автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Новые огнеупорные материалы на основе системы CaO-MgO-ZrO2-SiO2 и добавок

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Огнеупоры, перспективные для использования в черной металлургии

1.2. Неформованные жаростойкие материалы, применяющиеся в тепловых агрегатах цветной металлургии

1.3. Общая характеристика подсистем четырехкомпо-нентной системы СаО - НдО - основы новых типов огнеупоров

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. СЫРЬЕ И МАТЕРИАЛЫ, МЕТ0Д1 ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В

РАБОТЕ.

2.1. Сырье и материалы.

2.2. Метода исследования и.изико-механических свойств и фазового состава

2.3. Методы исследования многокомпонентных систем.

2.4. Расчет кривых ликвидуса с применением ЭВМ.

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. СУБСОЛИДУСНОЕ СТРОЕНИЕ ШОГОКОШОНЕНТНЫХ

СИСТЕМ, ИСПОЛЬЗУЖЫХ В РАБОТЕ.

3.1. Субсолидусное строение системы РеО -

Ь0г - ЪОг - в/Оз

3.2. Субсолидусное строение системы СаО - МдО

Щ - Щ

3.3. Субсолидусное строение системы СаО -

ЬОх-Щ

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ОГНЕУПОРОВ да

РАЗЛИВКИ СТАЛИ.

4.1. Влияние добавок на свойства цирконовых изделий.

4.2. Влияние основных технологических параметров на свойства цирконовых изделий

4.3. Огнеупоры на основе диоксида циркония

4.4. Огнеупоры на основе составов системы 'МдО

1г02- $;

4.5. Вывода

ГЛАВА 5. ТЕХНОИОГВДЕОНИЕ РАЗРАБОТКИ НАБИВНЫХ МАСС И

ПОКРЫТИЙ, СТОЙКИХ К РАСПЛАВАМ БРОНЗ.

5.1. Набивные массы для футеровки индукционных печей плавки бронзы.

5.2. Защитные покрытия для изложниц при разливке бронз . у.

5.3. Выводы

ГЛАВА 6. ОСВОЕНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

В ПР0МШ1ЕНН0СТИ И ИХ ЗК0Н0ШЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

6.1. Изготовление на Красноармейском динасовом заводе цирконопериклазовых и периклазоцирконовых изделий для сталеразливочных ковшей

6.2. Изготовление набивной кварцитовой массы и выполнение монолитной футеровки индукционных печей УГНЛ для выдержки бронзы.

6.3. Испытание и внедрение набивной массы в индукционных канальных печах УГНЛ.

6.4. Испытания покрытий для защиты изложниц при разливке бронзы на ПО "Харьковвторцветмет"

6.5. Выводы

Программа развития народного хозяйства СССР, выработанная ХХУТ съездом КПСС, предусматривает непрерывное наращивание экономического потенциала страны и направлена на решение проблем, стоящих перед народным хозяйством. Вновь создаваемая и осваиваемая продукция по качественным и технико-экономическим характеристикам должна соответствовать передовым достижениям науки и техники. Строительство тепловых агрегатов большой единичной мощности, высокие темпы развития металлургии и интенсификация производственных процессов обусловливает непрерывное повышение требований к качеству огнеупоров /I/. Крупнейшим потребителем огнеупоров является металлургия, которая расходует более половины всего объема производства огнеупорных изделий в СССР.

Главным направлением дальнейшего развития огнеупорной промышленности является коренное улучшение качества, расширение ассортимента огнеупорной продукции. Для решения этой задачи необходимо разработать и внедрить ряд мероприятий, в том числе расширить внедрение эффективных набивных масс для выполнения монолитных футеровок тепловых агрегатов, увеличить выпуск плит для шиберных затворов и других изделий с целью доведения объема разливки стали через них до 140-145 млн т /2/. В 1983 г. в СССР выплавлено 153 млн т стали, что составляет 104% по отношению к 1982 г. /3/.

Интенсификация технологических процессов в черной и цветной металлургии, и в первую очередь при выплавке и разливке металлов, выдвигает новые задачи по разработке технологии стойких огнеупорных материалов и изделий, которые могли бы ра

- б ботать в условиях высоких температур при одновременном воздействии ряда агрессивных факторов / шлака, металла, термических и механических воздействий /. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают огнеупоры на основе оксидов магния и циркония, а также циркон. Перспективность использования этих материалов обусловлена не только высокими их огневыми свойствами, но прежде всего их химической инертностью и плохой смачиваемостью металлами.

В последние годы широкое развитие получило производство и применение неформованных огнеупоров. Это направление позволяет обеспечить полную механизацию и автоматизацию при производстве этих материалов и их применении при выполнении монолитных футе-ровок. Наиболее широкое развитие получило производство набивных масс на основе кварцевых песков и кварцитов. Такие массы используют при выполнении монолитных футеровок сталеразливоч-ных ковшей и других тепловых агрегатов в черной металлургии и для футеровки индукционных печей при выплавке медьсодержащих сплавов и других тепловых агрегатов цветной металлургии.

Нами для футеровок индукционных печей выдержки бронз использован кварцит овручского месторождения, который в сочетании с цирконом, фосфорсодержащими, минеральными и органическими добавками обеспечивает высокое качество монолитной футеровки.

С целью эффективного управления физико-химическими процессами происходящими при формировании огнеупоров, а также процессов развивающихся в условиях их службы при воздействии высоких температур, давлений, агрессивных сред необходимо было изучить соответствующие диаграммы состояния и субсолидусное строение многокомпонентных систем, включающих оксиды циркония, кремния, магния, кальция, фосфора.

Большой вклад в развитие физико-химии и технологии огнеупоров внесли советские ученые /4-24/. Некоторые вопросы по обеспечению металлургии высококачественными огнеупорами сформулированы в работах /23-25/.

Главное внимание в работе сосредоточено на разработке рационального использования огнеупорного сырья, создании и внедрении стойких огнеупоров с целью улучшения условий труда, повышения производительности тепловых агрегатов, обеспечения экономии энергии, топлива, материалов, трудовых ресурсов и решения экологических задач.

Основной задачей данной работы является: получение новых огнеупорных материалов, обладающих повышенной стойкостью к расплавам медьсодержащих сплавов на основе составов системы СссО - МдО - ЪсОч - с различными минеральными и органичес кими добавками. В дальнейшем предполагается расширить применение таких материалов и для разливки специальных сталей.

Автор считает необходимым выразить благодарность сотрудникам кафедры технологии керамики, огнеупоров, стекла и эмали ХПИ им. В.И. Ленина: ст.н.сш, к.т.н. Жуковиной ЕЛО., инженеру Безрук Т.Н. за помощь, оказанную при проведении данной работы, особенно на этапе испытаний изделий в службе, а также и всем другим товарищам, содействовавшим успешному проведению этой работы.

Результаты работы. Разработано orueyuopuoo зацптное шжритшв содордацоо в овоои соит<лзз:

ЦирКСШШрОДОрЯОЩШ КОЬфОНОН* - J

LüliTQUiS! ~

1к»р0о::сил1:о21шщодлшоза - ü®5,¿ Вода - осталыюо

Сoo*об покритля зацодон подоштедьншд роаошюи по заявке ва приоре 01 16*02.81 Ре По тояшчоскоа" ш'ехх^ дротавонригариого зациг® лого нокрцтия ш излошпщи« используете при разливке бронзы"е утвохвдлшоа гл. uimoiiopou ПО "Харьковвторивотиот" 24Д2Д981 р«,е Э парта X9ö2 года начато ироишлаипоо освооида и внедрение в про» кззоджо галсритпя во второй цохо иа ночи ддп плавки чушеовоа брош Тошичссч.ал инструкция лродусиатриваот слодущио тазшологичоегшв он обтащи:

1.Подготовка растгюра карбокешшотиллцедлалозы.

2.Роспуск бентонита.

3.ПОДГОТОВИВ OríIO^ÍiOpüLK порошков» 'иПриготовлонио суспензии покрытия. 5.11аносо;шо покрытия.

Полрытио наносится доело разливки иеталла на тошшо иалоиаици рас1Шптолси.йосле шшеаешш корочка .покрытия шоот свохлокроиовш! цвет, плотная* но оелуаштся и не скалывается.

За вроыя осзоспия сротивонригарного зацшного шжрытня too о«• иочоцо лишошю разгара иоворзаюсти иадоодиц, в результате чого уыоньиился возират чуыок, сохгратидооь количество внутреннего брака и улучшился влсшшЛ вод чуион (^охраняется товарной знак ) oí'о позволило уиоиыжгь количество оборотов иеталла« идуцего на иоиторный переплав» что дало иозыоаность саиаить расход сырья па шплавку чуыковоа бронзы за счет уменьшения потерь на угар при аоренлаио с IÜ56 кг/т до 1053 кг/т.

Проицуцоствои разработанного покрытия является такие меньше стошость ноарытия но сравнении с ранее приценявшейся сусиензиеа порошка оксида ншша в воде®

Расчет фактического шономичесиого эффектов подученного от вне-дрошш ра,>раоотишого Ш1 пи« ЬА Ленина огнеупорного зацитного покрытия, затонного ^олоштодьиш решением но заявке на изобро*» тонне £324ím9/33e приоритет от I6eU2.8Io о

3.

ТпФтщ I* з а/т

Показатели з ббш ГдавдпПо сгарШПо новой г шюрвг* Ьохншш» ишшдаго» г шш г шз $ пш

К йщошя прошводнуод»» ИОСОД почв и ЯОШЙК Х9800 ШОО

2 Хделышй расход сырье Ч^г тошш 1,056 ;о53

3 Средшш цош чушковой бронзы ц руб/я 1400 1400

4 Средняя цена сырья с руб/т 750 750 $ 1ХЪдовоН расход окиси 1ШШШ ЯОШШ * Х7

6 Дона 12 окиси цинка руб* 340

7 Годовой расход покраяшя *г тошш па 17

8 Дои* Хя покрыгия «п 58,83

Кошюзшшонное ааростоакое противопригарное подритио содергшх 8 СЯООМ сосжавег