Состав для пропитки огнеупорныхизделий

Состав для пропитки огнеупорныхизделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<щ842075 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 040679 (21) 2776545/29-33 (51)М. Кл.3

С 04 В 41/04

С 04 В 35/52 с присоединением заявки ¹

Государствеииый комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3006.81. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования oANcBHM$I 300681 (53) УДК 666. 76 (088. 8) (72) Авторы изобретения

О.Ф. Сидоров, В.В. Мочалов, К.В. Симон и A.Ï. Кукушкин (71) Заявитель

Восточный научно-исследовательский yr институт (54) СОСТАВ ДДЯ ПРОПИТКИ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕДИП

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для пропитки различных иэделий: магнеэитовых, L àìoíòìõ, 5 дипассовых и др.

Насышение огнеупорных иэделий углеродосодержащими продуктами является одним иэ эефективных способов повышения стойкости футеровки сталеплавильных агрегатов, а также огнеупорных плит для бесстопорной разливки стали, и в последнее время находит все более широкое применение на практике.

Для пропитки огнеупоров требуется углеродосодержащий продукт, обладающии высоким коксовым остатком и в то же время низкой вязкостью, при невысокой температуре. Большое значение имеет и санитарно- ги- 20 гиеническая характеристика пропитывающего состава (низкая токсичность и отсутствие канцерогенности).

Известен состав для пропитки огнеупоров, содержащий каменноугольную смолу ()).

Однако каменноугольная смола так же, как и бакелитовый лак, обладая выгоним выходом летучих, проявляют 30 высокую токсичность и канцерогенную активность.

Наиболее близким к предлагаемому является состав для пропитки огнеупорных изделий, содержащий пек.Пек, используемый для пропитки, при термической обработке имеет коксовый остаток (до 50Ъ), что позволяет ввести в огнеупорное изделие углерод (до 2Ъ) (2) .

Однако из-за высокой вязкости пека процесс пропитки приходится проводить при высокой температуре (200250 С). При этом требуется предварительное вакуумирование огнеупорных изделий (остаточное давление 510 мм рт.ст.) и повышенное давление при пропитке (5-7 атм), что значительно усложняет технологию пропитки. Равномерность пропитки по всему объему огнеупорного изделия этим способом не обеспечивается. Во вторых, как и каменноугдльная смола, среднетемпературный пек обладает высокой канцерогенностью, что препятствует широкому использованию его в огнеупорной промышленности.

Цель изобретения — упрощение технологии, снижение температуры и времени пропитки.

842075

Конц пека

Темп раэм пека

0,0165 0,0138

0,0335

0,1567

0,8200

0,0358

0,1650

О, 0352

О, 0862

О, 0135

0,0312

0,0455

0,1600

0,0297

0,0660

55

30

80

0,1780 0,1010

0,0293 0,0266

0,9720

0,0525

120

О, 1641 0,1067

Поставленная цель достигается за счет того, что состав для пропитки огнеупорных .изделий содержит пек, полученный обработкой пековых дистиллатов серной кислотой и дополнительно воду при следующем соотношении компонентов, вес

Пек 35-50

Вода 50-65

Пек представляет собой твердое .хрупкое вещество черного цвета со следующей характеристикой:

Температура размягчения, С 65-90

Коксовый остаток,% 50-52

Растворимость в воде (20 С) Полная

Пек обладает хорошими реологическими свойствами, но в отличие от него растворим в воде. Сырьем для получения пека являются тяжелые певязкость определяют по методу истечения раствора через калиброванный капилляр с помощью вискозиметров серии ВПЖ.

Если вязкость обычного камено- 45 угольного пека с температурой размягчения 83 С даже при 165 С составо ляет 13000 П, то, как видно из табл.

1, вязкость предлагаемой для пропитки композиции (пек 40%; вода fj0%) 50 при температуре 50 С составляет

0,165 П. Аналогичную вязкость обычный пек имеет лишь при 250 С.

Кроме того, даже при такой вязкости каменноугольный пек, обладая гидрофобными свойствами, при пропитке пористых магнезиальных огнеупоров создает гораздо меньшее капиллярное давление, чем пек, имеющий гидрофильные свойства. Так,в изотермичес- 60 ких условиях под действием только капиллярных сил длительность подъемов каменноугольного пека с точной размягчения 67 С на высоту 30 мм магнезитового образца при 250"С (по- 65 ковые дистиллаты (ГОСТ 11120-74), вырабатываемые на коксохимпроиэводстве,и серная кислота (техническая по ГОСТ 5.556.70).

Технология- получения пека заключается в следующем.

Пековые дистиллаты и серную кислоту (в пересчете на моногидрат) в весовом соотношении 1:0,7 загружают в стальной реактор и при перемешивании йагревают до 170 С в течение

1,5-2 ч.

По окончании процесса, который определяют по количеству отогнанноя реакционной воды, пек в горячем вид выливают в металлические противни, иэ которых после охлаждения выгружают в тару.

В табл. 1 приведены характеристи. ки водных растворов пека.

Та бл ица 1 верхностное натяжение Q =-32 мДж/м, вязкость L =0,16 П составляет 2,5-3 ч.

При пропитке аналогичных образцов водным раствором пека при 50 С (точка размягчения 80 С; концентрация 40%, вязкость(, =0,165 tI) на высоту 30 мм пек поднимается за 12 мин.

Состав для пропитки огнеупорных иэделий приготавливают следующим образом.

Пек и воду смешивают в определенном соотношении до образования гомогенной смеси. Нужная для пропитки температура устанавливается и выдерживается с помощью контактного термометра.

Пропитке подвергают магнеэитовые образцы размером 60х40х20 мм. Перед пропиткой образцы высушивают при

100-120 С в течение 1 ч. Образцы полностью погружают в пропиточнук смесь и выдерживают определенное врем н подвешенном состоянии. По окончании выдержки образцы выдерживают в течение 3 ч при 300-350 С

В табл. 2 приведены р зультаты пропитки магнезитовых с гнеупоров.

842075

an cO сч

0 М М1 М с с .л л л м с4

Ю О

1 I 1

СО ГЧ

ГЪ

0Ъ 0Ъ

ЦЪ О

М с3 м

apl (О

CO СЧ

% % aI . t м м Ф Л CO (Ч с ъ

Ф (Ч Ф аО

0Ъ М . 1- М

О ф Ь с л

CO an аО 1- <Ч I аъ

М

У С1 О О я 0ъ an co

М Ф ФЬ Э

С0 ф

k л аО л

О О т1 л л

nI cO

М м гч л

СЧ 1 с

0а М л

0Ъ CO

М М м м ч л3

° 1 О

° 1 л

0Ъ О\

М М

CaI М л ю

О О О О О О О О О О О О

О О О О О О О О t Оъ О л л л л ч л л л

О О О О О an О О О О с0 сЧ

0Ъ 01 0Ъ 0а Ф Ю 00 Ю О\ (М м ct

О Ф О Q Л О О О О О СЧ 0Ъ

an 0a CO ЦЪ 0а 00 an P МЪ аЪ Г f (4 N

an an an ю ю an цъ an 1 З Ф СЧ an 1 1 1

О М о О л t (л

ОЪ У ф 1N М Ф an aO 1 (6 Ф О <

4 л о

Р 1 о Ф

Х О

1 0

О с

taa tL

ЭЭМ и ах

Х

5 а °

Ф Ф

Э 3

«А Х

1 tC

Ф о

Ф 3 о

Н Х (л э а

О

М

Э l6 Х о аа о

Х

Х

Э

Р

L Э

Х K е о а

842075

Качество пропитки магнезитовых огнеупоров оценивают по трем показателям: равномерность и эффективность пропитки и содержание углерода в обожженном образце. Эффективность пропитки (Е) определяют по формуле о-1

Е = —:-; — - IOO%, и о где о — открытая пористость огнеупорного изделия до пропитки, Ъ; со — то же, после пропитки, Ъ.

На качество пропитки оказывают влияние реологические свойства пека.

Из таблицы 2 видно, что пек с точкой размягчения ниже 65 С обладает низкой вязкостью, быстро и при низкой температуре пропитывает огнеупор, однако эффективность пропитки в этом случае низкая, поскольку открытая пористость изменяется всего 2О на 1,1Ъ (пример 1).

Использование для пропитки пека с точкой размягчения выше 90 С также нежелательно, так как резко повышается вязкость пропиточной компози- 5 ции, что также отрицательно влияет на эффективность пропитки (пример 2).

Причиной изменения эффективности пропитки в данном случае являются различия в размерах молекулярных фрагментов, составляющих пек.и увеличивающихся с повышением точки размягчения пека. эффективность пропит- 3 ки достигается при использовании пека с точкой размягчения 65-90 С (пример 3,11,12).

Очень важной технологической характеристикой предлагаемой пропиточной композиции является соотношение пека 4О и воды, т.е. концентрация пека.

Разбавленные растворы пека малоэффективны (пример 4) и приводят к низкому содержанию углерода в огнеупорном иэделии. Из-за высокой вяз- 45 кости неэффективны и концентрированные растворы пека (пример 5).

Значительное влияние оказывает на эффективность пропитки продолжительность процесса. При опускании маг- 5О незитового образца в пропиточную смесь поры огнеупора смачиваются полностью за довольно быстрое время (пример 6), однако эффективность пропитки невысока. С увеличением времени пропитки концентрация пека в порах магнезитового огнеупора возрастает. Накопление пека в порах объясняется не только фильтрующим эффектом.

Пек в своем составе содержит сульфоновые группы, активный водород которых способен замещаться ионом щелоч ного или щелочно-земельногс.металла.

Попадая в поры, пек вступает во взаимодействие с окислами, составляющими огнеупор по схеме

02

2 -аа н+ М о» Мо + Ч О, R — S-O р .а %

01 где — Н органический радикал.

Согласно уравнению, в процессе пропитки в порах огнеупора происходит увеличение молекулярного веса органических соединений, составляющих пек, что приводит к эффективному заполнению пор и увеличению содержания углерода в них. Таким образом, в данном случае магнезитовый огнеупор является своеобразной мембраной аккумулирующей в порах пек. Это видно из примеров 7 и 8, где для пропитки использован пек, в котором активные водороды сульфоновых групп замещены атомом натрия. Нейтрализованный пек свободно проходит сквозь поры огнеупора, не накапливаясь в них даже при длительном времени пропитки.

Выдержка магнезитовых образов в предлагаемой пропиточной композиции продолжается до достижения определенной концентрации пека в порах.

Дальнейшее пребывание образца в пропиточной композиции является бесполезным. Продолжительность пропитки зависит от высоты огнеупора и раземеров его пор.

Низкая вязкость водных растворов пека (табл. 1) позволяет вести процесс пропитки огнеупоров при сравнительно низкой температуре. Лучшие результаты получены при 50-80 С.

Из таблицы видно, что при пропитке аналогичных магнезитовых образцов среднетемпературным каменноугольным пеком, даже высокая температура и длительное время пропитки не обеспечивают полного проникновения пека в огнеупор (примеры 9, 10). Поэтому для обеспечения эффективной пропитки требуется предварительное вакуумирование огнеупорных изделий и избыточное давление жидкой фазы при пропитке.

Эти технологические условия требуют для проведения пропитки создания полностью герметичного оборудования (автоклавы), что исключает проведение этого процесса в непрерывном режиме. Кроме того, требуется довольно сложное вспомогательное оборудование (вакуумные и компрессионные установки).

Таким образом, технология пропитки огнеупорных изделий с помощью предлагаемого состава позволяет проводить пропитку самым простым способом кипячением.

Сравнительно низкая температура пропитки не требует г ",:м. ти ации

10 842075

Формула изобретения

Состав дпя пропитки огнеупорных иэделий, содержащий пек, о т л и

Составитель С. Шахиджанова

Редактор H. Безродная Техред A.Ач Корректор М. Демчик

Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эакаэ 4974/23

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 оборудования, что позволяет упростить процесс.

Кроме, того, одно иэ важнейших преимуществ предлагаемого состава перед другими пропитывающими составами каменноугольного происхождения — полное отсутствие канцерогенности.

Если в среднетемпературном пеке

3,4 - бензопирена содержится 1-3%, то в пеке обнаруживаются лишь следы его. ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии, снижения температуры и времени пронитки, он содержит пек, полученный обработкой пековых дистиллатов серной кйслотой, и дополнительно воду, при следующем соотношении компонентов, вес Ъ:

Пек 35-50

Вода . 50-65

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР Р 454732, кл. С 04 В 41/04, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

М 459447, кл. С 04 В 35/02, 1972.