Шихта для изготовления корундовых огнеупорных изделий

Авторы патента:

Тарасовский Вадим Павлович (RU)

Новоселов Роман Андреевич (RU)

Пономарев Сергей Григорьевич (RU)

Гордеева Ольга Александровна (RU)

Резниченко Александр Владимирович (RU)

Васин Александр Александрович (RU)

C04B35/63 - использование добавок, специально подобранных для формования изделий

C04B35/101 - огнеупоры из зернистых смесей

Владельцы патента RU 2637266:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к производству корундовых огнеупорных изделий методом вибролитья и может быть использовано при производстве крупногабаритных изделий сложной конфигурации. Технический результат - повышение термостойкости и химической стойкости изделий. Технический результат достигается тем, что шихта для изготовления корундовых огнеупорных изделий содержит фракционированный электрокорунд, глинозем реактивный тонкодисперсный (ГРТ), нанодисперсное технологическое связующее: бемит 98% с примесью кальцита 2%, глинозем Alphabond-500, пластификатор Castament FS-40 и воду при следующем содержании компонентов в масс. %: электрокорунд 65-73, ГРТ 20-30, нанодисперсное технологическое связующее 2-6, Alphabond-500 1-4, Castament FS-40 0,1-0,3, вода 6-10 (сверх массы). 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий и может быть использовано для изготовления крупногабаритных изделий сложной конфигурации.

Огнеупорная оснастка для получения жаропрочных металлов и сплавов применяется для разливки сталей, к которым предъявляется ряд требований. Условия службы такой оснастки зависят от марки разливаемой стали, продолжительности разливки и температуры.

Повышение стойкости огнеупорного материала для получения жаропрочных сталей и сплавов осуществляется созданием огнеупорного материала с модифицирующими добавками с различным концентрационным содержанием.

Для повышения качества огнеупорного материала экспериментально определяют добавки и их содержание, а также концентрацию добавки для соответствия требованиям физико-механическим свойствам, термостойкости и химической стойкости.

Наиболее близким к изобретению - прототипом - является шихта, описанная в способе изготовления изделий из наноструктурированной корундовой керамики [RU 2341493 С1, МПК С04В 35/101], содержащая фракционированный электрокорунд, реактивный глинозем CL 370, глинозем Alphabond-300, кремнезоль «КЗ-ТМ» при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Электрокорунд	60-66
Глинозем CL 370	29-33
Глинозем Alphabond-300	2-4
Кремнезоль «КЗ-ТМ»	1-5

Недостатками изделий, изготовленных из известной шихты, является недостаточная прочность под воздействием тепловых потоков и химическая стойкость при смачивании огнеупорного материала с жаропрочными сплавами.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков прототипа.

Технический результат - повышение качества огнеупорного материала.

Техническое решение достигается тем, что шихта для изготовления корундовых огнеупорных изделий, включающая электрокорунд фракций 0,5-3,0 мм и 0,01-0,5 мм, глинозем реактивный тонкодисперсный (ГРТ), нанодисперсное технологическое связующее, глинозем Alphabond-500, пластификатор Castament FS-40 и воду при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Электрокорунд фракции	65-73
ГРТ	20-30
Нанодисперсное технологическое связующее	2-6
Глинозем Alphabond-500	1-4
Castament FS-40	0,1-0,3
Вода (сверх массы)	6-10

Введение в состав шихты нанодисперсного технологического связующего позволяет образовывать подвижные жидкотекучие смеси при воздействии вибраций. При содержании менее 2% не достигается требуемой подвижности формовочной массы, а при содержании более 6% приводит к образованию микротрещин.

Приготовление нанодисперсного технологического связующего на основе оксида алюминия, который представляет собой серый порошок состава AlO(ОН) - Бемит (98%) и примесь Са(СО₃) - Кальцит (2%), заключается в следующем:

- осуществляют съем стружки со слитка (сплава Д16), состоящего из фрагментов площадью 140-175 мм² и толщиной 0,1-0,4 мм;

- обрабатывают полученные фракции водным раствором натриевой щелочи;

- промывают осадок до величины рН среды 8,5-9,0;

- осуществляют сушку осадка в сушильном шкафу при температуре 70°С;

- синтезируют в печи при температуре 400°С;

- осуществляют мокрый помол в планетарной мельнице в изопропиловой среде с последующей сушкой в сушильной камере при температуре 70°С.

Введение в состав шихты глинозема Alphabond-500 при содержании менее 1% не увеличивает транспортную прочность, а при содержании более 4% образует микротрещины. Глинозем Alphabond-500 представляет собой порошок белого цвета с химическим составом.

Введение в состав шихты фракционированного электрокорунда и ГРТ указанных диапазонов способствует образованию высокой плотности за счет укладываемости частиц при воздействии вибраций. Кроме этого, ГРТ экономически выгоднее глинозема CL 370.

ГРТ представляет из себя порошок белого цвета с химическим составом (по ТУ 14-194-280-07) оксида алюминия не менее 99,5%, оксида кремния не более 0,05 масс. %, оксида железа не более 0,1 масс. %, оксида натрия не более 0,35 масс. %, с размером частиц D50-2,5 мкм, D90-7,5 мкм. [Боровичский комбинат огнеупоров - http://aobko.ru/refractories/neformovannye_ogneupory/fine_grain_reactive_alumina/].

Глинозем CL 370 представляет из себя порошок белого или светло-серого цвета с химическим составом - оксид алюминия 99,8%, оксид кремния 0,05 масс. %, оксид железа 0,03 масс. %, оксид натрия 0,06 масс. %, с размером частиц D50-2,5 мкм [Horst Н. Pohland. Aluminium oxide. Production, properties, applications. - G.: Verlag modern industrie, 1999-72p.].

Введение в состав шихты пластификатора Castament FS-40 (органический водорастворимый порошок желтого цвета) увеличивает подвижность жидкотекучей массы при низком содержании влаги. При содержании менее 0,1% не образует достаточной подвижности формовочной массы, а при содержании более 0,3% способствует высокой пористости.

Введение в состав шихты затворяющей жидкости в виде воды при содержании менее 6% не образует подвижности смеси, а при содержании более 10% увеличивается открытая пористость и ухудшаются физико-механические параметры.

Схема изготовления шихты состояла в следующем: смешивали фракции электрокорунда 3-0,5 и 0,5-0 мм, отдельно смешивали ГРТ с нанодисперсным технологическим связующем, глиноземом Alphabond-500 и пластификатором Castament FS-40. Затем в полученную смесь добавляют смешанные фракции электрокорунда, после чего увлажняют водой и непрерывно перемешивают до получения однородной массы. Приготовленную шихту использовали для получения огнеупорных изделий.

Формование производили в форму методом вибролитья. Полученная заготовка подвергается естественной сушке, затем сушке с сушильной камере и обжигу в печи окислительного действия.

Пример 1

Для изготовления изделий приготавливали формовочную массу, содержащую компоненты в соотношении, масс %:

Электрокорунд	65
ГРТ	25
Нанодисперсное технологическое связующее	5,9
Глинозем Alphabond-500	4
Castament FS-40	0,1
Вода (сверх массы)	6

Порошковые смеси получали путем сухого перемешивания фракционированного электрокорунда, отдельного смешивания ГРТ, нанодисперсного технологического связующего, Alphabond-500 и Castament FS-40. В полученную смесь добавляли смешанные фракции электрокорунда и увлажняли водой с непрерывным перешиванием до получения однородной массы. Формование производили в форму при наложении вибраций с дальнейшей естественной сушкой, сушкой в сушильной камере и спеканием в печи окислительного действия.

Пример 2

Для изготовления изделий приготавливали формовочную массу, содержащую компоненты в соотношении, масс. %:

Электрокорунд	70
ГРТ	25
Нанодисперсное технологическое связующее	3,8
Глинозем Alphabond-500	1
Castament FS-40	0,2
Вода (сверх массы)	7

Последовательность операций, как в примере 1, изменялось только соотношение компонентов.

Свойства материалов изделий по предлагаемому составу в таблице 1.

Источник информации

1. Патент РФ №2341493, С04В 35/101, опубл. 20.12.2008, бюл. №35. Способ изготовления изделий из наноструктурированной корундовой керамики (прототип).

Шихта для изготовления корундовых огнеупорных изделий, включающая фракционированный электрокорунд, глинозем реактивный тонкодисперсный, глинозем Alphabond и затворяющую жидкость, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пластификатор Castament FS-40 и нанодисперсное технологическое связующее: бемит 98% с примесью кальцита 2%, при следующем соотношении компонентов шихты, масс. %:

Электрокорунд	65-73
ГРТ	20-30
Нанодисперсное технологическое связующее	2-6
Глинозем Alphabond-500	1-4
Castament FS-40	0,1-0,3
Вода (сверх массы)	6-10

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам формования изделий из непластичных керамических порошков с использованием пластифицирующих добавок, и может быть использовано при производстве изделий из карбидокремниевых материалов.

Алюмооксидная композиция и способ получения керамического материала для производства подложек // 2632078

Изобретение относится к алюмооксидной композиции и способу получения керамического материала для производства подложек для интегральных микросхем СВЧ-диапазона, причем указанная композиция содержит частицы альфа-оксида алюминия в узком диапазоне 0,7-3 мкм со средним размером частиц 1,54 мкм, что позволяет достичь равнокристаллической структуры с высокой плотностью, достаточной прочностью и необходимыми электроизоляционными свойствами, предъявленными к керамическим материалам для подложек интегральных микросхем СВЧ-диапазона.

Способ получения изделий из высокопрочной керамики // 2626866

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония. может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.п.

Способ изготовления легких керамических материалов // 2622557

Настоящее изобретение касается способа изготовления огнеупорных материалов со сниженным удельным весом и может быть использовано в качестве рабочей футеровки при работе с высокими температурами.

Способ получения керамического прекурсора для синтеза лейкосапфира // 2622133

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к способу получения прекурсора для синтеза лейкосапфира. Предложенный способ заключается в том, что смесь гидраргиллита с 1÷15 мас.% электрокорунда с размером зерна от 10 до 50 мкм заливают 0,5÷2 мас.% водного раствора соляной кислоты и размешивают до образования композиции из однородной дисперсной фазы, композицию помещают в автоклав, в котором осуществляют гидротермальную обработку при температуре 180÷220°С в течение 4÷26 часов, полученную смесь образовавшегося и электрокорунда сначала греют в муфельной печи на воздухе при температуре не выше 1200°С до полного удаления влаги, далее переносят в вакуумную печь, нагревают и выдерживают при температуре от 1700 до 1800°С в течение 1÷2 часов, полученную керамику затем охлаждают до образования прекурсора.

Способ получения ультравысокотемпературного керамического композита mb2/sic, где m = zr, hf // 2618567

Изобретение относится к технологии получения окислительно-стойких ультравысокотемпературных керамических композиционных материалов состава MB2/SiC, где М=Zr и/или Hf с нанокристаллическим карбидом кремния, которые могут быть использованы в качестве окислительно-, химически- и эрозионно-стойких материалов в потоках воздуха при температурах выше 2000°С, для создания авиационной, космической и ракетной техники, отопительных систем, теплоэлектростанций, а также в технологиях атомной энергетики, в химической и нефтехимической промышленности.

Способ получения композиционного порошка mb2-sic, где m=zr, hf // 2615692

Изобретение относится к неорганической химии и неорганическому материаловедению, конкретно к получению порошковых материалов состава MB2-SiC, где М = Zr, Hf, содержащих нанокристаллический карбид кремния.

Шликер для литья под давлением и изготавливаемая из него огнеупорная керамика для газотурбинных установок // 2606739

Изобретение касается шликера для литья под давлением для изготовления огнеупорной керамики для применения в качестве теплозащитного экрана в контуре высокотемпературного газа газотурбинных установок.

Способ получения твердого электролита на основе стабилизированного диоксида циркония // 2592936

Изобретение относится к способу изготовления плотной керамики для твердого электролита на основе полностью стабилизированного диоксида циркония и может быть использовано в твердооксидных топливных элементах, высокотемпературных электрохимических устройствах в качестве электролитических элементов.

Способ изготовления футеровки в промышленной печи большого объема, а также промышленная печь с футеровкой и огнеупорный кирпич для такой футеровки. // 2587194

Изобретение относится к необожженным, не содержащим углерода прессованным огнеупорным продуктам в качестве обращенной к пламени огнеупорной футеровки промышленных печей большого объема для получения цемента, извести, оксида магния и доломы.

Способ изготовления огнеупорных изделий из корундовой керамики // 2637264

Изобретение относится к области получения огнеупорных изделий из корунда с использованием частиц нанодиапазона. Приготавливают формовочную смесь, содержащую электрокорунд при соотношении фракций 0,5÷3 мм к 0,01÷0,5 мм, равном 4:3, глинозем реактивный тонкодисперсный, нанодисперсное технологическое связующее на основе оксида алюминия и воду, используемую вместо затворной жидкости, при соотношении, мас.%: электрокорунд 68÷72; глинозем реактивный тонкодисперсный (ГРТ) - 25÷29; указанное связующее 1÷6; вода сверх массы 6÷10.

Огнеупорное изделие и способ его формования и использования // 2570213

Изобретение относится к огнеупорному изделию. Технический результат изобретения заключается в повышении стойкости огнеупора к коррозии.

Огнеупорное изделие и способ формирования стеклоизделий // 2563506

Изобретение относится к огнеупорному изделию, применяемому при формовании стеклоизделия из стекломассы на основе системы Al-Si-Mg. Огнеупорное изделие содержит Al2O3 в количестве, составляющем по меньшей мере 90 вес.%, и легирующую добавку, содержащую оксид редкоземельного элемента, Ta, Nb, Hf или любую их комбинацию.

Состав для формованных или неформованных огнеупоров или печной арматуры // 2539056

Настоящее изобретение относится к огнеупорному составу, включающему в себя от 70% по массе до 98% по массе сыпучего огнеупорного материала и от 2% по массе до 30% по массе связующей фазы, включающей активный наполнитель и связующий агент, причем упомянутая связующая фаза по существу включает в себя исключительно реактивный андалузит, имеющий средний размер частиц d50 между 0,2 мкм и 2,0 мкм и узкое распределение частиц по размеру, имеющее ширину по размерам частиц в диапазоне меньше чем 2,5 мкм, в качестве активного наполнителя.

Способ изготовления керамических тиглей для алюмотермической выплавки лигатур, содержащих ванадий и/или молибден // 2525890

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для изготовления футерованных керамикой тиглей для алюмотермической выплавки лигатур редких тугоплавких металлов.

Способ изготовления керамических тиглей для алюмотермической выплавки лигатур редких тугоплавких металлов // 2525887

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для изготовления футерованных керамикой тиглей для выплавки лигатур, содержащих ванадий и/или молибден.

Теплоизолирующий и теплопроводный бетоны на алюмофосфатной связке (варианты) // 2483038

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных высокопрочных неэлектропроводных изделий из корундовых и карбидокремниевых бетонов на алюмофосфатной связке.

Огнеупорная масса для футеровки желобов доменных печей // 2482097

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для футеровки желобов доменных печей. .

Способ изготовления корундовых огнеупоров // 2433104

Изобретение относится к способу изготовления корундовых огнеупоров методом виброформования, которые могут быть использованы в различных тепловых установках, устойчивых к воздействию высоких температур и агрессивных сред.

Керамическая смесь для применения в производстве огнеупоров и соответствующий продукт // 2386604

Теплоизоляционное огнеупорное изделие // 2643375

Изобретение относится к производству теплоизоляционных огнеупорных изделий, содержащих муллитокремнеземистое волокно и предназначенных для изготовления изделий для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов. Техническим результатом является повышение прочности и максимальной температуры эксплуатации (до 1550°С) изделий на основе муллитокремнеземистого волокна. Теплоизоляционное изделие получают из смеси, включающей, мас.%: муллитокремнеземистое волокно 25,0-40,0, пористый фракционированный заполнитель корундового состава 40,0-60,0, огнеупорную глину 10,0-25,0, лигносульфонаты технические 2,0-5,0 на сухое вещество. Указанные материалы смешивают, формуют, сушат и обжигают при температуре 1450-1480°С. Для полученных изделий предел прочности при сжатии составляет 7-9 МПа. 2 табл.