Шихта для огнеупорного материала

 

ШИХТА ДПЯ ОГНЕУГОРНОГО МАТЕРИАЛА , содержащая оксвд хрома и хром, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее термостойкости , электропроводности и стойкости к окислению при восоких температурах , она дополнительно содержит никель и окснд алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксид хрома 50-80 Хром18-30 Никель0,5-5,0 Оксид алюминия 0,5-30,0 § . (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

О И

РЕСПУБЛИК

C 04 В. 35 -12.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ госУдАРственкый комитат сссР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3580787!29-33 (22) 20.04.83 (46) 07 1.2.84. Бюл. № 45 (72) В.К.Новиков, С.А.Суворов, С.Г.Акулова и Л.Т.Олейник (71) ЛенинградскяФ ордена Октябрьской революции и ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (53).666.762.42(088. 8) (56) 1. Патент Великобритании № 1350644, кл. С 1 J, опублик. 1974.

2. Патент Франции № 2159605, кл. С 04 В 35/00, опублик. 1973.

3. Патент США № 4185980, кл. С 04 В 35/56, опублик, 1980.

4. Van Pierrel Jeanvpinl а.а.

"01азз" v 50, № 8, 1977, р. 171-175.

5. Патечт ФРГ № 1696685, кл. С 04 В, опублик. 1970.

SU.„1127876 А (54) (57) ШИХТА ДЛЯ ОГНЕУПОРНОГО МА.ТЕРИАЛА, содержащая оксид хрома и хром, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее термостойкости, электропроводности и стойкости к окислению при вшсоких температурах, она дополнительно содержит никель и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Оксид хрома 50-80

Хром 18-30, Никель . 0 5-5,0

Оксид алюминия 0,5-30,0

1 11278

Изобретение относится к области создания материалов, используемых для изготовления электронагревательных элементов, работающих в окислительной среде, в частности, материалов для изготовления токоподогреваемых фильерных питателей, применяемых в производстве стеклянного волокна. . В настоящее время наиболее распро= страненным материалом для фильерных питателей является платина и сплавы на ее основе.

Известны технические решения, в которых предлагается уменьшить со держание платины в сплавах путем ис15 пользования других менее дефицитных тугоплавких металлов, таких как роднй, иридий, осмий (1 3 и (23.

Недостатком таких питателей остается их высокая стоимость и дефи20 цитность.

Известно также использование карбида кремния в качестве материала для изготовления фильерных пластин t. 33.

Однако такие питатели быстро выхо,дят.из строя вследствие окисления их на воздухе.

Выбор материала для изготовления . фильерных питателей обусловливается

30 специфическим характером их службы, т.r. фильерный питатель испытывает одновременное воздействие расплавленной стекломассы и многократные термические нагрузки. Материал для его изготовления долкен хорошо проводить электрический ток, быть устойчивым к воздействию стекломассы, обладать достаточной стойкостью к окислению при высоких температурах, характери зоваться повышенной термостойкостью. 40

Высокотемпературный нагрев на . воздухе приводит к необходимости использования окисных материалов. Известен также огнеупорный материал, содержащий 95 мас.% Сг О, 45 4 мас.% TiQ СаО и Si02остальное, значительно превосходящий по коррозионной стойкости другие огнеупоры. Например., его стеклоустойчивость в

10 раэ выше по сравнению с классичес-50 .кими бадделеито-корундовыми огнеупорами. Материал обладает высокой . неупорностью, плохо смачивается стекломассой, показывает очень незначительную тенденцию к образо анию 6ра- 55 ка в стекле и окрашиванию.:В производстве стекловолокна последние два свойства имеют важное значение. $4 $, (1

76 2

Однако указанный материал имеет ряд существенных недостатков, которые не позволяют использовать его в качестве материала для изготовления токоподогреваемых фильерных питателей.

Главным его недостатком является незначительная термостойкость (не более 12 теплосмен по режиму 850 С— вода), высокое электросопротивление при комнатной температуре (более

10 Ом см), плохо спекается на возду$ хе и склонен к разложению вследствие испарения Cr О при высоких температурах.

Наиболее бликзим к изобретению является огнеупорный материал, получаемый из шихты, содержащей оксид хро-. ма и 5-30Х хрома j5).

Однако материал, полученный из известной шихты, плохо спекается, открытая пористость превышает 30%, термостойкость его невысока, т.е.

4-5 циклов до разрушения (850 С вЂ” вода), удельное электросопротивление при 20 С составляет 13,6-34,6 .х х t 0 Ом - м

Целью изобретения является. повы-. шение термостойкости, электропроводности, стойкости к окислению при высоких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что шихта для огнеупорного материала, содержащая оксид хрома и хром, допол1нительно содержит никель и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид хрома 50-80

Хром 18-30

Никель 0,5-5,0

Оксип алюминия 0,5-30,0

Наличие в материале менее

18,5 мас.% хрома и никеля не позволяет получить материал с достаточно хорошей электропроводностью, так как в нем не образуется металлического непрерывнбго каркаса. Таким образом, верхний предел по содержанию окислов хрома и алюминия не должен превышать 81,5 мас.% (примеры 4 и 9).

Введение в материал металлов в количестве более 35 мас.X приводит к резкому возрастанию окисляемости и,как следствие к увеличению электрического сопротивления при службе на воздухе (пример. 7).

Окись алюминия необходима для повышения устойчивости материала к

t окислению, однако эффективность действия этой добавки практически преМатериал ермостойкость, оличество теросиен по режиму 850оС вЂ” вода

Состав, мас.X

Открытая

- пористость

Al 20 Cr

2 3. о.появ- До разруления щения рещин

30-25 - 31-35,5 2

70-75

4-5

75..80

18 . 1,5

18 0,5 . 10,4

21 2 . 8,6

>25

0,5

>25

>25

25 3

30 5

)25

50

)25

>25

30.18 . 2.

15 0,3

0,7

>25

35 7

>25

55

3 ) 1278 кращается при содержании А1 О меньше 0,5 мас.7. (пример 3).

Содержание более 30 мас.Х А1 0 . значительно снижает стеклоустойчивость материала. 5

Технология изготовления материала.

Окись хрома марки "чда" в количестве 72 мас.Ж тщательно перемешивали .с 21 мас.X металлического хрома марки "х2". К полученной смеси двух $0 компонентов добавляли 5 мас.7 окиси алюминия марки "ч", перемешивали и после этого вводили 2 мас.Ж металлического никеля марки ПНЭ-1. Затем производили окончательное смешение 15 всех компонентов. Полученную шихту увлажняли 5Х-ным водным раствором поливиннлового спирта н формовали . образцы при удельном давлении 1000 кг/см . Обжиг проводили в шахтной электровакуумной печи марки .

СИВЛ 12,5/25 МОЧ с выдержкой при

1650 С 2 ч. Для определения электри76 4, ческих свойств из масс различного состава изготовлены опытные нагреватели в виде трубочек длиной 120 мм, наружным диаметром 10 мм и внутрен- ним диаметром 6 мм. Для обеспечения надежного токоподвода концы каждого нагревателя покрывали никелем. Никелевое покрытие получали методом электрохимического осаждения., Перед началом испытаний производили измерение сопротивления нагревателя с помощью омметра Р380.

Затем нагреватель подвергали на-. греву до максимально возможной температуры, выдерживали при этой температуре в течение 1 ч и охлаждали ,до комнатной температуры. Температу ру на поверхности активной части нагреватели измеряли:пирометром "Проминь", Результаты измерений приведены в таб, лице е 1127876

Продолжение таблицы

Удельное электрическое сопротивление при 20 С, Ом м

Температура на поверхности рабочей части нагревателя, 0С

После 25 циклов нагрева до рабочей температуры с последующим охлаждением

До начала испытаний

13,6-34,6 х х 10

>10

1450

1600

78500

11450

1600

66450

1 6680

1600

151

133

1600

17,1

1580

98500

6370

9640

1600

10 1550 с10 )10

П р и м е ч а н н е. Пример 1 проводят по известному способу.

После 25 циклов нагрева до рабо- 133 Ом м, известного более 10 .0м.м. чей температуры с последующим ох- Полученный материал незначительно лаждением снова производили измере- З окисляется под действием высоких ние сопротивления нагревателей при температур. После 25 циклов нагрева комнатной температуре. до рабочей температуры с последующим

По степени возрастания сопротивле- охлаждением нагревателей из материания нагревателя после службы оцени- ла состава 5 удельное электрическое вали стойкость к окислению каждого 4в сопРотивление материала после служо из исследуемых материалов. Данные ис- бы (у при 20 С 151 Ом м) практичес пытаний приведены в таблице. Чем ки остается на том же уровне, что и больше возрастает сопротивление на- до начала испытаний.

1 ъ гревателя, тем в большей степени под- Материал 2 содержащии 75Х оксида вержен окислению материал, из которо-4 хрома и 25Х хрома, соответствует сос. го он изготовлен. Из таблицы видно, тану известного, но получен по опичто материал состава 5 обладает наи- санной выше технологии. Он уступает более оптимальными свойствами по по -свойствам материалу с добавками сравнению с другими составами и из- никеля и оксида алюминия. вестным. Так, его термостойкость у Использование предлагаемого масоставляет более 25 теплосмен по ре- териала в промьнпленном производстве жиму 850ОС вЂ” вода, в. то время, как стеклянного волокна позволяет замедля состава 1 (известный) она не пре-. нить дорогостоящие и дефицитные сплавышает 12 теплосмен. Уделььюе элект- вы на основе платины, которые. испольрическое сопротивление при 20 С раз- у зуются в настоящее время для изготовработанного материала составляет ления фильерных питателей.

Заказ 8868/18 . Тираж 605 Подписное.

4айиаа ЙВ атаиде, г.Уагород,.ул.Проектная, 4