Высокоглиноземистая вяжущая суспензия

 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, к производству изделий для непрерывной разливки сталей. Предлагаемую высокоглиноземистую вяжущую суспензию получают путем введения в ВКВС высокоглиноземистого состава (на основе высокоглиноземистого шамота, муллита или боксита с содержанием Al₂O₃ 60-93%) добавки суспензии высокодисперсного кварцевого стекла в количестве 5-30%. Высокоглиноземистая вяжущая суспензия характеризуется повышенной степенью полидисперсности, понижением вязкости при равной концентрации. Кроме того, снижается пористость отливки, уменьшается коэффициент термического расширения материала на ее основе. 1 табл.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству огнеупоров для непрерывной разливки стали (например, сталеразливочные изделия). Возможно применение при изготовлении изделий методами шликерного литья в гипсовые формы и центробежным формованием, а также в качестве связующего при производстве огнеупорных изделий полусухим способом, вибролитьем и виброформованием.

Одним из способов производства огнеупоров для непрерывной разливки стали является керамобетонная технология, основанная на использовании высококонцентрированных вяжущих суспензий (ВКВС) [1].

Для большинства типов ВКВС характерен эффект дилатансии [2], проявляющийся на различных стадиях технологического процесса. Дилатансия суспензий во многом определяется их дисперсностью и зерновым распределением, наличием и количеством частиц коллоидного размера, объемной концентрацией твердой фазы. При значительных объемных концентрациях, близких к предельным, этот эффект оказывает отрицательное действие, т.к. усложняет технологию, лимитирует интенсификацию процессов деформирования.

Известно [1], что полидисперсность ВКВС является основополагающим фактором, обуславливающим ее реологические и технологические свойства.

Прототипом изобретения является ВКВС на основе боксита [3], которая применяется при производстве гнездовых блоков. К недостаткам данной суспензии можно отнести длительное время помола, связанное с твердостью материала и, как следствие, незначительное количество коллоидного компонента, что увеличивает пористость вяжущего и снижает его прочность.

Целью предлагаемого изобретения является снижение пористости вяжущего и улучшение его эксплуатационных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что в высокоглиноземистую вяжущую суспензию вводится дополнительно суспензия высокодисперсного кварцевого стекла (максимальный диаметр частиц 5 - 10 мкм), при следующем соотношении компонентов (% масс. по сухому вещ.): - высокоглиноземистая вяжущая суспензия 70 - 95% - суспензия высокодисперсного кварцевого стекла 5 - 30% Предлагаемая смешанная вяжущая суспензия, в отличие от прототипа, характеризуется повышенной степенью полидисперсности, значительно большей седиментационной устойчивостью, а также понижением вязкости при равной концентрации. Кроме того, снижается пористость отливки, уменьшается коэффициент термического расширения материала на ее основе, что увеличивает его термостойкость.

Предлагаемую смешанную вяжущую суспензию получают следующим образом. Первоначально получают ВКВС высокоглиноземистого состава (на основе муллита или боксита) с содержанием Al₂O₃ 60-93%. ВКВС получают методом мокрого помола в шаровой мельнице с постадийной загрузкой материала и последующей стабилизацией посредством гравитационного перемешивания [2]. В зависимости от вида исходного материала исходная ВКВС должна характеризоваться плотностью в пределах 2,40 - 2,70 г/см³, влажностью 12 - 14%.

Суспензия высокодисперсного кварцевого стекла является отходом производства при центробежном формовании сталеразливочных огнеупоров и имеет плотность 1,5 - 1,6 г/см³, влажность 30 - 35%, доля частиц диаметром менее 1 мкм составляет более 50 %.

Содержание высокодисперсного кварцевого стекла на сухое вещество варьируется в пределах 5-30% и зависит от зернового состава твердой фазы ВКВС высокоглиноземистого состава, его реологических свойств и назначения смешанного вяжущего.

Смешение и гомогенизацию отдозированных суспензий можно производить как гравитационным перемешиванием, так и в лопастной мешалке со скоростью вращения лопастей не более 100 об/мин.

Реологические свойства приготовленных суспензий исследовали с помощью ротационного вискозиметра "Rheotest-2". Коэффициент полидисперсности определяли по седиментационным кривым. Из смешанных суспензий методом литья в гипсовые формы готовились образцы размером 10х10х70 мм. Образцы подвергались сушке при температуре 110±5^oC. После охлаждения определяли пористость отливок. Коэффициент термического расширения определяли на кварцевом дилатометре в интервале температур 20...1000^oC. Аналогичным способом исследовалась ВКВС, полученная по варианту прототипа и образцы на ее основе. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как следует из анализа данных таблицы, предлагаемая смешанная суспензия отличается повышенным (в 1,1 - 2,1 раза) коэффициентом полидисперсности, снижением в 1,8 - 8,0 раза значения эффективной вязкости, и как следствие, снижением пористости отливки на 17,5 - 20% (отн.) за счет более плотной упаковки частиц.

Источники информации 1. Пивинский Ю.Е. Керамические вяжущие и керамобетоны. М.: Металлургия, 1990, 270 -с.

2. Пивинский Ю.Е. Реология в технологии керамики и огнеупоров. 5. Дилатантсия, классификация и типы дилатантных систем // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. N 2.

3. Пивинский Ю.Е., Добродон Д.А., Галенко И.В. и др. Материалы на основе высококонцентрированных керамических вяжущих суспензий (ВКВС). 1. Изучение процесса прессования с применением ВКВС на основе боксита // Огнеупоры и техническая керамика. 1997, N 3.

Формула изобретения

Высокоглиноземистая вяжущая суспензия, получаемая мокрым помолом, с содержанием частиц размером менее 5 мкм 20-35%, отличающаяся тем, что она содержит суспензию высокоглиноземистого материала с содержанием Al₂О₃ от 60 до 93%, влажностью 12-15% и дополнительно добавку суспензии высокодисперсного кварцевого стекла с содержанием частиц размером менее 5 мкм более 80% при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество: Высокоглиноземистый материал - 70-95 Высокодисперсное кварцевое стекло - 5-30

РИСУНКИ

Рисунок 1