RU2031093C1

RU2031093C1 - Rammed mass for lining of induction oven

Info

Publication number: RU2031093C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Чайко; А.Л. Завьялов; В.М. Рапопорт
Original assignee: Акционерное общество "Руслич"
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: rammed lining mass. SUBSTANCE: mass has, wt.-%: periclase powder 4-15; mullite corundum 2-12; chrome oxide 0.1-1.5; boric acid 1-3; quartzite 0.5-10, and periclase-spinellide powder - the rest. Properties: thermal stability (1900 C - air) is 30-32 heat changes, refractory is 1850-1870 C. EFFECT: enhanced quality of mass. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области производства огнеупорных материалов, предназначенных для футеровки индукционных печей, служащих для выплавки сплавов на основе титана. The invention relates to the field of production of refractory materials for lining induction furnaces used for smelting titanium-based alloys.

Известен состав [1] набивной огнеупорной массы следующего состава, мас. % : Кварцит кристаллический основа Борсодержащий компонент 1-2 Карборунд черный 5-10 Электрокорунд белый 10-20
Данный состав массы, обеспечивая высокую стойкость футеровки при выплавке углеродистых сталей, не пригоден для футеровки печей, используемых для выплавки сплавов на основе титана, так как титан восстанавливает кремний. Температура плавления таких сплавов (более 1800^оС) выше температуры плавления футеровки (1690^оС).The known composition [1] printed refractory mass of the following composition, wt. %: Quartzite crystalline base Boron-containing component 1-2 Carborundum black 5-10 Electrocorundum white 10-20
This composition of the mass, providing high resistance to lining during the smelting of carbon steels, is not suitable for lining furnaces used for smelting titanium-based alloys, since titanium reduces silicon. The melting point of such alloys (more than 1800 ° ^C) above the lining of the melting point (1690 ^C).

Известен также состав [2] набивной массы, содержащей, мас.%: Электрокорунд основа Плавленный магнезит 3-10 Бура 0,5-0,7
Футеровка, изготовленная из такой массы, обладает высокой огнеупорностью. Однако при контакте со шлаком контактирующий слой футеровки насыщается окислами титана, которые способствуют усиленной усадке футеровки (до 7%), что приводит к ее растрескиванию и проникновению металла и шлака в глубь футеровки.Also known is the composition [2] of the stuffed mass containing, wt.%: Electrocorundum base Fused magnesite 3-10 Borax 0.5-0.7
A lining made of such a mass has high refractoriness. However, upon contact with slag, the contact layer of the lining is saturated with titanium oxides, which contribute to enhanced shrinkage of the lining (up to 7%), which leads to cracking and penetration of the metal and slag into the lining.

С целью повышения металло- и шлакоустойчивости футеровки индукционных печей при плавке особо агрессивных марок сталей используется набивная масса [3] следующего состава, мас.%: Периклазошпинелидный порошок 81-84 Электроплавленный корунд 15-18 Борная кислота 0,5-1,0
Периклазошпинелидный порошок и электрокорунд при высоких температурах образуют хром-шпинелиды сложного состава, обеспечивающие повышенную расплавоустойчивость футеровки, повышенную термическую стойкость, незначительную склонность к трещинообразованию в период службы футеровки.In order to increase the metal and slag resistance of the lining of induction furnaces when melting particularly aggressive grades of steel, the packing mass [3] of the following composition is used, wt.%: Periclase spinelid powder 81-84 Electrofused corundum 15-18 Boric acid 0.5-1.0
At high temperatures, periclase-spinel powder and electrocorundum form chromium spinelides of complex composition, which provide increased melt-resistance of the lining, increased thermal resistance, and a slight tendency to crack formation during the service life of the lining.

Основной недостаток данного состава - склонность к осыпанию из-за недостаточной спекаемости рабочего слоя. В результате происходит неравномерный износ футеровки, загрязняется расплав, падают его технологические свойства. The main disadvantage of this composition is the tendency to shedding due to insufficient sintering of the working layer. As a result, uneven wear of the lining occurs, the melt becomes contaminated, and its technological properties fall.

Наиболее близкой к предлагаемому составу набивной огнеупорной массы по технической сущности и достигаемому результату является набивная масса [4], содержащая, мас.%: Периклазовый порошок 10,0-40,0 Периклазошпи- нелидный порошок 18,5-35,0 Муллитокорунд до 10,0 Окись хрома до 1,5 (сверх
100%) Борная кислота 1,5-2,0 (сверх
100%)
Использование указанного состава для футеровки индукционной печи обеспечивает высокую огнеупорность. Однако в условиях выплавки сплавов на основе титана и контакта металлической и шлаковой фазы с футеровкой происходит неравномерный ее износ. В результате снижается стойкость футеровки, образуются глубокие трещины, возможен прорыв металла к индуктору.The closest to the proposed composition of the packed refractory mass in terms of technical nature and the achieved result is the packed mass [4], containing, wt.%: Periclase powder 10.0-40.0 Periclase-spirulid powder 18.5-35.0 Mullitocorundum up to 10 0 Chromium oxide up to 1.5 (over
100%) Boric acid 1.5-2.0 (in excess
100%)
The use of this composition for lining an induction furnace provides high refractoriness. However, under conditions of smelting alloys based on titanium and the contact of the metal and slag phase with the lining, its wear is uneven. As a result, the lining resistance decreases, deep cracks form, a breakthrough of the metal to the inductor is possible.

Цель изобретения - создание набивной массы для футеровки индукционной печи, предназначенной для выплавки сплавов на основе титана и обеспечивающей высокую стойкость, огнеупорность и термостойкость футеровки при ее равномерном износе. The purpose of the invention is the creation of the packing mass for the lining of an induction furnace, intended for the smelting of titanium-based alloys and providing high resistance, fire resistance and heat resistance of the lining with its uniform wear.

Поставленная цель достигается тем, что набивная масса содержит порошок периклазовый, муллитокорунд, окись хрома, борную кислоту и периклазошпинелидный порошок, отличающийся тем, что она дополнительно содержит кварцит при следующем соотношении компонентов, мас.%: Периклазовый порошок 4,0-15,0 Муллитокорунд 2,0-12,0 Окись хрома 0,1-1,5 Борная кислота 1,0-3,0 Кварцит 0,5-10,0
Периклазошпи- нелидный порошок остальное.This goal is achieved in that the packed mass contains periclase powder, mullitocorundum, chromium oxide, boric acid and periclase-spinelide powder, characterized in that it additionally contains quartzite in the following ratio of components, wt.%: Periclase powder 4.0-15.0 Mullitocorundum 2.0-12.0 Chromium oxide 0.1-1.5 Boric acid 1.0-3.0 Quartzite 0.5-10.0
Periclase-spine powder the rest.

Дополнительное введение в состав набивной массы кварцита способствует образованию форстеритовой связки, обеспечивающей механическую прочность слоя футеровки, находящейся в контакте с расплавленным металлом и шлаком и затормаживающей процесс спекания последующих слоев футеровки, лежащих за контактным слоем. Образование форстерита связано с дополнительным увеличением объема (ростом) футеровки при температурах до 1400^оС, нейтрализующим влияние шлакового расплава, содержащего оксид титана, на усадку контактного слоя футеровки.An additional introduction of quartzite into the packed mass contributes to the formation of a forsterite binder, which provides mechanical strength of the lining layer in contact with molten metal and slag and inhibits the sintering of subsequent layers of the lining lying behind the contact layer. Forsterite formation is associated with an additional increase in volume (growth) lining at temperatures up to 1400 ^C, the neutralizing effect of the melted slag containing a titanium oxide, shrinkage of the contact liner layer.

Другим важным фактором дополнительного ввода кварцита в состав набивной массы, является образование устойчивого гарнисажного слоя, предохраняющего футеровку от механических повреждений и неравномерного ее износа конвективными потоками расплавов металла и шлака. Another important factor for the additional introduction of quartzite into the packed mass is the formation of a stable skull layer, which protects the lining from mechanical damage and its uneven wear by convective flows of metal and slag melts.

Ввод кварцита в состав набивной массы менее 0,5% не дает положительного эффекта, а ввод кварцита более 10% приводит к снижению огнеупорности и термостойкости футеровки. При температурах 1600^оС и более наблюдается усадка футеровки, сопровождающаяся образованием усадочных трещин. Содержание порошка периклазового и муллитокорунда в составе набивной массы в количестве 4,0-14,0% и 2,0-12,0% способствует образованию шпинели (MgO x x Al₂O₃), сопровождающейся ростом футеровки.The introduction of quartzite in the stuffing mass of less than 0.5% does not have a positive effect, and the introduction of quartzite more than 10% leads to a decrease in the refractoriness and heat resistance of the lining. At temperatures of ^about 1600 C or more is observed lining shrinkage accompanied by the formation of shrinkage cracks. The content of periclase and mullite corundum powder in the packed mass in the amount of 4.0-14.0% and 2.0-12.0% contributes to the formation of spinel (MgO xx Al ₂ O ₃ ), accompanied by the growth of the lining.

Периклазошпинелидный порошок в качестве основы обеспечивает высокое объемопостоянство футеровки. В результате повышается устойчивость футеровки к растрескиванию и воздействию шлака. Periclase spinelide powder as a base provides high volume stability of the lining. As a result, the lining is resistant to cracking and slag.

Ввод окиси хрома в состав набивной массы в количестве 0,1-1,5% способствует повышению коррозийной стойкости футеровки, находящейся в контакте с жидким шлаком, повышению огнеупорности и термостойкости и повышает объемопостоянство футеровки, что приводит к повышению срока службы футеровки. The introduction of chromium oxide in the composition of the packed mass in an amount of 0.1-1.5% helps to increase the corrosion resistance of the lining in contact with liquid slag, increase refractoriness and heat resistance and increase the volume stability of the lining, which leads to an increase in the life of the lining.

При вводе окиси хрома в состав массы менее 0,1% ожидаемого положительного эффекта не наблюдается, а при его содержании в составе набивной массы более 1,5% увеличивается спекаемость футеровки и ее усадка, что может привести к образованию трещин. When chromium oxide is introduced into the composition of the mass of less than 0.1%, the expected positive effect is not observed, and when it is contained in the composition of the packed mass of more than 1.5%, the sintering ability of the lining and its shrinkage increase, which can lead to cracking.

Борная кислота в составе смеси служит минерализующей добавкой, способствующей ускоренному образованию шпинели. Boric acid in the mixture serves as a mineralizing additive, contributing to the accelerated formation of spinel.

Содержание борной кислоты в количестве менее 1,0% практически не оказывает влияние на скорость образования шпинели, а ее содержание более 3,0% уменьшает термостойкость футеровки. A content of boric acid in an amount of less than 1.0% has practically no effect on the spinel formation rate, and its content of more than 3.0% reduces the heat resistance of the lining.

При сопоставительном анализе заявляемого изобретения с прототипом было выявлено, что существенным отличительным признаком данного изобретения является введение в состав набивной массы нового компонента - кварцита при следующем соотношении компонентов, мас.%: Периклазовый порошок 4,0-15,0 Муллитокорунд 2,0-12,0 Окись хрома 0,1-1,5 Борная кислота 1,0-3,0 Кварцит 0,5-10,0
Периклазошпи- нелидный порошок остальное.A comparative analysis of the claimed invention with the prototype revealed that a significant distinguishing feature of this invention is the introduction of a new component, quartzite, into the packed mass in the following ratio of components, wt.%: Periclase powder 4.0-15.0 Mullitocorundum 2.0-12 , 0 Chromium oxide 0.1-1.5 Boric acid 1.0-3.0 Quartzite 0.5-10.0
Periclase-spine powder the rest.

Следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна". Therefore, the invention meets the criterion of "novelty."

При поиске по патентной и научно-технической литературе изобретения, в которых в совокупности имеются признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не обнаружены. Изобретений, в которых для повышения стойкости и термостойкости футеровки при ее равномерном износе в состав набивной массы вводится кварцит, не выявлено. When searching the patent and scientific and technical literature of the invention, in the aggregate there are signs that distinguish the claimed invention from the prototype, were not found. Inventions in which to increase the resistance and heat resistance of the lining during its uniform wear, quartzite is introduced into the stuffing mass have not been identified.

В предлагаемом изобретении введение кварцита в состав набивной массы в совокупности с другими компонентами позволяет одновременно повысить стойкость, огнеупорность и термостойкость футеровки индукционных печей при ее равномерном износе. In the present invention, the introduction of quartzite in the composition of the packed mass in combination with other components can simultaneously increase the resistance, refractoriness and heat resistance of the lining of induction furnaces with uniform wear.

Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Thus, the claimed solution meets the criterion of "inventive step".

Данный состав набивной массы может быть легко воспроизведен при изготовлении набивной массы в промышленных условиях. Таким образом, изобретение отвечает критерию "промышленная применимость". This composition of the packing mass can be easily reproduced in the manufacture of the packing mass in an industrial environment. Thus, the invention meets the criterion of "industrial applicability".

П р и м е р. Готовят массу следующего состава, мас.%: порошок периклазовый плавленный марки ПППЛ-95 4,0-15,0, муллитокорунд марки МК-90 (ТУ 14-8-457-84) 2,0-12,0, окись хрома (ЧДА) 0,1-1,5, кварцит (ТУ 14-8-542-87) 0,5-10,0, борная кислота Н₃ВО₃ (ГОСТ 18704-78) 1,0-3,0, периклазошпинелидный порошок (70% MgO - 30% Al₂O₃) ТУ 14-8-608-90 остальное.PRI me R. Prepare a mass of the following composition, wt.%: Fused periclase powder, grade PPPL-95 4.0-15.0, mullite corundum grade MK-90 (TU 14-8-457-84) 2.0-12.0, chromium oxide ( ChDA) 0.1-1.5, quartzite (TU 14-8-542-87) 0.5-10.0, boric acid N ₃ VO ₃ (GOST 18704-78) 1.0-3.0, periclase spinelid powder (70% MgO - 30% Al ₂ O ₃ ) TU 14-8-608-90 the rest.

Составляющие шихты в сухом виде тщательно перемешивают. The components of the mixture in dry form are thoroughly mixed.

Готовую массу небольшими порциями засыпают на под печи ИЧТ-2,5, а затем устанавливают металлический шаблон и засыпают массу между шаблоном и индуктором. Набивка осуществляется послойно с помощью пневмотрамбовки для максимального уплотнения. The finished mass is poured in small portions on under the IChT-2.5 furnace, and then a metal template is installed and the mass is filled in between the template and the inductor. Stuffing is carried out in layers using a pneumatic rammer for maximum compaction.

Сушку массы производят путем расплавления кускового чугуна, загружаемого до верха шаблона. Drying of the mass is carried out by melting lump cast iron loaded to the top of the template.

После расплавления и выдержки чугун охлаждают до 1400^оС и сливают.After melting and holding iron is cooled to 1400 ^C. and discarded.

Зерновой состав составляющих компонентов - 3-0,08 мм. The grain composition of the constituent components is 3-0.08 mm

После набивки и сушки массы загружали металлическую шихту и печь включали на полную мощность. After stuffing and drying the mass, the metal charge was loaded and the furnace was turned on at full power.

Полученные результаты испытаний приведены в таблице. The obtained test results are shown in the table.

Как следует из приведенной таблицы, заявляемый состав набивной массы обеспечивает более высокую огнеупорность футеровки (выше 1890^оС), термостойкость (выше 35 теплосмен), стойкость футеровки (срок службы) составила 200 плавок против 100 плавок, при использовании состава-прототипа. Эксплуатация футеровки была возможна до 50% ее износа против 30%. При использовании массы-прототипа износ футеровки был неравномерный, в результате чего срок службы футеровки был сравнительно невысокий.As follows from the table, the inventive composition provides a ramming mass of refractory lining of a high (above 1890 ^C), heat resistance (above 35 thermal cycles), lining durability (service life) was 200 heats vs. 100 heats, when using the composition of the prototype. Lining operation was possible up to 50% of its wear versus 30%. When using the mass of the prototype, the wear of the lining was uneven, as a result of which the service life of the lining was relatively low.

Таким образом, заявляемый состав набивной массы обеспечивает более высокие эксплуатационные свойства футеровки индукционной печи, позволяющие выплавлять сплавы на основе титана (ферротитана). Thus, the inventive composition of the packed mass provides higher operational properties of the lining of the induction furnace, allowing smelting alloys based on titanium (ferrotitanium).

Claims

STACKING MASS FOR LADING OF INDUCTION FURNACES, containing periclase powder, mullite corundum, chromium oxide, boric acid and periclase-spinel powder, characterized in that it additionally contains quartzite in the following ratio of components, wt.%:
Periclase Powder - 4.0 - 15.0
Mullitocorundum - 2.0 - 12.0
Chromium oxide - 0.1 - 1.5
Boric acid - 1.0 - 3.0
Quartzite - 0.5 - 10.0
Periclase Spinelide Powder - Else