Способ изготовления огнеупорных изделий

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ для тепловьрс установок преимущественно для разливки ста .ли путем занесения на шаблон тканого во1локна пропитание го сое таном, содержащим огне упорный наполнитель, фосфатное связующее, огнеупорную глину, и термообработки , отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службыпутём повьшения металлоустойчпвости и прочности изделий, на шаблон наносят углероднографитовое тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мае.%: карбид кремния или графит 27-56, фосфатное связуняцее 34-65, огнеупорная глина 3-10 до образования 1/5-1/3 толщины изделияj после чего наносят кремнеземное тканое волокно, пропитанное составом, содержащим мае.%: алюмосиликатный i или магнезиально-шпинелвдный огнеупорный наполнитель 13-28, фосфатное связунмцее 37-77 огнеупорная, глина 3-4, карбид кремния или графит 6-3 до образования 1/3-1/2 толщины изделия, а затем наносят кремнеземное тканое волокно, пропитанное составом , содержапрм, мас.%; алюмосиликатный или магнезиально-шпинелидный огнеупорный наполнитель 1б-65,.фосг фатное связующее 30-81 и огнеупорная глина 3-5.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О 3 INÞ Ю

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 3436709/33 (22) 06.05.82 (46) 23.08.91 ° Бюл. Р 31 (71) Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности и Научно-исследовательский институт тяжелого машино-. строения (72) Н.А.Коэмец, 10.И.Савченко, В.М.Нисковских, А.Д.Беренов и А. Ф.Шаров (53) 666.798.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 416334, кл. С 04 В 43/00, 1974.

Авторское свидетельство СССРВ 745884, кл. С 04 В 35/84, 1977. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ.для тепловых установок преимущественно для разливки ста.ли путем нанесения на шаблон тканого во-, ;локка, пропитанного составом; содержащим огнеупорный наполнитель, фосфатное связующее, огнеупорную глину, и термообработки, отличающийся

°

Изобретение относится к огнеупорной промышпенности и может быть использовано в качестве огнеупорных конструкционных элементов, работающих

s контакте с раснлавами металлов, . например, в установках для разливки металлов, а также в качестве агрессивноустойчивой теплоизоляции в различных отраслях народного хозяйства..

Известен способ изготовления многослойного теплоизоляционного из.делия для тепловых агрегатов, вклю,SU„,1 4249 А1

Р1) В 32 В 5/08, С 04 В 35/00

2 тем, что, с целью увеличения срока

3 службы путем повышения металлоустойчпвости и прочности иэделий, на шаб- лон наносят углероднографитовое тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мас.%: карбид кремния или графит 27-56, фосфатное связующее

34-65, огнеупорная глина 3-10 до образования 1/5-1/3 толщины изделия, после чего наносят кремнеземное тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мас.%.: алюмосиликатный < или магнезиально-шпинелипный огне упорный наполнитель 13-28, фосфатное связующее 37-77, огнеупорная. глина 3-4, карбид кремния или графит

6-3 до образования 1/3-1/2 толщины изделия, а затем наносят кремнеземное тканое волокно, пропитанное сос- тавом, содержащим, мас.%: алюмосили,:катный или магнезиально-шпинелидный огнеупорный наполнитель 16-65, .фос-, фатное связующее 30-81 и огнеупорная глина 3-5.

4ь чающий укладывание в формы массы огне- © упорного слоя, включающего, мас.%: огнеупорное глинистое сырье 22-30, .шамот 47-70, фосфатное связующее 8-21, его уплотнение с посЛедующим укладыванием поверх него массы изоляционного слоя, включающий, мас.%, огне- ф упорное глинистое сырье 6-22 ° шамот

24-34, керамзитовый графит 16-53, фосфатное связующее 17-28.

Недостатком указанного способа яв-. .ляется низкая термостойкость и низкая

1094249 металлоустойчивость получаемых изделий. Большое содержание глинистого компонента (в обоих слоях) приводит к уплотцению материала, высокому спеканию его при воздействии температуры термообработки при изготовлении, что обуславливает низкую термостойкость.

К тому же. глинистый компонент образует при взаимодействии со сталью легко-I0 плавкйе соединения с высокой вязкостью, легко смываемые движущимся расплавом.

Известно также, что зерна корунда .растворяются в контакте с расплавом l5 стали — низкая металлоустойчивость.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления огнеупорных-иэделий, которые мо-20 гут быть использованы при разливке алюминиевых сплавов, включающий намотку на шаблон тканого волокна, пропитанного составом, включающим, мас.%: окись хрома 31-54, глина огнеупорная 25

4-11, фосфатное связующее 35-65. Сушат- при 120 С в течение двух ч с по- о следующей термообработкой при 450 С в течение двух ч.

Этот способ изготовления позволяет 30 получить .изделия, устойчивые к расплаву алюминия (температура службы 700 С), но непригодные для работы в контакте с расплавом стали, так как вследствие значительной скорости про- 35 питки расплавом стали, они не обеспечивают достаточно длительного срока службы. .Цель изобретения — увеличение срока службы путем повьппения металлоус- 40 тойчивости и прочности изделий.

Эта цель достигается тем, что способ изготовления огнеупорных изделий для тепловых установок, преимущественно для разливки стали, путем нане- 45 сения на шаблон тканого.волокна, пропитанного составом, содержащим огнеупорный наполнитель, фосфатное связующее, огнеупорную глину, и термообработки, на шаблон наносят углероднографитовое тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мас. : карбид кремния или графит — 27-56, фосфатное связующее 34-65 и огнеупорная глина 3-10, до образования 1/5-1/3 толщины изделия, после чего наносят кремнеэемное тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мас. .: алюмосиликатный или магнезиальношпиндель ный огнеупорный наполнитель

13-28, фосфатное связующее 37-77, огнеупорная глина — 3-4, карбид, кремния или графит — 6-3, до образования

1/3-1/2 толщины изделия, а затем наносят кремнеземное. тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мас. : алюмосиликатный или магнези- .. ально-шпиндельный огнеупорный наполнитель 16-65, фосфатное связующее

30-81 и огнеупорная глина 3- 5.

Нанесение на шаблой углероднографитового тканого волокна, пропитанного связующим, включающим в качестве заполнителя углеродсодержащий компонент, позволяет значительно повысить металлоустойчивость изделий за счет снижения процессов пропитки его металлическим расплавом, что в итоге положительно сказывается на увеличении срока службы изделий.

Изменение в последующем слое состава тканого волокна (углероднографитового на кремнеземное) при сохране ; нни в составе для пропитки углеродсодержащего компонента, позволяет получить слой иэделия, отличающийся от первоначального более низкой теплопроводностью за счет высокой теплоизоляционной способности кремнеземного волокна, и в то же время,- близкого по характеру термического расширения к предыдущему слою и последующему, что обеспечивает высокую термостойкость изделий.

Нанесение далее кремнеземного тканого волокна, пропитанного составом, в котором отсутствует углеродсодержащий компонент, позволяет понизить теплопроводность иэделий и дает возможность эксплуатировать их в окислительной атмосфере, так как углеродсодержащие слои защищены наружным и имеющим оксидный состав.

В процессе термообработки изделий происходит усадка материала, причем величина ее понижается от наружного слоя к промежуточному и затем к внутреннему, что обуславливает сжатиевнутреннего слоя промежуточным, промежуточного слоя - наружным и обеспечи-,. вает повышение прочности изделий.

Нанесение внутреннего слоя до 1/S-

1/3 толщины изделия достаточно для обеспечения высокой его металлоустойчивости; значительное увеличение толщины этого слоя недопустимо, так как повьппает теплопроводность изделия, 1094249

Структура изделий и состав (мас.Х) слоев исследо ванных образцов

Свойства прочность, ИПа характер вэаимоействия с расплавом стали

Прототип

Огнеупорный.наполнитель-окись хрома

Интенсивная пропитка, сопровож-дающаяся раэмы- 25,0 ваиием материала.: и увеличением диаметра канала металлоцровода

47,огнеупорная глина раствор гексаметафосфата натрия 46 инертный промежу- . теплоизослой точный ляционный слой слой что отрицательно сказывается на качестве металлических отливок. К тому же углероднографитовые ткани стоят дороже чем кремнеземные.

Промежуточный компенсационный слой до 1/3-1/2 толщины изделия обеспечивает компенсацию разницы термических напряжений внутреннего (метаплоустойчивого) и наружного (теппоиэоляцнон- 10 ного) слоев, между которыми он расположен. Значительное увеличение его толщины, т.е. более t/2 толщины из" делия нецелесообразно, так как отрицательно сказывается на теплопровод- 15 ности иэделия. Уменьшение толщины промежуточного слоя менее укаэанных соотношений не создает эффект компенсации разницы термических напряжений слоев и не обеспечивает повышение .. 20 срока службы изделий. Выбор толщины теплоиэоляционного слоя в пределах

1/2-2/З.толщины. изделия определяется конструктивными особенностями изделий и экономическими соображениями. !

Пример. Изготавливают различ" ные составы для цроцитки тканых воло- кон, приведенные в таблице.

Йа шаблон наносят тканое.углерод-. 30 нографитовое волокно, пропитанное составом, нриведенньва в графе 2 таблицы

После намотки 1/5-1/3 толщйны из-.

35 делия углероднографитовое волокно заменяют на кремнеземное, пропитанное составом, приведенным в графе 3 таблицы °

После изготовления 1/3-1/2 толщины изделия продолжают наслаивать кремнеземное тканое волокно, но состав для

его пропиткн соответствует приведенному в графе 4 таблицы.

Полученные заготовки сушат при 100120 С, затем подвергают термообработо ке при 600 С со скоростью подъема температуры 30-50оС в ч и.выдержкой при конечной температуре 2 ч.

В качестве фосфатной связи исполь зуют однозамещенный фосфат магния плотностью 1,2 г/см, а также (в составе Т7) однозамещенный фосфат алюминия плотностью 1,3 г/см . В качестве наполнителя используют электрокорунд, высокоглиноземистый шамот, хромитовую руду. после вибропомола.

В качестве углеродсодержащего компонента используют карбид кремния и графит.

Свойства изделий, полученных по прототипу и предлагаемому способу, приведены в таблице.

Таким образом, сочетание и последовательность операций, предложенного способа позволяют получить монолитные многослойные изделия с определенньв расположением и конкретньв назначением слоев, что позволяет значительно повысить металлоустойчивость и прочность изделий при сохранении достаточно низких показатедей теплопроводности (0,4-0,5 Вт/мК по прото- типу и 0,-7-0,8 Вт/MK по предлагаемому способу) и термостойкости (30 воздушных теплосмен по прототипу и 26 теплосмен по предлагаемому способу).

Продолжение .таблицы

1094249

Свойства

Огнеупорный наполнитель— электрокорунд однозамещенный фосфат магния размывание канала отсутствует, наблюдается незначительная -пропитка.

13

65

28,3

1/7

2/3

1/6 размывание канала 29,9 отсутствует, пропитка незначительная. 1/2

1/3 инертный промежу- теплоизослой, точный ляционный слой . слой

IV. размывание канала отсутствует, пропитка незначитель- 32,4 ная

28

32

1/2

1/4

Огнеупорный наVразмывание канала отсутствует, пропитка незначительная 30,1

17.

- 50

1/3

1/2.

1/5

Структура изделий и состав (мас.X) слоев исследованнвюс образцов огнеупорная глина 8 углеродсодержащий компонент— карбид кремния 27 толщина слоев., доли 1/5

Состав тот же толщина слоев, доли 1/3

Ш..Состав тот же, толщина слоев, доли 1/5

Огнеупорный наполнитель— высокоглиноземистый щаиот однозамещенный фосфат алюминия 34 огнеупорная глина - 10 углеродсодержащий компонент— графит толщина слоев, доли полнительхромит . однозамеще нный фосфат магния .. 48 огнеупорная глина 3 углеродсодержащий компонент - граФит 49 толщина слоев, доли арактер взаимо- прочноСть, ействия с рас- ИПа планом- стали

- размывание канала 29,4 отсутствует, про/питка отсутствует