Огнеупорная масса для разливки металлов

 

Изобретение относится к изготовлению карбидкремнийсодержащих огнеупоров для разливки металлов. Состав может использоваться для изготовления керамических элементов установок спинингования аморфных и микрокристаллических лент, Огнеупорная масса содержит, мас.%: фосфатная связка 3.- 10; карбид кремни М4,5 - 42,0; корунд 10 - 25; зернистый плавленный кварц фракции 3 мм 27 - 37; сульфидноспиртовая барда 0,5 - 1,0; глина огнеупорная - остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом. В смесительные бегуны загружали карбид кремния и плавленный кварц, увлажняли фосфатной связкой и шликером с добавкой ССБ, вводили смесь глины с корундом и обрабатывали массу в течение 10 мин. Открытая пористость огнеупора 14, 2 - 16,9%, предел прочности при сжатии 88 - 127 Мпа, коэффициент термического расширения 3,52 - 4,54 -106 град 1. Термическая стойкость - более 10 теплосмен. 2 табл. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э С 04 В 28/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872186/33 (22) 08.10.90 (46) 23.06,92. Бюл, № 23 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро при заводе Горизонт" и Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности (72) Ю.Д. Бондарь, Н.Н. Ершов, Н.А. Фураева, Ю.В. Афанасьев, В,п. Овчаров, Б.М. Кулешов, В.Я. Чеботаренко и 3.Е. Горячева (53) 666.993(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 668923, кл. С 04 В 35/66, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1209657, кл. С 04 В 28/34, 1984. (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к изготовлению карбидкремнийсодержащих огнеупоров для разливки металлов. Состав может исИзобретение относится к изготовлению огнеупорных иэделий, предназначенных для разливки металлов, в частности при получении ленты из аморфных или микрокристаллических сплавов.

Известен мертель из кристаллических кварцитов, глины, алюмохромфосфатной связки с добавкой карбида кремния.

Присутствие в составе мертеля кристаллического кварцита не позволяет получить из такой массы термостойких изделий с низким коэффициентом линейного расширения, Связка не обогащена корундом.

Наиболее близким к изобретению является состав огнеупорных материалов, со» Ы 1742261 А1 пользоваться для изготовления керамических элементов установок спинингования аморфных и микрокристаллических лент, Огнеупорная масса содержит, мас,g: фосфатная связка 3 — 10; карбид кремния 14,5—

42,0; корунд 10 — 25; зернистый плавленный кварц фракции 3 мм 27 — 37; сульфидноспиртовая барда 0,5 — 1,0; глина огнеупорная — остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом. В смесительные бегуны загружали карбид кремния и плавленный кварц, увлажняли фосфатной связкой и шликером с добавкой ССБ, вводили смесь глины с корундом и обрабатывали массу в течение 10 мин, Открытая пористость огнеупора 14, 2 — 16,9, предел прочности при сжатии 88 — 127 Мпа, коэффициент термического расширения 3,52 —.

4,54.10 град . Термическая стойкость — бо6 -1 лее 10 теплосмен. 2 табл. держащий, мас. : фосфатная связка 12— 18; электрокорунд 5 — 20; пластификатор 6—

10; тонкомолотый муллит 10 — 30; карбид кремния — остальное, Недостатком огнеупора данного состава является сравнительно низкие термо стойкость, плотность и прочность изделий, высокий коэффициент термического расширения. что ограничивает воэможность применения его в качестве конструкционных материалов при высоких температурах.

Целью изобретения является повышение- предела прочности. при сжатии, термостойкости и снижение пористости и коэффициента термического расширения.

1742261

40 алами, как карбид кремния и корунд, интенсивно дробится. При этом образуется структура, приближающаяся к оптимальному зерновому составу, Такая структура, где зернистая часть представлена карбидом кремния и плавленным кварцем, а связка высокоглиноземистого состава из глины, корунда, ССБ и фосфатного. связующего менее подвержена термическим расширениям .и более термостойка. Введение ССБ улуч50

Поставленная цель достигается тем, что состав содержит дополнительно зернистый плавленый кварц и ССБ при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: фосфатная связка 3 — 10; карбид кремния

14,5 — 42,0; корунд 10 — 35; зернистый плавленый кварц фракции 3 мм 27 — 37; сульфитно-спиртовая барда (ССБ) 0,5 — 1;0; огнеупорная глина — остальное.

Диапазоны концентраций компонентов в шихте выбраны из следующих соображе-. ний: увеличение содержания карбида кремния выше 42% приводит к необходимости уменьшения содержания карбида кремния, выше 42% приводит к необходимости уменьшения содержания керамической связки (глины + корунд), меньше 20% или плавленного кварца меньше 27% приводит к резкому снижению плотности и прочности огнеупора и его термостойкости, т.е. основных качественных показателей огнеупоров для разливки металлов..

Уменьшение содержания карбида кремния меньше 14,5% снижает плотностные характеристики их. Повышение содержания керамической связки (глина + корунд) больше 45 приводит к повышенной усадочности массы, а также из-эа повышенного содержания глины и, соответственно, стеклофаэы, к снижению термических свойств и термостойкости огнеупора, Снижение содержания фосфатной связки и ССБ менее 3,5% неэффективноине позволяет получить высокопрочные изделия в безобжиговом виде. Составы, содержащие более 11% фосфаткой связки и ССБ, в процессе обжига вспучиваются, при этом ухудшаются все качественные показатели.

Улучшение качественных показателей предлагаемого огнеупора по сравнению со свойствами известного огнеупора обусловлено введением плавленного кварца в количестве 27 — 37% в сочетании с карбидом кремния и высокоглиноземистофосфатной связкой с добавкой 0,5 — 1,% ССБ. Повышение плотности и прочности изделий способствует введению в их состав зернистого плавленного кварца, который при прессовании в сочетании с такими твердыми материшает прессуемость массы и, соответственно, качество изделий, . Эффект достигается только при указанном.содержании плавленного кварца. Снижение его ниже 27% или повышение выше

37% сопровождается ухудшением всей гаммы свойств.

Применение плавленного кварца и ССБ в составах керамических материалов известно, но неизвестно применение такого сложного по составу и структуре вещества, сочетающего карбид кремния, плавленный кварц, корунд, глину, фосфатную связку и

ССБ в комплексе, обеспечивающего такие важнейшие для. разливки металлов свойства, как высокие плотность, прочность, термо стой кость и низкий коэффициент термического. расширения. Эти свойства обусловлены введением в состав ССБ фосфатной связки и специальной гранулометрической структурой, а также образованием при сравнительно невысоких температурах алюмо-, силико- и каолинито-фосфатных связок с корундом, кварцем и глиной. При высоких температурах частичное разложение карбида кремния приводит к образованию активного диоксида кремния, который связывает карбид кремния и зерна плавленного кварца, а также реагирует с высокоглиноземистой связкой, образуя муллитовые сростки, Пример . В качестве сырья для изготовления образцов применяют: карбид кремния фракции 0,2 — 0,1 мм, корунд фракции менее 0,063 мм, плавленный кварц фракции 3 — 0 мм, глину огнеупорную ДН-1, концентрат ССБ, муллит фракции менее

0,08 мм.

В качестве фосфатной связки применяют; ортофосфорную кислоту (плотностью

1,6 г/cM ) и алюмохромфосфатную связку (плотностью 1,55 г/см ), Смешение и увлажнение опытных масс производят в лабораторных смесительных бегунах в следующем порядке: загрузка наполнителя (карбид кремния + плавленый кварц), увлажнение ортофосфорной кислотой и шликером с добавкой ССБ, введение смеси глины с корундом и обработка массы в течение 10 мин, Влажность масс в пределах 3 — 6%.

Прессуют образцы на лабораторном гидравлическом прессе при удельном давлении 50 МПа. Сушат образцы при 120 С до остаточной 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 обжигают при 1400ОС в засыпке коксиком с выдержкой 4 ч, 1742261

Таблица 1

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

Составы масс и свойства образцов иэ них приведены в табл, 1 и 2, Испытания проведены по единой методике на одинаковом количестве образцов (среднее из трех определений).

Определяют. открытую пористость, предел прочности при сжатии, термическую стойкость и коэффициент термического расширения.

В результате сравнительных испытаний установлено, что образцы. предлагаемого состава (1 — 6) отличаются от известных образцов (11) более высокими показателями предела прочности при сжатии в 1,5 — 1,8 раза и термостойкости, а также меньшей в

1,5 — 1,8 раза пористостью и коэффициентом термического расширения меньше в 1,5 — 1,7 раза. Указанные преимущества справедливы как при беэобжиговом варианте технологии, так и после обжига при 1400 С.

5 Выход за границы диапазона предлагаемых пределов компонентов вызывает ухудшение качественных показателей об-. разцов.

10 Формула изобретения

Огнеупорная масса для разливки металлов, включающая фосфатную связку, карбид кремния, корунд, огнеупорную глину, отличающаяся тем, что, с целью

15 повышения предела прочности при сжатии и термастойкости, снижения пористости и коэффициента термического расширения, она содержит дополнительно зернистый плавленный кварц фракции а<. 3 мм и суль20 фитно-спиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас,g: фосфатная связка 3 — 10; карбид кремния 14,5 — 42,0; корунд 10 — 25; зернистый плавленный кварц фракции < 3 мм 27 — 37; сульфитно25 спиртовая барда 0,5 — 1,0; огнеупорная глина — остальное, 1742261

Таблица 2

Открытая пористость, Предел прочности при сжатии, МПа

Состав массы

Коэффициент термического расширения 1 град

Термическая стойкость, теплосмен, до появления трещин безобжиговая техно логия после обжига при

1400 С безобжиговая технология после обжига при

14000 С

20,9

76,0

18,3

58,0

5,80

Составитель О. Моторина

Редактор Н. Рогулич Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк

Заказ 2258 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

Предлагаемый

2

4

6

8

Известный f1

11,1

11,7

11,0

10,1

10,0

10,8

14,3

12,0

16,1

12,5

15,5

15,5

14,2

16,9

16,5

14,9

15,0

17;2

16,5

18,0

110,0

92,0

75,0

87,0

98,0

85,0

68,0

70,0

62,0

73,0

115,0

127,0

98,0

112,0

143,0

88.0

70.0

56,0

65,0

70;0

3,52

4,0

4,16

3,63

3,95

4,54

3,48

4,58

3,42

4,80

Более 10

Более 10

Более 10

Более 10

Более 10

Более 10

7