Способ изготовления термостойких огнеупорных изделий
Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении керамической оснастки, эксплуатирующейся в условиях длительных знакопеременных термических напряжений. Целью изобретения является повышение механической прочности изделия после длительного термоциклирования при одновременном снижении температуры спекания. Для этого в муллитовую суспензию сначала вводят смесь тонкодисперсных составляющих (глинозем, кварцевое стекло и фторид калия), перемешивают, а затем зернистые составляющие: электрокорунд и муллит при соотношении компонентов, мас.%: тонкомолотый муллит 32-34; электрокорунд 44-46; глинозем ГК фр. 0,063 мм 3,5, кварцевое стекло фр. 0,063 мм 2-4; фторид калия 0,5-1; вода 6-8; раствор силиката натрия 0,1-0,2; зернистый муллит 1,8-12,4, -а обжиг проводят при 1200 или 1460°С. Полученные изделия имеют следующие свойства: открытая пористость,%: обожженные при 1200°С 20,7-21,2; при 1460°С 19,0-19,2; прочность при сжатии необожженных образцов, МПа 3,8-4,0; прочность при сжатии, МПа, 59-63, 138-142, остаточная прочность после восьми циклов 20-1250 -вода,%: 99-100, 98-100, остаточная прочность после сорока циклов 20-1250°С - вода , %: 95-105, 70-76, усадка при обжиге, %: 0,3-0,4; 0,6-0,8. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 С 04 В 35/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795184/33 (22) 23.02,90 (46) 15.04.92. Бюл. ¹ 14 (71) Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности (72) И.Э. Александров, Т.И, Литовская, С.П.
Александрова и Ю,Е. Пивинский (53) 666.76(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N- 2462419,,кл. С 04 В 35/10, 1978.
Огнеупоры, 1980, N 3, с.45-50, Пивинский Ю.Е., Бевз В,А. Получение водных суспензий муллита и исследование их реологических и технологических
СВОЙСТВ. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕPМОСТОЙКИХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к черной и цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении керамической оснастки, эксплуатирующейся в условиях длительных знакопеременных термических напряжений. Целью изобретения является повышение механической прочности издеИзобретение относится к области черной и цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении керамической оснастки (тигли, короба, различные воронки, чашки), эксплуатируемой в условиях длительных знакопеременных термических напряжений.
Цель изобретения — повышение механической прочности изделий после длительного термоциклирования при одновременном снижении температуры спекания.
„„!Ы„„1726451 А1 лия после длительного термоциклирования при одновременном снижении температуры спекания. Для этого в муллитовую суспензию сначала вводят смесь тонкодисперсных составляющих (глинозем, кварцевое стекло и фторид калия), перемешивают, а затем зернистые составляющие: электрокорунд и муллит при соотношении компонентов, мас,%; тонкомолотый муллит 32 — 34; электрокорунд 44 — 46; глинозем ГК фр, 0,063 мм
3,5, кварцевое стекло фр. 0,063 мм 2 — 4; фторид калия 0,5 — 1; вода 6 — 8; раствор силиката натрия 0,1 — 0,2; зернистый муллит 1,8 — 12,4, — а обжиг проводят при 1200 или 1460 С, Полученные изделия имеют следующие свойства: открытая пористость,%: обожженные при 1200ОC 20,7 — 21,2; при 1460 С
19,0 — 19,2; прочность при сжатии необожженных образцов, МПа 3,8 — 4,0; прочность при сжатии, МПа, 59 — 63, 138 — 142, остаточная прочность после восьми циклов 20 — 1250 — вода,% . 99 — 100, 98 — 100, остаточная прочность после сорока циклов 20 — 1250 С вЂ” вода, %: 95 — 105, 70 — 76, усадка при обжиге, %:
0,3-0,4; 0,6-0,8. 2 табл.
° й
Эффект сохранения прочности после длительного термоциклирования достигается формированием в ходе термообработки взаимосвязанных регулярных зон вторичного муллита, кристаллы которого армируют первичную муллитовую матрицу и локализуют трещины, образующиеся вследствие разрядки термонапряжений. Регулярность образования вторичного муллита обеспечивается присутствием в ходе реакции жидкой фазы за счет плавня — фторида калия.
1726451
0,75
Пример 1, Готовят образцы по следующей технологии, Вначале готовят водную суспензию муллита путем мокрого помола в шаровой мельнице. Затем приготавливают смесь тонкодисперсных глинозема ГК, кварцевого стекла и фторида калия, которую вводят в водную суспензию муллита, и этот шликер тщательно перемешивают. Последними в полученный шликер замешивают зернистые электрокорунд и муллит. Полученной массой заполняют гипсовые формы и вибрируют их на вибростенде 1,5 — 2 мин при частоте 2800 колебаний в минуту и амплитуде 0,5 — 1 мм, Отвибрированные изделия сушат в естественных условиях, не вынимая из форм, 2 — 3 ч, извлекают из форм, досушивают при 80 — 100 С 2-3 ч. Затем проводят термообработку при 1200 и 1460 С с выдержкой при указанных температурах 2 ч, Скорость подъема температуры 250 /ч.
Состав образцов, мас, /:
Муллит тонкомолотый (твердая фаза суспензии) 33
Электрокорунд 45
Глинозем ГК фракции менее 0,063 мм 4
Кварцевое стекло фракции менее 0,063 мм
Фторид калия
Раствор силиката натрия (р= 1,35 г/см ) 0,15
Вода (жидкая фаза суспензии) 7
Зернистый муллит 7,1
При этом электрокорунд и муллит распределены по фракциям следующим образом, мас, :
Муллит фракции, мм
3,0 — 1,0 13
1,0 — 05 9
Менее 0,5 78
Электрокорунд фракции, мм
3,0 — 1,0 75
1,0 — 0,5 25
В данном и последующих примерах для приготовления массы использовался традиционный зерновой состав.
Пример 2. Массу состава, указанного в примере 1, готовят последовательным смешением компонентов; муллитовая суспензия, глинозем ГК, кварцевое стекло, фторид калия, зернистый электрокорунд и муллит. После смешения дальнейшую обработку проводя согласно примеру 1.
Пример 3, Массу состава, указанного в примере 1, готовят следующим образом: в муллитовую суспензию вводят смесь тонкодисперсных глинозема ГК и кварцевого стекла и полученный шликер тщательно перемешивают; затем в него замешивают электрокорунд и муллит, Последним при тщательном перемешиванием в массу вводят фторид калия. После смешения дальнейшую обработку проводят согласно примеру
1.
Состав масс и свойства образцов на их основе приведены в табл.1 и 2 соответствен10 но, Выход содержания тонкомолотого муллита за указанные пределы (32 — 34 ) ведет к ухудшению литейных свойств системы (более 34 ) вследствие загустевания шликера
15 либо к снижению прочности после длительного термоциклирования (менее 32 ) вследствие увеличения относительного содержания воды (т.е, пористости).
Изменение содержания электрокорун20 да приводит к снижению механической прочности образцов как в случае увеличения его количества более 46 (вследствие нехватки необходимого количества спекающего тонкомолотого муллита), так и в случае
25 уменьшения его количества ниже 44 / (вследствие недостаточного количества структурного заполнителя матрицы), Несоблюдение указанного количества глинозема ГК приводит к снижению механи30 ческой прочности вследствие резкого увеличения свободной поверхности в системе и недостатка связки — структурообразователя — первичного тонкомолотого муллита, если количество глинозема более 5, или к сни35 жению механической прочности после длительного термоциклирования вследствие недостатка глинозема для цепи вторичного муллитообразования в реакции с кварцевым стеклом, если его количество менее З .
40 По той же причине недопустимо снижение количества кварцевого стекла менее
2 . Выход количества кварцевого стекла за пределы 4 приводит к снижению механической прочности после длительного термо45 циклирования вследствие наличия свободной стеклофазы, нарушающей регулярную кристаллическую микроструктуру.
Выход количества фторида калия за пределы как в меньшую (менее 0,5 ), так и
50 в большую сторону (более 1 ) ведет к снижению механической прочности после длительного термоциклирования вследствие нарушения регулярного расположения зон вторичного муллита, которые формируются
55 определенным образом только при наличии установленного количества жидкой фазы (жидкая фаза обеспечивается введением в массу фторида калия).
При содержании воды в шликере менее
6/ ухудшаются литейные свойства, более
1726451
8О7 — увеличивается пористость, что приводит к снижению механической прочности.
Раствор силиката натрия в пределах
0,1-0,2% с традиционно используемой плотностью способствует регулированию рН с целью получения устойчивых суспензий е удовлетворительными литейными свойствами.
Остаточная прочность после 8 и 40 циклов 20-1250оС вЂ” вода определяется следующим образом.
Образец помещают в печь при 1250оС и нагревают в течение 10 мин. Далее все операции проводят по известной методике.
Формула изобретения
Способ изготовления термостойких огнеупорных изделий; включающий приготовление водной суспензии тонкодисперсного муллита, смешение ее с электрокорундом и зернистым муллитом, виброформование, сушку и обжиг, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения механической прочности изделий после длительного термоциклирования при одновременном cíèжении температуры спекания, в суспензию тонкодисперсного муллита для поддержания рН вводят раствор силиката натрия плотностью 1,3 — 1,35 г/см, перед смешиваз
5 нием ее с зернистым электрокорундом и муллитом в нее вводят смесь глинозема фракции менее 0,063 мм, кварцевого стекла фракции менее 0,063 мм и фторида калия при следующем соотношении, мас. :
10 Тонкодисперсный мулл ит 32-34
Электрокорунд 44-46
Глинозем фракции менее 0,063 мм
15 Кварцевое стекло фракции менее
0,063 мм
Фторид калия
Вода
20 Раствор силиката натрия 0,1 — 0,2
Зернистый мулл ит 1,8-12,4 а обжиг проводят при 1200 С или 1460 С, 25
3 — 5
2-4
0,5-1
6 — 8
Та бли ца!
Содержание в смеси, Пример
Иуллит Вода Раствор зернис- сили ката тый натрия
Тонкомо- Электролотый корунд муллит, Кварце- Фторид вое стек- калия
Глинозем ГК
1 32
2 34
3 33
4 33
5 33
6 33
7 33
8 33
9 33
10 33
11 33
12 33
13 33
14 33
15 33
16 34
17 32
44
46
46
4
4
4
5
4
4
4
4
3
3
3
3
4
3
3
3
0 75 В 05 7
0,75 6,05 7
0,75 7,1 7
0,75 8,05
0,75 6,05 7
0,75 8,05 7
0,75 6,05 7
0 75 8 05 . 7
0,75 6,05 7
0,5 7,3 7
6,8 7
0,75 8,05 6
0,75 6,05 8
0,75 7,15 7
0,75 7,05 7
1 1,8 8
05 124 6
О,2
0,2
0,15
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
О,2
0,2
0,2
0,1
0,2
0,2
0,1 l 726451 таблица 2
Остаточная прочность пос» ле 8 циклов 201250 С-вода, Ф
Прочность при сжатии необожженных образцов, Mila
Прочность при сжатии, МПа
Остаточная прочность пос» ле 40 циклов 201250 С, вода, Ф
Состав
Открытая пористость,/
Усадка при обжиге,3
Прототип (обжиг,при
1460/
1580 С
19,3/!8,0 4,8
145/160 69/72
4/5
0,5/1,0
П р и м е ч а н и е. В числителе " данные для образцов, обожженных при
1200 С, в знаменателе при 1460 С, 40
Составитель А.Турук
Редактор Л.Веселовская Техред М,Моргентал Корректор В.Данко
Заказ 1246 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35„Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
По примерам
2
4
6
8
11
12
13 14
16
20, 7/19, 1
20,9/19,0
21,0/19,1
21, О/19, 1
20,9/19,1
21,1/19„0
21,0/ l9,1
21,1/19 0
21,2/19,2
20,8/19,0
21, i/19,2
21, 1/19, О
21,1/19,2
20 9/19 1
21, О/19, 2
21,0/19,2
20 8/19,1
3,9
3.9
4,0
4,0
4,0
4,0
3,9
3,8
3,9
4i0
3 9
4,0
3,9
3,9
4,0
3,8
3,9
60/140
69/139
62/!4!
63/140
6O/141
59/140
61/139
61/139
60/140
63/138
61/142
60/138
6!/140
61/138
62/138
59/140
60/140
100/100
100/99
100/100
100/100
100/99
100/99
99/99
100/99
99/98
100/99
100/100
100/99
99/99
100/100
100/100
100/99
100/100
102/74
99/71
105/73
98/7!
95/7!
98/71
97/70
98/74
98/7!
104/74
102/76
102/72
99/71
102/74 . 99/76
99/74
98/76
0,3/О, 7
О 3/0,6
0,4/Oi8
0,3/0,7
0,4/0,7
0,4/07
0,4/0,7
0,3/0,7
0,4/0,6
0,3/О 7
0,4/0,8
0,4/0,7
0,4/0,7
0,4/О, 7
О 3/О 7
0,3/0,6
0,3/0,6
