Огнеупорный мертель

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и промышленности строительных материалов. Огнеупорный мертель содержит, мас.%: бой электрокорундовых изделий фракции 0,5 - 0,1 мм 5 - 21; фракции 0,1 мм 22-41, бой сферокорундовых изделий фракции 0,5 - 0,1 мм 5 - 21; фракции 0,1 мм 22 - 41; ортофосфорная кислота 8-14. Смесь готовят следующим образом. Бой электрокорундовых и сферокорундовых изделий перемешивали, затем увлажняли технической водой, добавляли концентрированную ортофосфорную кислоту и вновь тщательно перемешивали до получения однородной консистенции. Прочность на сдвиг мертеля при температуре термообработки 200°С 5,1 - 8,7 Н/мм2, при температуре 800°С 5,5 - 10,8 Н/мм2, при температуре 1300°С 9,7 - 10,9 Н/мм2. Температура деформации под нагрузкой 1750°С. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 04 В 28/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873486/33 .(22) 15.10.90 (46) 23.06,92. Бюл, гв 23 (71) Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (72) Н.П. Белякова, Н.М. Пермикина, H.À. Чеурина и E.Ю. Тарасова (53) 666.943(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 652142,. кл. С 04 В 28/34, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 785266, кл. С 04 В 12/02, 1978. (54) ОГНЕУПОРНЫЙ МЕРТЕЛЬ (57) Изобретение относится к огнеупорной промышленности и промышленности строительных материалов. Огнеупорный

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и промышленности строительных материалов и может быть использовано в перестроении для соединения элементов кладки футеровки тепловых агрегатов.

Известен минеральный клей (мертель), включающий, мас. : ортофосфорную кислоту 10 — 30; пиритные огарки 70- 90, Недостатком клея является низкая огнеупорность вследствие высокого содержания низкотемпературных оксидов, что не позволяет его применять в кладках печей, работающих при высоких температурах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является минв„„Я2„„1742262 Al мертель содержит, мас.g: бой электрокорундовых изделий фракции 0,5 — 0,1 мм 5—

21; фракции < 0,1 мм 22 — 41, бой сферокорундовых иэделий фракции 0,5 — 0,1 мм 5—

21; фракции < 0,1 мм 22-41; ортофосфорная кислота 8 — 14. Смесь готовят следующим образом. Бой электрокорундовых и сферокорундовых изделий перемешивали, затем увлажняли технической водой, добавляли концентрированную ортофосфорную кислоту и вновь тщательно перемешивали до получения однородной консистенции.

Прочность на сдвиг мертеля при температуре термообработки 200 С 5,1 — 8,7 Н/мм, при температуре 800 С 5,5 — 10,8 Н/мм, и тмп 1 р и еературе 300 С 9,,7 10,9 Н/мм .

Температура деформации под нагрузкой

1750 С. 3 табл.

4 ральный клей (огнеупорный мертель), д включающий, мас. ф: ортофосфорная кислота 26 — 30; электрокорунд 24 — 28; пиритные огарки — остальное.

Недостатками известного состава являются высокое содержание примесей (до

40лц летОе, SION РеО; РЬО: СиО, что исклю- )Э чает возможность использования. данного @ мертеля в условиях работы повышенных температур, где требуются высокая прочность на сдвиг в нагретом состоянии, а также повышенная температура деформации под нагрузкой до 1750 С.

Кроме того. большое количество ортофосфорной кислоты обусловливает значительную подвижность мертеля. что

1742262 приводит к деформации кладки уже на стадии сушки, Целью изобретения является повышение прочности на сдвиг в нагретом состоянии, а также повышение температуры деформации под нагрузкой.

Поставленная цель достигается тем, что известный состав огнеупорного мертеля, включающий электрокорунд и ортофосфорную кислоту, в качестве электрокорунда содержит бой электрокорундовых изделий фракций 0,5 — 0,1 и < 0,1 мм и бой сферокорундовых изделий фракции 0,5 — 0,1 и

< 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: бой электрокорундовых изделий фракции 0,5 — 0,1 мм 5 — 21; фракции < 0,1 мм 22 — 41; бой сферокорундовых изделий фракции 0,5 — 0,1 мм 5 — 21 фракции < 0,1 мм 22 — 41; ортофосфорная кислота — остальное.

Молотый бой электрокорундовых изделий (брак готовых или отработанных изделий) представляет собой обломки дискретных корундовых частиц в виде зерен размером менее 0,5 мм.

Молотый бой сферокорундовых изделий (брак готовых или отработанных изделий) представляет собой обломки пустотел ых (пол ых) ко рундовых сфер в виде сферических полых сегментов различных радиусов кривизны размером менее 0,5 мм.

Поверхность как корундовых зерен, так и сферических сегментов покрыта тонким слоем керамического связующего корундового состава, что обусловлено технологическим процессом изготовления исходных изделий, при котором сферический пустотелый или дискретный электрокорундовый наполнитель смешивают с керамическим связующим (шликером из технического глинозема), формуют из них изделия и обжигают при 1600 С.

В процессе обжига на частицах образуется керамическое покрытие, которое обусловливает их более активную поверхность в сравнении с выпускаемыми промышленностью плавлеными зернистым корундом и сферокорундом, что, в свою очередь, обеспечивает в дальнейшем более активное взаимодействие минеральных частиц с НаРО<

Это вызывает более раннее спекание материала и, как следствие, повышение прочности в широком температурном интервале.

Использование бой сферокорундовых изделий (материала с набором частиц в виде сферических сегментов различного размера) обусловливает более прочное сцепление их друг с другом, что приводит к повышению прочности кладочного раствора на сдвиг в нагретом состоянии.

Сочетание сферокорундовых и электрокорундовых частиц обломочной структуры в виде скорлупы и зерен создает предпосылки для получения более плотной укладки частиц и повышения прочности материала как после сушки, так и при высоких температурах, Кроме того, достаточно плотная упаковка частиц в виде скорлупок и зерен обусловлена так же их активным химическим

10

Увеличение содержания ортофосфорной кислоты более 14% приводит к повышению текучести кладочного раствора, из-за чего возможна деформация кладки до сушки. Кроме того, это обусловливает усадку мертеля и снижение прочности на сдвиг в нагретом состоянии.

Уменьшение содержания ортофосфорной кислоты менее 8% не обеспечивает достаточной подвижности кладочного раствора, так как этого количества кислоты недостаточно для смачивания довольно развитой удельной поверхности частиц (учитывая наличие обломков сфероидальных частиц), поэтому затрудняется кладка на

55 взаимодействием с НзР04. При этом такая упаковка не исключает достаточной подвижности материала при тепловых ударах, имитируя неориентированную многослой15 ную шарнирную структуру, она обеспечивает достаточную термостой кость материала.

Для получения оптимальных свойств мертеля (высокой прочности на сжатие и сдвиг, высокой прочности на сдвиг в нагре20 том состоянии и повышенной температуры деформации) необходимо выдерживать определенное соотношение между частицами в виде дискретных зерен и сегментов (разрушенных сфероидальных частиц).

25 Уменьшение содержания боя электрокорундовых и сферокорундовых изделий (фракции 0,5 — 0,1 мм) менее 5% и увеличение содержания боя электрокорундовых изделий и сферокорундовых изделий(фракций

30 < 0,1 мм) более 41% приводит к понижению прочности на сдвиг обожженных изделий и особенно на сдвиг в нагретом состоянии, и снижению прочности на сжатие, вследствие увеличения усадки тонкодисперсной со35 ставляющей.

Увеличение содержания боя электрокорундовых и сферокорундовых изделий (фракции 0,5 — 0,1 мм) более 21 и уменьшение содержания боя электрокорундовых

40 и сферокорундовых изделий (фракции

< 0,1 мм) менее 22% приводит к потере всех видов прочности вследствие большой пористости шва из-за недостаточной плотной укладки частиц, 45

1742262

Таблица 1

Со е жание ак ий, Свойства аство а таком малоподвижном растворе, что приводит к снижению прочности мертеля.

В табл. 1 указаны результаты влияния зернового состава мертеля на технологичность раствора, обусловленные запредельными значениями зернового состава мертеля.

Как видно из табл. 1, как увеличение содержания крупной фракции 0,5 — 0,1 мм до 44 (соответственно уменьшение фракции < 0,1 мм до 42 (,), так и уменьшение содержания фракций 0,5 — 0,1 мм до 87 (соответственно увеличение фракций < 0,1 мм до 86 ) не обеспечивают необходимой подвижности раствора (либо высокая, либо низкая вязкость раствора), что в обоих случаях приводит к снижению прочности на сдвиг в нагретом состоянии.

Установлено, что алюмосиликатный наполнитель с зерновым составом менее

0,5 мм при использовании в качестве наполнителя зерен лома сферокорунда и лома отработавших корундовых иэделий может обеспечить высокую прочность из-за особенности формы макрочастиц.

Пример . Для изготовления образцов используют бой сферокорундовых изделий и электрокорундовых изделий фракций

0 5 — 0,1 и менее 0,1 мм. В качестве связующего применяют техническую ортофосфорную кислоту 72 концентрации.

Бой электрокорундовых и сферокорундовых изделий перемешивают, затем увлажняют технической водой, добавляют концентрированную ортофосфорную кислоту и вновь тщательно перемешивают до получения однородной консистенции.

Предлагаемый и известный составы огнеупорных мертелей приведены в табл. 2, свойства испытуемых составов — в табл. 3.Предел прочности на сжатие, температуру деформации под нагрузкой определяют по стандартным методикам.

Преимущества заявляемого состава:

0,5- 0,1 мм 44. (бой электрокорундовых изделий 22 бой сферокорундовых изделий 22)

<0,1 мм 42 (бой электрокорундовых изделий 21 бой сферокорундовых изделий 21)

НЗР04 14

0,5-0;1 мм 8 (бой электрокорундовых иэделий 4 бой сферокорундовых изделий 4) В предлагаемом огнеупорном мертеле обеспечивается достаточная прочность кладки в широком интервале температур (200 — 1600 С). При повышении температу5 ры возрастает прочность огнеупорного раствора (у раствора с пиритными огарками прочность на сдвиг и сжатие после 1000 С падает); раствор обладает хорошей технологичностью, может храниться до 3-х суток не

10 высыхая и не схватываясь, что имеет большое значение при футеровке больших промышленных агрегатов, обеспечивается также достаточная чистота материала, небольшое количество примесей, что позволяет ис15 пользовать его в условиях водородсодержащей среды, высокая огнеупорность (до

1750 С), высокая термостойкость, что позволяет использовать раствор в печах периодического действия, возможность

20 утилизации боя огнеупорных изделий и снижение себестоимости производства мертеля за счет использования вместо дефицитного корундового заполнителя боя корундовых изделий.

25 Предлагаемый мертель можно применять в качестве огнеупорных обмазок и покрытий, Формула изобретения

Огнеупорный мертель, включающий

30 электрокорунд и ортофосфорную кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности на сдвиг в нагретом состоянии и повышения температуры деформации под нагрузкой, он в качестве

35 электрокорунда содержит бой электрокорундовых изделий фракции 0,5 — 0,1 мм и

< 0,1 мм и бой сферокорундовых изделий фракции 0,5 — 0,1 мм и < 0,1 мм при следующем соотношении компонентов, мас. : бой

40 электрокорундовых изделий фракции 0,5—

0,1 мм 5 — 21; фракции<0,1 мм 22 — 41; бой сферокорундовых изделий фракции 0,5—

0,1 мм 5 — 21; фракции < 0,1 мм 22 — 41; ортофосфорная кислота — остальное.

Не обеспечивается нужная толщина шва кладки и необходимая для работы подвижность мертеля (раствор рассыпается). Материал получается пористый, укладка рыхлая, что приводит к некоторому падению прочности кладки.

Не обеспечивается нужная для работы подвижность мертеля (высокая вязкость). Материал интенсивно спекается, наблюдается большая

1742262

Продолжение табл, 1

Таблица 2

Таблица 3

Огне по ный ме тель предлагаемый

Покаэатель известный

0,10

0,20

2,90

1,80

2,30

1,50

2,00

1,60

0,06

0,30 а,аз

0,10

1000

Предел прочности на сдвиг, Н/мм

Предел прочности на сжатие, Н/мм

Предел прочности на сдвиг в нагретом состоянии, Н/мм

Температура термообработки 0С

1300

1300

5,3

5,9

6,4

5,7

10,9

29,4

30,6

32,3

38,0

55,9

5,1

5.4

5,5

6,5

10,8

35,9

40,5

48,9

36,2

48,1

8,7

9,8

10,8

11,2

9,7

31,2

32,8

32,2

39,0

49,5

3,4

3,5

3,7

3,6

4,0

15,0

15,6

16,0

17,5

20.0

2,5

2,6

3,1

3,3

3,5

8,1

8,5

8,6

8,9

2,9

3,2

3,4

3,6

3,8

20,7

22,1

22,6

23,2

28,0

2,6-2,8

3,1-3,8

3,3-4,0

Мертель расплавился

33,4-35,0

34.1-35,7

36,1-36,9

Мертель расплавился

0,01

Полное разрушениее

1742262

Продолжение табл. 3

Составитель О. Моторина

Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Редактор H. Рогулич

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

Заказ 2258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5