PL202061B1 - Zasadowa masa ogniotrwała oraz sposób wytwarzania wyrobów ogniotrwałych z tej masy - Google Patents

Abstract

rzedmiotem wynalazku jest zasadowa masa ogniotrwała oraz sposób wytwarzania wyrobów ogniotrwałych z tej masy. Zasadowa masa ogniotrwała według wynalazku zawiera w swym składzie 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego z zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych w postaci granulatu 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 2,5-3,5% wagowych żywicy ciekłej lub 4,0­ -5,0% wagowych lepiszcza smołowego. Istota sposobu wytwarzania zasadowej masy ogniotrwałej na gorąco polega na tym, że 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych o granulacji 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 4,0-5,0% wagowych lepiszcza smołowego podgrzewa się w piecu obrotowym do temperatury 100-200°C, po czym ogrzane poszczególne frakcje miesza się w mieszarce intensywnego mieszania w temperaturze 100-180°C, a następnie z otrzymanej masy formierskiej o temperaturze wyższej od 80°C formuje się wyroby na prasie hydraulicznej o minimalnym nacisku 800 kg/cm

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zasadowa masa ogniotrwała oraz sposób wytwarzania wyrobów ogniotrwałych z tej masy nie wymagających wypalania, przeznaczony do stosowania w strefie metalu i ż użla w kadziach głównych stalowniczych.

Podstawowymi materiałami stanowiącymi ogniotrwałe wyłożenie urządzeń cieplnych stosowanych w procesach przemysłu stalowniczego są niewypalane wyroby magnezjowo-węglowe (MgO-C), spośród których znaczą grupę stanowią wyroby używane na strefę metalu kadzi głównych stalowniczych. Trudne warunki panujące podczas procesów metalurgicznych, spowodowane wysoką ich temperaturą wynoszącą 1560-1650°C, powodujące agresywne oddziaływanie płynnych metali oraz zawartych w nich wtrąceń niemetalicznych, wymuszą stosowanie materiałów o optymalnie dobranych składzie surowcowym i granulometrycznym.

Wyroby MgO-C dzięki zawartości węgla i niskiej ich porowatości charakteryzują się małą zwilżalnością przez płynne metale, w wyniku czego agresywne oddziaływanie płynnych stopów metali ogranicza się tylko do części przypowierzchniowej powodując, że wnętrze wyrobu pozostaje niezmienione pod względem chemicznym. Ten sposób zużywania jest charakterystyczny dla wyrobów zawierających węgiel. Jednakże bezpieczny sposób eksploatacji wyłożeń ogniotrwałych w urządzeniach cieplnych, których grubość w trakcie pracy maleje w sposób ciągły, wymaga ich demontażu po osiągnięciu pewnej grubości dopuszczalnej ze względów bezpieczeństwa oraz wymiany na nowe ogniotrwałe wyłożenie.

Niezmienione pod względem chemicznym wnętrze wyrobu zdemontowanego nadaje się do powtórnego wykorzystania po przeprowadzeniu odpowiedniego recyklingu.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 150475 sposób wytwarzania wyrobów magnezjowo-węglowych polegający na wprowadzeniu do mieszaniny grafitu płatkowego lub koksu metalurgicznego, żywicy organicznej, ewentualnie kruszywa magnezytowego oraz ewentualnie antyoksydantów, co najmniej 5% wagowych ogniotrwałego kruszywa magnezjowo-węglowego lub/i magnezjowo-grafitowego o ziarnistoś ci poniż ej 8 mm, w którym zawartość wę gla zdyspergowanego wynosi 0,1-4,5% wagowych. Następnie tak przygotowana masę formuje się, suszy uzyskane wyroby i ewentualnie nasyca substancją węglonośną w procesie próżniowo-ciśnieniowym. Jako wspomniane wyżej kruszywo stosuje się złom materiału magnezjowo-węglowego, lub magnezjowo- grafitowego, który po oddzieleniu z niego zanieczyszczeń w formie innych wyrobów, zapraw i żużla rozdrabnia się wstępnie, ewentualnie suszy w temperaturze 120-160°C, a nastę pnie poddaje rozdrobnieniu na frakcje o ziarnistoś ci do 8 mm.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 151351 sposób wytwarzania wyrobów z układu CaO-MgO-C o podwyższonej gęstości węglowej polegający na tym, że do klinkierów z układu MgO-CaO o uziarnieniu 0-5 mm lub 0-7 mm wprowadza się stałą substancję węglową i preparowaną mieszankę smołową w stosunku wagowym 0,375-1,7. Preparowana mieszanka smołowa posiada liczbę koksowania LK od 36-42, temperaturę mięknięcia Ks 70-85°C, zawartość frakcji wrzących do 170°C-0, a do 350°C maksimum 11%, zawartość wilgotności poniżej 0,2%.

Substancją węglową może być sadza, odpady grafitowe, grafit naturalny, pak w połączeniu z preparowaną mieszanką smołową .

W sposobie według tego wynalazku polegającym na wprowadzeniu odpowiednich frakcji ziarnowych klinkieru magnezjowego lub dolomitowego oraz stałej substancji węglowej takiej jak sadza granulowana, pak, odpady powstające przy produkcji wyrobów węglowych, elektrod, grafit naturalny lub inne substancje węglowe o stopniu grafityzacji przekraczającym 45% i połączeniu z preparowaną mieszanką smołową w odpowiednim stosunku wagowym. Przy dodatku sadzy granulowanej stosunek wagowy stałej substancji więżącej do smoły preparowanej wynosi 0,5-0,375, natomiast przy dodatku odpadów elektrodowych o uziarnieniu 0-2 mm stosunek ten wynosi 1,25 - 1,67.

W sposobie wedł ug tego wynalazku zestaw skł adników miesza się na gorą co w temperaturze 100-140°C, a z otrzymanej masy formuje się kształtki pod naciskiem 100 MPa. Frakcje ziarnowe klinkieru od 0-4 mm lub 0-7 mm miesza się z substancją węglową i smołą preparowaną.

W sposobie tym nie jest wymagana wstępna obróbka substancji wę glowej, gdyż rolę substancji węglowej spełnia dodatek smoły. Wyroby wyformowane mogą być poddane wstępnej obróbce cieplnej w temperaturze 290-400°C.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 154867 sposób wytwarzania zasadowych wyrobów ogniotrwałych polegający na tym, że masa która składa się z 70-94% klinkieru magnezytowego, 5-30% pyłu koksowego uzyskiwanego z procesu suchego gaszenia koksu lub mieszaniny tego

PL 202 061 B1 pyłu z grafitem i 0,5-3% żywicy chemoutwardzalnej lub/i termoutwardzalnej poddawana jest formowaniu na prasach pod ciśnieniem 800-1500 kg/cm², a uzyskane wyroby są suszone w temperaturze do 280°C lub/i poddawane procesowi impregnacji substancją węglonośną.

Celem wynalazku jest wtórne wykorzystanie zdemontowanych z urządzeń cieplnych wyrobów magnezjowo-węglowych jako jeden ze składników do produkcji nowych wyrobów MgO-C przeznaczonych do stosowania zwłaszcza w strefie kąpieli kadzi stalowniczych, jak również opracowanie składu recepturowego masy ogniotrwałej z wykorzystaniem tego surowca wtórnego oraz technologii wytwarzania wyrobów ogniotrwałych niewypalanych z tej masy.

Zgodnie z wynalazkiem zasadowa masa ogniotrwała składa się z 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego z zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych w postaci granulatu 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 2,5-3,5% wagowych żywicy ciekłej lub 4,0-5,0% wagowych lepiszcza smołowego, przy czym jako żywicę ciekłą stosuje się korzystnie żywicę nowolakową, jako substancję węglonośną stosuje się korzystnie grafit płatkowy, natomiast jako lepiszcze smołowe stosuje się korzystnie lepiszcze pakowe pochodzenia węglowego. Istota sposobu wytwarzania zasadowej masy ogniotrwałej na gorąco według wynalazku polega na tym, że 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych o granulacji 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 4,0-5,0% wagowych lepiszcza smołowego podgrzewa się w piecu obrotowym do temperatury 100-200°C, po czym ogrzane poszczególne frakcje miesza się w mieszarce intensywnego mieszania w temperaturze 100-180°C, a następnie z otrzymanej masy formierskiej o temperaturze wyższej od 80°C formuje się wyroby na prasie hydraulicznej o minimalnym nacisku 800 kg/cm². Korzystnym jest, gdy substancję węglonośną stanowi grafit płatkowy, a lepiszcze smołowe stanowi lepiszcze pakowe pochodzenia węglowego.

Z kolei, istota sposobu wytwarzania zasadowej masy ogniotrwałej na zimno polega na tym, ż e 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych o granulacji 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 2,5-3,5% wagowych żywicy ciekłej miesza się w mieszarce intensywnego mieszania, a nastę pnie z otrzymanej masy formuje się na prasie hydraulicznej o minimalnym nacisku 800 kg/cm², przy czym jako substancję węglonośną stosuje się korzystnie grafit płatkowy, a jako żywicę ciekłą stosuje się korzystnie żywicę nowolakową.

Specyficzny charakter zużywania się zewnętrznej warstwy wyrobów magnezjowo-węglowych stanowiących wyłożenie urządzeń cieplnych, stosowanych w procesach przemysłu stalowniczego, nie powodujący zmiany składu chemicznego wnętrza tych wyrobów umożliwił wtórne wykorzystanie ich jako jeden ze składników do produkcji wyrobów MgO-C przeznaczonych na strefę kąpieli kadzi stalowniczych.

Zużyte wyroby magnezjowo-węglowe poddawane są uszlachetnieniu w celu pozbycia się substancji mogących wpływać niekorzystnie na proces wytwarzania wyrobów nowych z ich użyciem i w konsekwencji proces ich eksploatacji. Uszlachetnienie tych wyrobów polega na mechanicznym usuwaniu z kształ tek warstwy powierzchniowej, która był a w kontakcie z ciekł ym metalem bą d ź ż uż lem podczas pracy w urządzeniu cieplnym. Po tej operacji oczyszczony wyrób poddawany jest procesowi rozdrabniania i rozsiewania na wymagane frakcje ziarnowe, stanowiące jeden ze składników receptury mas do produkcji formowanych wyrobów magnezjowo-węglowych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w opisanych niżej przykładach wykonania, nie ograniczających jego zakresu.

Receptury zasadowej masy ogniotrwałej do prasowania na zimno

P r z y k ł a d I

Surowiec wtórny o granulacji 0-5 mm 40,0% wagowych otrzymany ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych

Klinkier magnezjowy o granulacji 0-5 mm 56,5% wagowych

Substancja węglonośna w postaci grafitu płatkowego 0,5% wagowych

Żywica ciekła - nowolakowa 3,0% wagowych

PL 202 061 B1

P r z y k ł a d II

Surowiec wtórny o granulacji 0-5 mm otrzymany z recyklingu ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych

Klinkier magnezjowy o granulacji 0-5 mm

Substancja węglonośna w postaci grafitu płatkowego

Żywica ciekła - nowolakowa

Receptury zasadowej masy ogniotrwałej do prasowania na gorąco

P r z y k ł a d III

Surowiec wtórny o granulacji 0-5 mm otrzymany ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-wę glowych Klinkier magnezjowy o granulacji 0-5 mm Substancja węglonośna w postaci grafitu płatkowego Lepiszcze pakowe pochodzenia węglowego P r z y k ł a d IV

Surowiec wtórny o granulacji 0-5 mm otrzymany ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych

Klinkier magnezjowy o granulacji 0-5 mm

Substancja węglonośna w postaci grafitu płatkowego

Lepiszcze pakowe pochodzenia węglowego

Realizacja sposobu wytwarzania zasadowych wyrobów ogniotrwałych objętych przykładowymi recepturami 1-4 odbywa się poprzez formowanie na zimno lub na gorąco według poniższych kryteriów.

Sposób wytwarzania zasadowych wyrobów ogniotrwałych formowanych na zimno polega na tym, że frakcje ziarnowe części magnezjowej, frakcje ziarnowe surowca wtórnego, grafit płatkowy oraz żywicę ciekłą nowolakową o składach recepturowych podanych w przykładach I i II miesza się w mieszarce intensywnego mieszania, a następnie z otrzymanej masy formuje się wyroby na prasie hydraulicznej o minimalnych nacisku 800 kg/cm².

Z kolei, sposób wytwarzania zasadowych wyrobów ogniotrwałych formowanych na gorąco polega na tym, że frakcje ziarnowe części magnezjowej, frakcje ziarnowe surowca wtórnego, grafit płatkowy oraz lepiszcze pakowe pochodzenia węglowego o składach recepturowych podanych w przykładach III i IV podgrzewa się w piecu obrotowym do temperatury 100-200°C, po czym ogrzane poszczególne frakcje miesza się w mieszarce intensywnego mieszania w temperaturze 100-180°C, a następnie z otrzymanej masy formierskiej o temperaturze wyższej od 80°C formuje się wyroby na prasie hydraulicznej o minimalnym nacisku 800 kg/cm².

60,0% wagowych

36,5% wagowych 0,5% wagowych 3,0% wagowych

60,0% wagowych

34,5% wagowych 1,0% wagowych 4,5% wagowych

40,0% wagowych

55,0% wagowych 0,5% wagowych 4,0% wagowych

Claims (10)

1. Zasadowa masa ogniotrwała zawierająca w swym składzie klinkier magnezytowy, klinkier magnezjowy i lepiszcze, znamienna tym, że składa się z 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego z zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-wę glowych w postaci granulatu 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 2,5-3,5% wagowych żywicy ciekłej lub 4,0-5,0% wagowych lepiszcza smołowego.

2. Zasadowa masa według zastrz. 1, znamienna tym, że jako żywicę ciekłą stosuje się korzystnie żywicę nowolakową.

3. Zasadowa masa według zastrz. 1, znamienna tym, że jako substancję węglonośną stosuje się korzystnie grafit płatkowy.

4. Zasadowa masa według zastrz. 1, znamienna tym, że jako lepiszcze smołowe stosuje się korzystnie lepiszcze pakowe pochodzenia węglowego.

5. Sposób wytwarzania zasadowej masy ogniotrwałej polegający na sporządzeniu mieszanki oraz formowaniu z niej wyrobów na prasie hydraulicznej, znamienny tym, że 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych o granulacji 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 4,0-5,0% wagowych lepiszcza smołowego podgrzewa się w piecu obrotowym do

PL 202 061 B1 temperatury 100-200°C, po czym ogrzane poszczególne frakcje miesza się w mieszarce intensywnego mieszania w temperaturze 100-180°C, a następnie z otrzymanej masy formierskiej o temperaturze wyższej od 80°C formuje się wyroby na prasie hydraulicznej o minimalnym nacisku 800 kg/cm².

6. Sposób wytwarzania według zastrz. 5, znamienny tym, że jako substancję węglonoś ną stosuje się korzystnie grafit płatkowy.

7. Sposób wytwarzania według zastrz. 5, znamienny tym, że jako lepiszcze smołowe stosuje się korzystnie lepiszcze pakowe pochodzenia węglowego.

8. Sposób wytwarzania zasadowej masy ogniotrwałej polegający na sporządzeniu mieszanki oraz formowaniu z niej wyrobów na prasie hydraulicznej, znamienny tym, że 38,0-62,0% wagowych surowca wtórnego ze zdemontowanych i uszlachetnionych wyrobów magnezjowo-węglowych o granulacji 0-5 mm, 32,0-60,0% wagowych klinkieru magnezjowego o granulacji 0-6 mm, 0,4-1,2% wagowych substancji węglonośnej, 2,5-3,5% wagowych żywicy ciekłej miesza się w mieszarce intensywnego mieszania, a następnie z otrzymanej masy formuje się na prasie hydraulicznej o minimalnym nacisku 800 kg/cm².

9. Sposób wytwarzania według zastrz. 8, znamienny tym, że jako substancję węglonoś ną stosuje się korzystnie grafit płatkowy.

10. Sposób wytwarzania według zastrz. 8, znamienny tym, że jako żywicę ciekłą stosuje się korzystnie żywicę nowolakową.