Изобретение относится к производству графитсодержащих огнеупоров, предназначенных для использования в различных отраслях промышленности, главным образом для производства металлов. The invention relates to the production of graphite-containing refractories intended for use in various industries, mainly for the production of metals.
В литературе описаны следующие способы приготовления огнеупорной массы при производстве графитсодержащих огнеупоров. Так в а.с. N 1530619 (Бюллетень, 1989, N 47) предлагается способ приготовления огнеупорной массы, включающий формирование окаткой оболочек из порошка антиокислителя на углеродных гранулах с последующей их сушкой и смешиванием о крупнозернистым и мелкозернистым электроплавленным корундом или периклазом и связующим. Для снижения окисления углеродных гранул при высокой температуре на гранулы 2-1 мм предварительно наносят связующее, а оболочку формируют из смеси порошков алюминия и кремния с удельной поверхностью 2-4 м2/г и кремния с удельной поверхностью 0,6-0,8 м2/г, взятых в соотношении 2,5:1. Основным недостатком этого способа является то, что при его реализации нарушается контакт между собой углеродных гранул, вследствие чего возникают местные температурные напряжения при теплопередаче в изготовленном из массы изделии, что приводит к его низкой термостойкости. К тому же возникает необходимость использования электроплавленных огнеупорных заполнителей (корунда или периклаза), что значительно удорожает продукцию, изготовленную на основе предлагаемой массы.The following methods for preparing a refractory mass in the production of graphite-containing refractories are described in the literature. So in A.S. N 1530619 (Bulletin, 1989, N 47), a method for preparing a refractory mass is proposed, which involves forming pellets of antioxidant powder on carbon granules, followed by drying and mixing them with coarse and fine-grained electrofused corundum or periclase and a binder. To reduce the oxidation of carbon granules at high temperature, a binder is preliminarily applied to 2-1 mm granules, and the shell is formed from a mixture of aluminum and silicon powders with a specific surface area of 2-4 m 2 / g and silicon with a specific surface area of 0.6-0.8 m 2 / g taken in a ratio of 2.5: 1. The main disadvantage of this method is that when it is implemented, the contact between the carbon granules is violated, as a result of which local temperature stresses occur during heat transfer in the product made from the mass, which leads to its low heat resistance. In addition, there is a need to use electrofused refractory aggregates (corundum or periclase), which significantly increases the cost of products made on the basis of the proposed mass.
Наиболее близким по совокупности признаков к данному изобретению (прототипом) является способ по а.с. N 1648931 (Бюллетень, 1991, N 18), в котором при получении периклазоуглеродистых изделий сначала смешивают периклазовый порошок фракции 1 -3 мм о жидким фенольным связующим, затем - с периклазовым порошком фракции менее 1 мм, графитом, тонкомолотым периклазом фракции менее 0,063 мм и алюминийсодержащей антиокислительной добавкой с содержанием алюминия 2-4 % (массовые доли). После этого вводят порошкообразное фенольное связующее и окончательно смешивают все компоненты сырьевой смеси. В прототипе устраняется недостаток, присущий упомянутому аналогу, связанный с нарушением целостности углеродной матрицы. Вместе с тем, пористый спеченный периклазовый порошок содержит внутри пор воздух, способствующий инициации процесса окисления углеродистого компонента в процессе эксплуатации изделий при высокой температуре. Это снижает срок службы огнеупорных изделий, изготовленных по указанному способу. Использование пористого периклазового заполнителя снижает прочности изделий, изготовленных из массы по упомянутому способу, попытки использования более прочного электроплавленного периклазового заполнителя значительно удорожают продукцию. The closest set of features to this invention (prototype) is the method as. N 1648931 (Bulletin, 1991, N 18), in which, upon receipt of periclase-carbon products, the periclase powder of a fraction of 1-3 mm about a liquid phenolic binder is first mixed, then with a periclase powder of a fraction of less than 1 mm, graphite, a finely ground periclase of a fraction of less than 0.063 mm and aluminum-containing antioxidant additive with an aluminum content of 2-4% (mass fraction). After that, a powdered phenolic binder is introduced and all components of the raw material mixture are finally mixed. The prototype eliminates the disadvantage inherent in the aforementioned analogue associated with the violation of the integrity of the carbon matrix. At the same time, the porous sintered periclase powder contains air inside the pores, which contributes to the initiation of the oxidation of the carbon component during the operation of products at high temperature. This reduces the service life of refractory products made by the specified method. The use of porous periclase aggregate reduces the strength of products made from mass by the aforementioned method, attempts to use a more durable electrofused periclase aggregate significantly increase the cost of production.
Предлагаемый способ приготовления огнеупорной массы позволяет устранить недостатки, присущие прототипу, и решить следующие задачи: улучшение технических характеристик изделий, изготовленных на его основе, как то увеличение прочности изделий, снижение их пористости при использовании более дешевого, по сравнению с электроплавленным, спеченного огнеупорного заполнителя при получении изделий ответственного назначения. Указанный технический результат достигается тем, что в процессе приготовления массы, производимой в одном смесительном агрегате, по крайней мере, одна технологическая операция смешивания зернистого спеченного огнеупорного наполнителя с жидкой синтетической смолой производится в условиях создания в смесителе разрежения не менее 0,8 атм, при этом жидкая синтетическая смола подается в смеситель после выдержки зернистого огнеупорного наполнителя при указанном разрежении не менее 5 минут. The proposed method of preparing the refractory mass allows to eliminate the disadvantages inherent in the prototype and to solve the following problems: improving the technical characteristics of products made on its basis, such as increasing the strength of products, reducing their porosity when using a cheaper, compared to electrofused, sintered refractory filler when receipt of products of responsible designation. The specified technical result is achieved by the fact that in the process of preparing the mass produced in one mixing unit, at least one technological operation of mixing the granular sintered refractory filler with a liquid synthetic resin is performed under conditions of creating at least 0.8 atm vacuum in the mixer, while liquid synthetic resin is fed into the mixer after exposure of the granular refractory filler at the specified vacuum for at least 5 minutes.
При создании вакуума в смесителе и выдерживании зернистого огнеупорного наполнителя при указанном разрежении не менее 5 минут и последующем смешивании зернистого наполнителя с жидкой синтетической смолой создаются условия для пропитки пор наполнителя смолой, последняя, заполняя поры наполнителя, способствует снижению пористости изделий, дополнительно склеивает и удерживает от разрушения отдельные фрагменты зерна заполнителя, способствуя тем самым повышению прочности изделий. Отсутствие в порах воздуха, способного инициировать реакцию окисления углеродсодержащего компонента, повышает устойчивость изделий к окислению в процессе эксплуатации. When creating a vacuum in the mixer and keeping the granular refractory filler at a specified vacuum for at least 5 minutes and then mixing the granular filler with a liquid synthetic resin, conditions are created for impregnating the filler pores with resin; the latter, filling the filler pores, helps to reduce the porosity of the products, further glues and prevents destruction of individual fragments of aggregate grain, thereby contributing to an increase in product strength. The absence of air in the pores capable of initiating the oxidation reaction of the carbon-containing component increases the resistance of the products to oxidation during operation.
Пропитка пористого зернистого огнеупорного наполнителя жидким фенольным связующим может производиться и в отдельном смесительном агрегате, после чего процесс приготовления массы может быть продолжен в другом смесителе. The impregnation of the porous granular refractory filler with a liquid phenolic binder can be carried out in a separate mixing unit, after which the mass preparation process can be continued in another mixer.
Пример реализации предлагаемого способа приготовления огнеупорной массы выглядит следующим образом. Пористый зернистый огнеупорный наполнитель, например спеченный периклаз, дозируется и подается в смеситель, в котором создается разрежение 0,8 атм. После 5-10 минутной выдержки в условиях вакуума (необходимо для удаления воздуха из пор наполнителя) в смеситель дозируется и подается жидкая фенольная смола (бакелит), которая пропитывает поры наполнителя, затем в смеситель дозируется и загружается графит, после чего в смеситель дозируется и загружается тонкомолотый огнеупорный заполнитель, предварительно смешанный с антиокислителем, предупреждающим окисление графита при эксплуатации изделий, затем дозирование и введение в смеситель твердой фенольной смолы (пульвербакелит) и окончательное перемешивание компонентов. An example implementation of the proposed method for the preparation of refractory mass is as follows. A porous granular refractory filler, such as sintered periclase, is dosed and fed to a mixer in which a vacuum of 0.8 atm is created. After 5-10 minutes exposure under vacuum (necessary to remove air from the pores of the filler), liquid phenolic resin (bakelite) is dosed and fed into the mixer, which impregnates the pores of the filler, then graphite is dosed and loaded into the mixer, after which it is dosed and loaded finely ground refractory aggregate, pre-mixed with an antioxidant that prevents the oxidation of graphite during product operation, then dosing and introducing into the mixer solid phenolic resin (pulverbakelite) and then noe mixing of the components.