Огнеупорная масса

 

Изобретение относится к изготовлению графитсодержащих огнеупоров для разливки металлов. Состав может применяться для изготовления керамических элементов установок спинингования аморфных и микрокристаллических лент, шиберных затворов и др. огнеупоров. Огнеупорная масса содержит, мас.%: фосфатная связка 3 - 7; графит 10 - 25; корунд 15-20; плавленный кварц 14 - 33; карбид кремния 7 - 20; огнеупорная глина - остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом. В смесительные бегуны загружают наполнитель (карбид кремния + плавленный кварц), увлажняют ортофосфорной кислотой и шликером, вводят смесь глины с корундом и графитом и обрабатывают массу в течение 10 мин. Термостойкость массы - 15 теплосмен, степень выгорания графита после обжига при 1500°С 28%. 2 табл. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 04 В 28/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872060/33 (22) 08.10.90 ,(46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро при Заводе н Горизонта и Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности (72) l0.Д. Бондарь, Н.Н. Ершов, Н;А. Фураева, В.П. Овчаров, В.Я. Чеботаренко и А.А. Кортель (53) 666.943(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 742410, кл. С 04 В 28/34, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1268551, кл. С 04 8 35/66,.1984, Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий, предназначенных для разливки металлов, в частности, при получении ленты из аморфных и микрокристаллических сплавов, для изготовления шиберных затворов и т,д.

Известны массы графитошамотного состава, содержащие корунд и фосфатную связку. Однако повышенное (за счет шамота) содержание стекло разы обуславливает недостаточно высокие термические свойства огнеупоров.. в частности температуру деформации под нагрузкой (в первом случае) и термостойкость, а также сравнительно высокий коэффициент термического расширения. Ы,, 1742200 А1 (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА (57) Изобретение относится к изготовлению графитсодержащих огнеупоров для разливки металлов. Состав может применяться для изготовления керамических элементов установок спинингования аморфных и микрокристаллических лент, шиберных затворов и др, огнеупоров. Огнеупорная масса содержит, мас. : фосфатная связка 3—

7; графит 10 — 25; корунд 15 — 20; плавленный кварц 14 — 33; карбид кремния 7 — 20; огнеупорная глина — остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом.

В смесительные.бегуны загружают наполнитель (карбид кремния + плавленный кварц), увлажняют ортофосфорной кислотой и шликером, вводят смесь глины с корундом и графитом и обрабатывают массу в течение 10 мин. Термостойкость массы—

15 теплосмен, степень выгорания графита после обжига при, 1500 С 280 (,. 2 табл. ф

Наиболее близким к изобретению явля- а) ется графитсодержащий состав, содержащий, мас.% ((в B пnеeр есcч еeтTе e нHа с оoсcтTа в B б6еeз s вBоoд ы )): g цирконовый концентрат 11 — 16,4; корунд

16,3 — 22; графит 16,3 — 22; огнеупорная глина 1о,а — 22, ортофосфорная кислота

0,9 — 2,2; кварцит 39,1 — 15 4.

Недостатками безобжигового огнеупора данного состава являются недостаточно высокие термостойкость, температуры деформации под нагрузкой и сравнительно высокая окисляемость графита, Деформируемость при более низких температурах объясняется жидкой фазой связки тройного состава SIO2 — А!20з — ZrOz, т.е. ее более низкозвтектическим состоянием. Примене1742260 ние кремнеземистого компонента в виде кварцита вызывает за счет его полиморфных превращений рост, материала при нагревании, при этом снижается термостойкость огнеупора и за счет нарушения микроструктуры черепка увеличение степени выгорания графита, Состав массы не обеспечивает получения огнеупора с низким коэффициентом термического расширения.

Целью изобретения является повышение термостойкости, температур деформации под нагрузкой и снижение окисляемости углерода, Для достижения указанной цели огнеупорная масса содержит, мас,%: фосфатная связка 3 — ?; графит 10 — 25; корунд 15 — 26; карбид кремния 7 — 20; плавленный. кварц

14 — 33; огнеупорная глина — остальное.

В составе предусматривается введение таких высокотермостойких материалов как плавленный кварц и карбид кремния, которые в сочетании с графитсодержащей составляющей массы, образуют термостойкий огнеупор.

Повышение температур деформации под нагрузкой обусловлено введением в состав массы карбида кремния, повышающего жесткость огнеупорного каркаса, при этом повышается концентрация корунда в мелкозернистой части массы алюмосиликатного состава.

Низкая окисляемость углерода в предлагаемом составе обеспечивается применением достаточно высокого содержания глины (15 — 25%), обволакивающей (в сочетании с корундом) высокоглиноземистой связкой графит, при этом обьемопостоянство наполнителя (карбида кремния и плавленного кварца) при нагревании не нарушают сплошность структуры, а присутствие карбида кремния создает в процессе нагревания восстановительную атмосферу, препятствующую выгоранию графита, Диапазоны концентраций компонентов в массе выбраны иэ следующих соображений: снижение содержания. графита менее

10% резко снизит шлака-металлоустойчивость огнеупора. Повышенное содержание графита (более 25%) ослабляет структуру материала и его прочностные характеристики, Снижают прочностные характеристики, недостаточное содержание глины (менее

15%) и корунда (менее 15%), а также фосфатной связи (не менее 3%), при этом недостаточное содержание глины и корунда способствует повышенному выгоранию графита. Чрезмерно высокое содержание связки — глины (более 25%), корунда (более 26%), и фосфатной связки (более 7%) вызывает повышенную усадку массы, при этом нарушается сплошность массы и соответственно повышается степень выгорания графита.

Снижение содержания карбида кремния

5 (менее 7%) и плавленного кварца (менее

14%) затрудняет получение плотных иэделий из-за недостаточности заполнителя, при этом наблюдается перепрессовка изделий. Ч резмерно высокое содержание наполнителя (более 53%), в том числе карбида кремния (более 20%) и плавленного кварца (более 33%), даже при невысоком содержании (10%) графита приводит к низкому(37%) содержанию комплексной связки и, соответственно,. недостаточному обволакиванию графита связкой, а также низким прочностным характеристикам.

Улучшение качественных показателей предлагаемого огнеупора по сравнению со свойствами известного огнеупора обусловлено введением карбида кремния в количестве ? — 20% который в сочетании с корундом образует жесткий высокотемпературный каркас, снижающий деформируемость огнеупора при высоких температурах, а также создает восстановительную атмосферу, препятствующую выгоранию графита.

Введение в качестве кремнеземистого материала плавленного кварца в количестве 14—

33% способствует в сочетании с карбидк30 ремневой составляющей безусадочности и обьемопостоянству материала и соответственно высокой термостойкости огнеупора, Применение карбида кремния и плав35 ленного кварца в составах огнеупорных масс известно, но неизвестно применение такого сложного графитсодержащего материала, сочетающего графит, глину, корунд, фосфатную связку, карбид кремния и

40 плавленный кварц в комплексе, обеспечивающегоо такие важнейшие для разливки металлов свойства как высокие термостойкость, температуры деформации под нагрузкой и сравнительно низкая степень

45 выгорания углерода.

П р.и м е р . В качестве сырья для изготовления образцов применяют: карбид кремния (фракции 0,2-0,1 мм), корундфракции менее 0,063 мм, плавленый кварц фрак50 ции 2 — 1 мм, глину огнеупорную ДН-1, графит тигельный, цирконовый концентрат

КЦП, ортофосфорную кислоту плотностью

1,6 г/см и кварцит.

Смешение и увлажнение.опытных масс

55 производят в лабораторных смесительных бегунах в следующем порядке: загрузка наполнителя (карбид кремния + плавленный кварц), увлажнение ортофосфорной кислотой и шликером, введение смеси глины с корундом и графи ом и обработка массы в

1742260 течение 10 мин, Влажность масс в пределах

5 — 8 .

Прессуют образцы на лабораторном гидравлическом прессе при удельном давлении 50 МПа. 5

Сушат образцы при 120 С до остаточ-ной влажности не более 1 с последующей термообработкой в электропечи при 520 С с выдержкой при конечной температуре 4 ч.

Часть образцов от каждого из составов, 10 предназначенных для определения температур деформации под нагрузкой, обжигают при 1400 С в засыпке коксиком с выдержкой 4 ч.

По указанной технологии изготовлены 15 образцы трех составов с применением в качестве фосфатной связки ортофосфорной кислоты (составы 1 — 3) и трех составов с применением в качестве связки алюмохромфосфатной связки (4 — 6), а также четыре 20 массы с выходом за границы диапазонов предлагаемых пределов; (7 и 8) — для масс с ортофосфорной кислотой и 9 и 10 — для масс с елюмохромфосфатной связкой.

Составы масс и свойства образцов из 25 них приведены в табл, 1 и 2;. Испытания проведены по единой методике на одинаковом для каждого определения количестве образцов. Температуры 30 деформации под нагрузкой по одному образцу, термостойкость и степень выгорания графита = среднее из трех определений.

Определяют термическую стойкость и деформацию под нагрузкой при высоких 35 температурах, Степень выгорания определяют отношением количества выгоревшего после обжига при 1500 С (выдержка 4 ч) графита к содержанию его до обжига, 40

В результате сравнительных испытаний установлено, что образцы предлагаемого состава (1 — 6} отличаются от известных образцов (11) более высокими показателями термостойкости, температур деформации под нагрузкой и низкой степенью выгорания углерода, Применение фосфатной связки позволяет изготавливать изделия по безобжиговой технологии (термообработка при 520 .С), Выход эа границы диапазона предлагаемых пределов компонентов вызывает ухудшение качественных показателей образцов, Так,составы 7 и 9 имеют хорошую термостойкость, но более низкие температуры деформации под нагрузкой и высокую степень выгорания углерода. Составы 8 и 10 по всем показателям не имеют преимуществ.

Предлагаемый состав массы пригоден для изготовления прессованных сопел для спинингования аморфных сплавов, вместо дорогостоящих, трудоемких в изготовлении шликернолитых сопел из плавленного кварца, применяющихся в настоящее время, Формула изобретения

Огнеупорная масса, включающая фосфатную связку, графит, огнеупорную глину, корунд и кремнеземистый компонент, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостойкости, температур деформации под нагрузкой и снижения окисляемости углерода, она содержит в качестве кремнеземистого компонента плавленный кварц и дополнительно карбид кремния при следующем соотношении компонентов, мас. ; фосфатная связка 3 — 7; графит 10—

25; корунд 15 — 26; плавленный кварц 14—

ЗЗ; карбид кремния 7-20; огнеупорная глина — остальное.

Таблица 1

1742260

* Выход за границы диапазона предлагаемых пределов.

Таблица 2

Составитель О. Моторина

Техред М.Моргентал . Корректор В. Гирняк

Редактор Н. Рогулич

Заказ 2258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101