analogue (prototype).
Согласно ГОСТ 28874-2004 огнеупорная бетонная масса состоит из заполнителя, огнеупорного цемента, жидкости и, в необходимых случаях добавок, готовая к использованию.According to GOST 28874-2004, refractory concrete mass consists of filler, refractory cement, liquid and, where necessary, additives, ready for use.
Таким образом, торкрет-масса по патентному документу SU 161881 представляет собой торкрет-бетон, т.к. содержит вышеуказанные компоненты.Thus, the shotcrete mass according to patent document SU 161881 is shotcrete concrete, since it contains the above-mentioned components.
При использовании указанной торкрет-массы проявляются некоторые отрицательные особенности. В частности, недостаточная крупность периклазового заполнителя до 2 мм, отсутствие крупнозернистого высокоглиноземистого заполнителя не позволяет сформировать прочное огнеупорное покрытие на поверхности футеровки вследствие спекания крупнозернистых компонентов и формирования каркаса покрытия. Включение в состав торкрет-массы древесной муки с целью придания теплоизоляционных свойств торкрет-покрытию, обусловливает после термообработки повышение открытой пористости в материале вследствие выгорания составляющих древесной муки при высоких температурах, снижение плотности и механической прочности покрытия, что в результате негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках огнеупора, приводит к снижению его стойкости. В целом соотношение магнезиального компонента (периклазовый порошок) и высокоглиноземистого компонента (высокоглиноземистый цемент), наличие в составе материала древесной муки – не приводит к желаемому результату, – унификации сферы применения торкрет-бетона для ремонта футеровки ряда тепловых агрегатов.The use of this gunning mixture exhibits some disadvantages. Specifically, the insufficient size of the periclase filler (up to 2 mm) and the lack of coarse-grained high-alumina filler prevent the formation of a durable refractory coating on the lining surface due to the sintering of coarse-grained components and the formation of a coating framework. The inclusion of wood flour in the gunning mixture to impart thermal insulation properties to the coating after heat treatment results in increased open porosity in the material due to the combustion of wood flour components at high temperatures. This reduces the density and mechanical strength of the coating, which negatively impacts the performance of the refractory and leads to a reduction in its durability. In general, the ratio of the magnesia component (periclase powder) and the high-alumina component (high-alumina cement), the presence of wood flour in the composition of the material, does not lead to the desired result - the unification of the scope of application of shotcrete for the repair of the lining of a number of heating units.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в расширении арсенала средств подобного назначения за счет создания торкрет-бетона, имеющего высокую адгезию и совмещающего преимущества однокомпонентных периклазовых торкрет-масс, наносимых с помощью торкрет-машин, не требующих специальной конструкции сопла для подачи жидкого связующего, и преимущества высокоглиноземистых огнеупорных бетонов, имеющих высокую плотность нанесения и прочность при высоких температурах, обеспечивающих стойкость к высоким температурам, также стойкость к воздействию расплавов металла и шлака при увеличении межремонтного периода и при сохранении способа нанесения, характеризующегося простой применения. The technical problem solved by the proposed invention consists in expanding the arsenal of means for a similar purpose by creating a shotcrete concrete that has high adhesion and combines the advantages of single-component periclase shotcrete masses applied using shotcrete machines that do not require a special nozzle design for feeding a liquid binder, and the advantages of high-alumina refractory concretes that have a high application density and strength at high temperatures, ensuring resistance to high temperatures, as well as resistance to the effects of molten metal and slag with an increase in the period between repairs and while maintaining the application method, characterized by ease of use.
Сущность предлагаемого изобретения. The essence of the proposed invention.
Огнеупорный магнезиально-глиноземистый торкрет-бетон для футеровки металлургических агрегатов содержит смесь магнезиального компонента крупностью 0,1-5 мм в количестве 30- 70 мас.% и высокоглиноземистого компонента в количестве 30-70 мас.%. Магнезиальный компонент представляет собой торкрет-массу периклазового состава со следующим составом компонентов, мас. %: фракционированный зернистый и мелкодисперсный периклаз 85-95, функциональные добавки и пластификаторы 0,1-5,0, Refractory magnesia-alumina shotcrete for lining metallurgical units contains a mixture of a magnesia component with a size of 0.1-5 mm in an amount of 30-70 wt.% and a high-alumina component in an amount of 30-70 wt.%. The magnesia component is a shotcrete mass of periclase composition with the following composition of components, wt. %: fractionated granular and finely dispersed periclase 85-95, functional additives and plasticizers 0.1-5.0,
неорганическое связующее 0,1-10. Высокоглиноземистый компонент имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: высокоглиноземистый цемент 1-20, глина 1-10, заполнитель высокоглиноземистого состава на основе оксида алюминия с содержанием до 98% и крупностью до 12 мм - остальное. inorganic binder 0.1-10. The high-alumina component has the following ratio of components, wt.%: high-alumina cement 1-20, clay 1-10, high-alumina filler based on aluminum oxide with a content of up to 98% and a size of up to 12 mm - the rest.
В качестве заполнителя высокоглиноземистого состава на основе оксида алюминия используют корунд и/или табулярный глинозем и/или муллит и/или высокоглиноземистый шамот и/или обожженный боксит.Corundum and/or tabular alumina and/or mullite and/or high-alumina chamotte and/or calcined bauxite are used as a filler for a high-alumina composition based on aluminum oxide.
Высокие эксплуатационные свойства торкрет-бетона, а именно: стойкость к высоким температурам и воздействию расплавов металла и шлака достигаются за счет сочетания магнезиального и высокоглиноземистого компонентов и образования алюмомагниевой шпинели при высоких температурах вследствие спекания магнезиального и высокоглиноземистого компонента в составе торкрет-бетона.The high performance properties of shotcrete, namely resistance to high temperatures and the effects of molten metal and slag, are achieved through the combination of magnesia and high-alumina components and the formation of aluminum-magnesium spinel at high temperatures due to the sintering of the magnesia and high-alumina components in the shotcrete.
В качестве магнезиального компонента 30-70 мас.% возможно использовать готовую периклазовую торкрет-массу с содержанием MgO 80-95 мас.% (на прокаленное вещество), состоящую из спеченного периклаза крупностью 0,1-5,0 мм и неорганического связующего, и/или отдельно порошки плавленого и/или спеченного периклаза указанного содержания MgO и крупности, неорганические связующие 0,1-10 мас.%, функциональные добавки 0,1-5 мас. %.As a magnesia component of 30-70 wt.%, it is possible to use a ready-made periclase gunning mass with an MgO content of 80-95 wt.% (per calcined substance), consisting of sintered periclase with a size of 0.1-5.0 mm and an inorganic binder, and/or separately powders of fused and/or sintered periclase of the specified MgO content and size, inorganic binders 0.1-10 wt.%, functional additives 0.1-5 wt.%.
Под фракционированным периклазом понимают материал крупностью 0,1-5,0 мм, предварительно разделенный на две и более фракции с любым интервалом внутри диапазона крупности до 5 мм, например, фракции 0-1 мм, 1-3 мм и 3-5 мм. Под мелкодисперсным периклазом понимают молотый периклазовый порошок фракции менее 0,09 мм или менее 0,063 мм.Fractionated periclase refers to material with a particle size of 0.1–5.0 mm, pre-divided into two or more fractions with any interval within the particle size range up to 5 mm, for example, fractions of 0–1 mm, 1–3 mm, and 3–5 mm. Fine periclase refers to ground periclase powder with a particle size of less than 0.09 mm or less than 0.063 mm.
В качестве высокоглиноземистого компонента 30-70 мас.% возможно использовать готовые огнеупорные бетонные смеси с содержанием Al2О3 50-98 мас.% (на прокаленное вещество) на основе плавленого и/или спеченного высокоглиноземистого огнеупорного заполнителя фракционированного и мелкодисперсного крупностью до 12 мм, высокоглиноземистого цемента, и/или отдельно фракционированного и/или мелкодисперсного корунда, муллита, высокоглиноземистого шамота, табулярного глинозема с указанным содержанием Al2O3, в том числе высокоглиноземистые цементы 0,1-10 мас.%, функциональные добавки 0,1-5 мас.%. Понимание свойства фракционированности и мелкодисперсности высокоглиноземистого заполнителя аналогично подходу к данному свойству для периклаза, но с увеличением фракции до 12 мм. As a high-alumina component of 30-70 wt.% it is possible to use ready-made refractory concrete mixtures with an Al 2 O 3 content of 50-98 wt.% (per calcined substance) based on fused and / or sintered high-alumina refractory filler, fractionated and finely dispersed with a size of up to 12 mm, high-alumina cement, and / or separately fractionated and / or finely dispersed corundum, mullite, high-alumina chamotte, tabular alumina with the specified Al 2 O 3 content, including high-alumina cements of 0.1-10 wt.%, functional additives of 0.1-5 wt.%. Understanding the property of fractionation and fineness of high-alumina filler is similar to the approach to this property for periclase, but with an increase in the fraction to 12 mm.
Применение высокоглиноземистого цемента в составе торкрет-бетона, который в своем составе содержит алюминаты кальция, обусловливает прочностные свойства торкрет-покрытия как сразу после его нанесения за счет реакции гидравлического твердения материала, происходящей в толще нанесенного торкрет-бетона на поверхности ремонтируемой футеровки, так и при высоких температурах за счет высокой огнеупорности цемента, вплоть до температуры службы отремонтированной футеровки при 1580-1750°С. The use of high-alumina cement in the composition of shotcrete, which contains calcium aluminates, determines the strength properties of the shotcrete coating both immediately after its application due to the reaction of hydraulic hardening of the material, which occurs in the thickness of the applied shotcrete concrete on the surface of the repaired lining, and at high temperatures due to the high refractoriness of the cement, up to the service temperature of the repaired lining at 1580-1750°C.
Повышение плотности торкрет-покрытия из предлагаемого торкрет-бетона достигается вследствие бимодального распределения частиц используемых компонентов по размерам, с первым максимумом в диапазоне до 5 мм, обусловленного распределением частиц внутри магнезиального компонента крупностью до 5 мм, и вторым максимумом в диапазоне до 12 мм, вследствие распределения частиц внутри высокоглиноземистого компонента. An increase in the density of the shotcrete coating from the proposed shotcrete concrete is achieved due to the bimodal distribution of the particles of the components used by size, with the first maximum in the range of up to 5 mm, due to the distribution of particles within the magnesite component with a size of up to 5 mm, and the second maximum in the range of up to 12 mm, due to the distribution of particles within the high-alumina component.
Примером бимодального распределения частиц зернистого заполнителя торкрет-бетона схематично возможно принять график, изображенный на фигуре, где максимум в точке А соответствует магнезиальному компоненту, Б высокоглиноземистому компоненту (см. фиг., иллюстрирующую бимодальное распределение частиц торкрет-бетона). An example of a bimodal distribution of particles of granular filler of shotcrete can be schematically taken as the graph shown in the figure, where the maximum at point A corresponds to the magnesite component, B to the high-alumina component (see figure illustrating the bimodal distribution of particles of shotcrete).
Использование в качестве неорганического связующего натриевых солей ортофосфорной кислоты, сульфата магния, которые определяют адгезионные свойства материала при торкретировании, способствуют набору прочности в интервале температур до 1000The use of sodium salts of orthophosphoric acid and magnesium sulfate as an inorganic binder, which determine the adhesive properties of the material during shotcreting, contribute to the gain in strength in the temperature range up to 1000
С при разогреве футеровки, а также набору прочности вследствие спекания в процессе эксплуатации при температурах в диапазоне от 1580 до 1750°С.With heating of the lining, as well as the gain in strength due to sintering during operation at temperatures in the range from 1580 to 1750°C.
Использование в качестве функциональной добавки натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот, технических лигносульфонатов, которые способствуют снижению водопотребления материала в процессе торкретирования, формированию реологических свойств торкрет-бетона после его затворения водой в торкрет-установке, что в совокупности обеспечивает равномерное нанесение торкрет-бетона на поверхность футеровки, снижает отскок за счет снижения водопотребления – снижает пористость, повышает плотность и прочность покрытия.The use of sodium salts of polymethylene naphthalene sulfonic acids and technical lignosulfonates as a functional additive helps reduce the water consumption of the material during the shotcrete process, and helps form the rheological properties of the shotcrete after mixing it with water in the shotcrete machine. This, in combination, ensures uniform application of the shotcrete to the lining surface, reduces rebound due to reduced water consumption, reduces porosity, and increases the density and strength of the coating.
Также на повышение плотности влияет использование высокоглиноземистого компонента, основой которого являются материалы с более высокой истинной плотностью, по сравнению со спеченным и/или плавленым периклазом. The use of a high-alumina component, which is based on materials with a higher true density compared to sintered and/or fused periclase, also influences the increase in density.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ нанесения магнезиально-глиноземистого торкрет-бетона, согласно которому предварительно полученную смесь магнезиального компонента и высокоглиноземистого компонента, имеющих содержание и состав, раскрытых выше, подают в распылительное сопло торкрет-установки с одновременным добавлением в указанное сопло воды.In order to achieve the specified technical result, a method for applying magnesia-alumina shotcrete is proposed, according to which a pre-prepared mixture of a magnesia component and a high-alumina component, having the content and composition disclosed above, is fed into a spray nozzle of a shotcrete installation with the simultaneous addition of water to said nozzle.
Кроме того, преимуществом предлагаемого способа нанесения торкрет-бетона является возможность предварительного смешения у производителя или на металлургическим предприятии периклазового и высокоглиноземистого компонентов, обеспечивающее создание готовой к применению смеси. Следовательно, согласно способу, готовую смесь указанных компонентов подают с помощью сжатого воздуха в сопло торкрет-установки из приемного бункера торкрет-машины, при этом в сопло добавляют воду для увлажнения огнеупорной массы до 10-20 мас. %. Таким образом, торкрет-бетон выбрасывают из сопла на поверхность охлажденной или разогретой футеровки, где происходит затвердевание материала и формирование стойкого огнеупорного покрытия.Furthermore, an advantage of the proposed method for applying shotcrete is the ability to pre-mix the periclase and high-alumina components at the manufacturer or metallurgical plant, creating a ready-to-use mixture. According to this method, the prepared mixture of these components is fed via compressed air from the receiving hopper of the shotcrete machine into the nozzle of the shotcrete machine. Water is added to the nozzle to moisten the refractory mass to 10-20% by weight. The shotcrete is then ejected from the nozzle onto the surface of the cooled or heated lining, where the material hardens and forms a durable refractory coating.
Ниже приводится пример осуществления изобретения.An example of the invention implementation is given below.
Торкрет-бетон использовали для ремонта футеровки множества сталеразливочных ковшей Конвертерного цеха №2 ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (далее по тексту – КЦ-2 НЛМК) методом торкретирования.Shotcrete was used to repair the lining of numerous steel-pouring ladles at Converter Shop No. 2 of Novolipetsk Steel (hereinafter referred to as KS-2 NLMK) using the shotcrete method.
Для выполнения ремонта с использованием торкрет-бетона использовали сталеразливочные ковши, выведенные из эксплуатации для проведения планового промежуточного ремонта (первого и последующих) рабочего слоя футеровки, при достижения остаточной толщины рабочего слоя футеровки дна и/или стен в зоне «шлакового пояса» от 75 до 80 мм.To carry out repairs using shotcrete, steel-pouring ladles were used that had been taken out of service for scheduled intermediate repairs (first and subsequent) of the working layer of the lining, when the residual thickness of the working layer of the lining of the bottom and/or walls in the “slag belt” zone reached 75 to 80 mm.
Выбор ковша для выполнения ремонта с использованием торкрет-массы осуществляли после охлаждения его футеровки, по результатам визуального осмотра и сканирования рабочего слоя футеровки, сделанного после вывода ковша из эксплуатации, при этом не допускали выбор ковшей, имеющих следующие дефекты рабочего слоя:The selection of a ladle for repair using shotcrete was carried out after cooling of its lining, based on the results of a visual inspection and scanning of the working layer of the lining, made after the ladle was taken out of operation, while the selection of ladles with the following defects of the working layer was not allowed:
- наличие любых поперечных и продольных трещин;- the presence of any transverse and longitudinal cracks;
- наличие раскрытых горизонтальных и вертикальных швов кладки толщиной более 2 мм.- the presence of open horizontal and vertical masonry joints with a thickness of more than 2 mm.
Приготовление и нанесение торкрет-бетона осуществляли непосредственно в цехе КЦ-2 НЛМК с использованием торкрет-установки следующим образом:The preparation and application of shotcrete was carried out directly in the NLMK KC-2 workshop using a shotcrete unit as follows:
- в ёмкость в виде металлического короба засыпали с помощью мерной емкости (ведро вместимостью 10 л) из контейнеров типа «биг-бег» сухие исходные компоненты (периклазовый компонент и высокоглиноземистый компонент) в соотношении 55 % на 45 % (в том числе иное соотношение отражено в таблице 3 ниже) и осуществляли их перемешивание в течение 3 -10 мин;- dry initial components (periclase component and high-alumina component) were poured into a container in the form of a metal box using a measuring container (a 10-liter bucket) from big-bag containers in a ratio of 55% to 45% (including a different ratio reflected in Table 3 below) and mixed for 3-10 minutes;
- приготовленную сухую смесь торкрет-бетона засыпали в приемный бункер торкрет-машины «Meyko Piccola», обеспечивающей одновременную загрузку и подачу по подающему рукаву (шлангу) приготовленной бетонной смеси в распылительное сопло, где происходило её смешение с водой из системы водоснабжения цеха. Влажность торкрет-массы при затворении водой составляла 18 %;The prepared dry concrete shotcrete mix was poured into the receiving hopper of a Meyko Piccola shotcrete machine, which simultaneously loaded and delivered the prepared concrete mix through a feed hose to a spray nozzle, where it was mixed with water from the workshop's water supply. The moisture content of the shotcrete mixture when mixed with water was 18%.
- распыление торкрет-бетона осуществляли сжатым воздухом (давлением
0,6 МПа) с увлажнением его на выходе из сопла водой (с расходом от 2 до
8 л/мин);- spraying of shotcrete was carried out with compressed air (pressure
0.6 MPa) with its moistening at the nozzle outlet with water (with a flow rate of 2 to
8 l/min);
- нанесение торкрет-бетона осуществляли непрерывно «снизу-вверх» по высоте футеровки стен ковша;- application of shotcrete was carried out continuously “from bottom to top” along the height of the lining of the ladle walls;
- регулированием расхода воды добивались минимального количества «отскока», отсутствия случаев оползания или отслаивания торкрет-покрытия; - by regulating the water flow, we achieved a minimum amount of “rebound” and the absence of cases of sliding or peeling of the shotcrete coating;
- толщина наносимого слоя торкрет-бетона составляла от 20 до 50 мм и варьировалась в зависимости от толщины остаточного слоя кирпичной футеровки стен и зоны его нанесения («бойный» участок, «подшлаковая» зона и т.д.).- the thickness of the applied layer of shotcrete ranged from 20 to 50 mm and varied depending on the thickness of the residual layer of brick lining of the walls and the zone of its application (“battle” area, “subslag” zone, etc.).
После нанесения ремонтного покрытия ковш выдерживали в естественных условиях в течение не менее 4 часа.After applying the repair coating, the ladle was kept in natural conditions for at least 4 hours.
Сушку и разогрев футеровки осуществляли по действующим графикам сушки и разогрева футеровок с монолитным дном. Drying and heating of the lining was carried out according to the current schedules for drying and heating of linings with a monolithic bottom.
Ввод ковша в эксплуатацию после первого промежуточного ремонта и процесс эксплуатации ковшей осуществляли по действующей технологии.The bucket was put into operation after the first intermediate repair and the bucket operation process was carried out according to the current technology.
При достижении в процессе эксплуатации ковшей после проведения промежуточного ремонта, остаточной толщины рабочего слоя футеровки дна и/или стен в зоне «шлакового пояса» от 75 до 80 мм и при удовлетворительном состоянии футеровки стены в «зоне металла» осуществляли проведение второго и последующих промежуточных ремонтов рабочего слоя футеровки с использованием торкрет-бетона.When, during operation of the ladles after intermediate repairs, the residual thickness of the working layer of the lining of the bottom and/or walls in the “slag belt” zone reached 75 to 80 mm and the wall lining in the “metal zone” was in a satisfactory condition, the second and subsequent intermediate repairs of the working layer of the lining were carried out using shotcrete.
В вышеуказанном примере качестве периклазового компонента использовали материал химического состава крупностью до 5 мм, указанного в таблице 1.In the above example, a material with a chemical composition of up to 5 mm, indicated in Table 1, was used as the periclase component.
Таблица 1Table 1
компонентMagnesia
component
В качестве высокоглиноземистого компонента использовали материал химического состава крупностью 12 мм, указанного в таблице 2.The high-alumina component was a material with a chemical composition of 12 mm in size, as indicated in Table 2.
Таблица 2Table 2
Ниже в таблице 3 представлен химический состав полученного торкрет-бетона для различных соотношений магнезиального (МК) и высокоглиноземистого компонента (ВГК), с описанием результата применения при ремонте футеровки сталеразливочных ковшей КЦ-2.Below in Table 3 is presented the chemical composition of the obtained shotcrete for various ratios of magnesia (MC) and high-alumina component (HAC), with a description of the result of application in the repair of the lining of KC-2 steel-pouring ladles.
Таблица 3Table 3
* относительное изменение потери массы при прокаливании по ГОСТ 2642.2.* relative change in mass loss on ignition according to GOST 2642.2.
Пробы №1-3 характеризуют серийное применение торкрет-бетона, где соотношение магнезиального и высокоглиноземистого компонента находится в среднем 45:55. Для данной композиции (пробы №1-3), наличие оксида алюминия в составе торкрет - бетона порядка 35-40 мас. % обусловлено применением высокоглиноземистого компонента, в том числе фракционированного зернистого и мелкодисперсного заполнителя высокоглиноземистого состава на основе оксида алюминия, глины и высокоглиноземистого цемента.Samples No. 1-3 characterize the serial use of shotcrete, where the ratio of magnesia to high-alumina components is on average 45:55. For this composition (samples No. 1-3), the presence of aluminum oxide in the shotcrete composition of approximately 35-40 wt.% is due to the use of a high-alumina component, including fractionated granular and finely dispersed high-alumina filler based on aluminum oxide, clay, and high-alumina cement.
Использование в высокоглиноземистом компоненте в составе заполнителя плавленого корунда и/или табулярного глинозема и/или муллита и/или высокоглиноземистого шамота и/или обожженного боксита, как отдельно каждого, так их комбинации, предопределяет высокие огнеупорные свойства торкрет-бетона за счет высокой огнеупорности каждого из перечисленных материалов. Данные материалы, в сочетании с периклазом, формируют «каркас» покрытия, который сохраняется при температурах эксплуатации футеровки в диапазоне от 1580 до 1750°С.The use of fused corundum and/or tabular alumina and/or mullite and/or high-alumina chamotte and/or calcined bauxite in the high-alumina filler component, either individually or in combination, ensures the high refractory properties of shotcrete due to the high refractoriness of each of these materials. These materials, combined with periclase, form the coating "skeleton," which is maintained at lining operating temperatures ranging from 1580 to 1750°C.
Наличие оксида магния порядка 50 мас.% связано с использованием периклаза в составе магнезиального компонента. Наличие диоксида кремния и оксида железа характеризует применение глины, а также косвенно обуславливает наличие примесей в составе высокоглиноземистого и магнезиального компонента. Оксид кальция связан с использованием высокоглиноземистого цемента, щелочные оксиды и углерод – следствие применения функциональных добавок и пластификаторов, оксид фоcфора – неорганического фосфатного связующего.The presence of magnesium oxide (approximately 50% by weight) is due to the use of periclase in the magnesite component. The presence of silicon dioxide and iron oxide reflects the use of clay and indirectly determines the presence of impurities in the high-alumina and magnesite components. Calcium oxide is due to the use of high-alumina cement, alkali oxides and carbon are a consequence of the use of functional additives and plasticizers, and phosphorus oxide is an inorganic phosphate binder.
Результаты применения торкрет-бетона, приготовленного в среднем соотношении высокоглиноземистого и магнезиального компонента, равном 45:55 а также в соотношении ВГК/МК=70:30 и ВГК/МК=30:70 имеют удовлетворительные результаты применения, обеспечивают равномерное нанесение торкрет-бетона, достаточную прочность и плотность готового покрытия, как после нанесения, так и в процессе сушки, и при высоких температурах в процессе эксплуатации. Прочное и плотное торкрет-покрытие позволяет продлить межремонтный период футеровки стальковшей, увеличивают стойкость в среднем на 30 плавок.Shotcrete prepared with an average high-alumina to magnesia ratio of 45:55, as well as with a VGK/MK ratio of 70:30 and VGK/MK ratio of 30:70, yields satisfactory results, ensuring uniform application of the shotcrete and sufficient strength and density of the finished coating, both after application and during drying, as well as at high temperatures during operation. A durable and dense shotcrete coating extends the period between repairs for steel ladle linings, increasing their durability by an average of 30 heats.
Превышение указанного соотношения ВГК/МК в сторону увеличения высокоглиноземистого компонента более 70 мас.% и снижение доли магнезиального компонента менее 30 мас.%, ухудшает нанесение торкрет-бетона на футеровку, нанесение становится неравномерным, отмечаются случаи оползания торкрет-покрытия с поверхности футеровки. Exceeding the specified ratio of high-alumina/magnesium component in the direction of increasing the proportion of the high-alumina component to more than 70 wt.% and decreasing the proportion of the magnesite component to less than 30 wt.% worsens the application of shotcrete to the lining; the application becomes uneven, and cases of the shotcrete coating slipping from the surface of the lining are observed.
Снижение высокоглиноземистого компонента до содержания менее более 30 мас.% и увеличение доли магнезиального компонента более 70 мас. % обеспечивает равномерное нанесение, но прочность и плотность торкрет-покрытия снижаются, что не обеспечивает требуемое повышение стойкости - не менее 30 плавок. Отремонтированный слой при данном соотношении ВГК/МК обеспечивает повышение стойкости футеровки на 15-25 плавок, что экономически не эффективно вследствие высокой стоимости израсходованных на ремонт футеровки материалов.Reducing the high-alumina component to less than 30% by weight and increasing the magnesite component to more than 70% by weight ensures uniform application, but the strength and density of the gunned coating decrease, which does not provide the required increase in durability—at least 30 heats. A repaired layer with a given high-alumina/magnesium ratio provides an increase in lining durability for 15-25 heats, which is not cost-effective due to the high cost of materials used for the repair.
Стойкость футеровки стальковшей за счет внедрения технологии с использованием торкрет-бетона в КЦ-2 НЛМК увеличилась на 30 плавок и составила в среднем 115-125 плавок.The durability of the lining of steel ladles, thanks to the implementation of technology using shotcrete at NLMK KC-2, increased by 30 heats and amounted to an average of 115-125 heats.
Если сравнивать предлагаемый торкрет-бетон из магнезиального и высокоглиноземистого компонента с прототипом по патентному документу SU 1616881, в качестве преимуществ предлагаемого бетона возможно отметить незначительный отскок при нанесении, который практически отсутствует, составляет не более 5% (у прототипа 16,5-18%). Случаи отслаивания и рассыпания в процессе сушки, присущие указанному прототипу, при использовании предлагаемого торкрет-бетона не наблюдаются. Также преимуществом предлагаемого бетона является незначительная пропитка расплавами металла и шлака, вследствие отсутствия в торкрет-покрытии открытых пор, которые образуются у прототипа из-за выгорания древесной муки при разогреве футеровки до 1300-1400оС и в процессе эксплуатации.Comparing the proposed shotcrete made from magnesite and high-alumina components with the prototype described in patent document SU 1616881, the advantages of the proposed concrete include minimal rebound during application, which is virtually nonexistent and amounts to no more than 5% (compared to 16.5-18% for the prototype). Flaking and crumbling during drying, which are common with the prototype, are not observed with the proposed shotcrete. Another advantage of the proposed concrete is its low impregnation with molten metal and slag, due to the absence of open pores in the shotcrete coating, which form in the prototype due to the combustion of wood flour when the lining is heated to 1300-1400 ° C and during operation.
Исходя из вышесказанного следует, что предлагаемый огнеупорный торкрет-бетон расширяет линейку средств подобного назначения за счет реализации своего назначения при обеспечении стойкости футеровки металлургических агрегатов к высоким температурам и воздействию расплава металла и шлака, что подтверждается существенным увеличением количества плавок на 25-30%, обусловливающих увеличение межремонтного периода. При этом способ нанесения футеровки с использованием предлагаемого торкрет-бетона также призван обеспечить указанный результат при сохранении простоты применения.Based on the above, the proposed refractory shotcrete expands the range of similar products by achieving its intended purpose of ensuring the resistance of metallurgical unit linings to high temperatures and exposure to molten metal and slag. This is confirmed by a significant increase in the number of heats by 25-30%, leading to an extended period between repairs. Furthermore, the lining application method using the proposed shotcrete is also designed to achieve this result while maintaining ease of use.
Claims (14)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2851397C1 true RU2851397C1 (en) | 2025-11-24 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU485997A1 (en) * | 1972-07-18 | 1975-09-30 | Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности | Mass for gunning lining of thermal units |
| SU1616881A1 (en) * | 1989-01-12 | 1990-12-30 | Белорусский Металлургический Завод | Refractory gunited composition |
| JPH06157151A (en) * | 1992-11-18 | 1994-06-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Spraying material for repairing blast furnace |
| RU2331617C2 (en) * | 2006-08-07 | 2008-08-20 | ОАО "Первоуральский динасовый завод" (ОАО "ДИНУР") | Fireproof concrete mixture |
| RU2445290C1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "ВОСТИО-УРАЛ" (ООО НПО "ВОСТИО-УРАЛ") | Refractory mixture |
| CN103396129A (en) * | 2013-07-25 | 2013-11-20 | 浙江锦诚耐火材料有限公司 | Light-weight hot-blast furnace pipeline spray paint and application method thereof |
| RU2596233C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-09-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Fire-resistant gunning mass |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU485997A1 (en) * | 1972-07-18 | 1975-09-30 | Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности | Mass for gunning lining of thermal units |
| SU1616881A1 (en) * | 1989-01-12 | 1990-12-30 | Белорусский Металлургический Завод | Refractory gunited composition |
| JPH06157151A (en) * | 1992-11-18 | 1994-06-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Spraying material for repairing blast furnace |
| RU2331617C2 (en) * | 2006-08-07 | 2008-08-20 | ОАО "Первоуральский динасовый завод" (ОАО "ДИНУР") | Fireproof concrete mixture |
| RU2445290C1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "ВОСТИО-УРАЛ" (ООО НПО "ВОСТИО-УРАЛ") | Refractory mixture |
| CN103396129A (en) * | 2013-07-25 | 2013-11-20 | 浙江锦诚耐火材料有限公司 | Light-weight hot-blast furnace pipeline spray paint and application method thereof |
| RU2596233C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-09-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" | Fire-resistant gunning mass |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0301092B1 (en) | Method for spray-working refractory composition | |
| KR20180088658A (en) | Refractory Magnesia Cement | |
| JPH027911B2 (en) | ||
| GB2110200A (en) | Forming coherent refractory masses | |
| NZ272553A (en) | Non-slumping, low cement refractory castable composition | |
| EP0931780B1 (en) | Method of wet-gunning a castable refractory composition | |
| JP4023916B2 (en) | Alumina cement, alumina cement composition, amorphous refractory, and spraying method using the same | |
| JPS6221754B2 (en) | ||
| RU2851397C1 (en) | Refractory magnesia-alumina shotcrete concrete for lining metallurgical units and method for its application | |
| KR20210012705A (en) | Composition for cementious floor high strength mortar | |
| JP4351526B2 (en) | Unshaped refractories for wet spraying with used refractories | |
| US5869145A (en) | Wet-gunning method for dense castable refractory composition | |
| US6054186A (en) | Low cement refractory castable system for wet process pumping/spraying | |
| JPS59182280A (en) | Monolithic refractory composition | |
| MX2007000419A (en) | High durability refractory composition. | |
| RU2596233C1 (en) | Fire-resistant gunning mass | |
| EP0798279B1 (en) | Wet-gunning method | |
| CA3050526A1 (en) | Single additive refractory materials suitable for multiple application methods | |
| CA2201992C (en) | Set modifying admixtures for refractory shotcreting | |
| JP7749100B1 (en) | Monolithic refractory for dry spraying and dry spraying construction method using the same | |
| JPH10167791A (en) | Additive for alumna cement, alumina cement composition containing the same and amorphous refractory material by using the same composition | |
| JP2972179B1 (en) | Amorphous refractory composition for wet spraying | |
| JP4588238B2 (en) | Condensation / setting accelerator for alumina cement, alumina cement composition, and amorphous refractory using the same | |
| JP4456193B2 (en) | Refractory spraying method | |
| JP3449673B2 (en) | Spraying construction method |