Дата опубликования описания 151179 (72} АВТО1ЗЫ В.Л.Кузнецова, С.A.Êðàïèâèíà, З.A.Сурина, Н.В.Силаева, иЗОбр&т&НИЯ A.A.Корнилов Л.К. Ламиков, В .П .Глухов и Н.И. Русакова (71) ЗаЯВИтЕЛЬ Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (5 4 ) ШИХ Th ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОВЕСНОГО

ОГНЕУПОРНОГО МАТЕРИЛ ЛА

60-70

30-40

Карбид кремния

Нефтяной кокс

Известна шихта для изготовления легковесного огнеупорного материала (1), содержащая, вес.%:

Карбид кремния

Нитевидные кристаллы муллита

Ортоф осф орна я к ислота

50-60

30-4 0

8-10

Карбид кремния

Углерод

40-79,5

0,5-10,0

Изобретение относится к области получения легковесных огнеупорных материалов на основе карбида кремния и может быть использовано для иэготонления пористых изделий для фильтрации газов, высокопрочного носителя катализатора, термостойких иэделий для футеровки печей, котлов, летательных аппаратов.

Недостатком шихты данного состава является то, что изготовленный иэ нее материал имеет высокую кажущуюся плотность вЂ” 1,9-2,2 г/смЗ, кроме того, введение в состав шихты нитевидных кристаллов муллита и ортофосфорной кислоты усложняют процесс изготовления материала и значительно увеличивает себестоимость изделий, н процессе службы муллита и ортофосфорная кислота разлагает карбид кремния, в результате. чего стойкость материала снижается.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является шихта (2) следующего состава, вес. Ъ:

Недостатком легковесного материала, полученного из данной шихты, является его малая механическая прочность и термостойкость, что не позволяет использовать его для футеронки поверхностей, подвергающихся в процессе эксплуатации значительным прочностньм воздействиям и резкому перепаду температур.

Цель настоящего изобретения вЂ” повышение механической прочности и термостойкости.

Поставленная цель достигается эа счет того, что шихта для изготовления легковесного огнеупорного материала, включакицая карбид кремния и углерод, дополнительно содержит аморфную двуокись кремния при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

697471

Аморфная двуок ись кремния

20-50,0 причем все компоненты имеют размер зерна 0,1-0,3 мк.

Технология приготовления легковес,ного материала следующая, Исходный порошок для изготовления легковеоа получают в плазмохимическом трехдуговом или высокочастотном реакторе. Исходными продуктами являются кверцевый песок и природный газ (пропан-бутановая смесь) . Кварцевый песок вв одитс я в реак тор газом- носителем, который одновременно является и восстановителем (природный гаэ) . Расход песка регулируется скоростью подачи газа и составляет в среднем 20 г/мин.

Плазмообразующим газом может быть аргон, азот, аммиак .

Температура плазменных струй составляет 6000 K а температура в зоне смешения и реакции понижается до

3000 К . Синтез карбида кремния происходит при прохождении смеси кварцевого песка и природного газа через область плазмы, поэтому в ремя синтес за очень мало и составляет 10 -10 с.

В результате синтеза получаются тонк одисперсные (0,1-0, 3 мкм) конденсированные продукты, содержащие смесь карбида кремния, аморфного кремнезема и сажи, количество которых изменяется в зависимости от соотношения исходного кварцевого песка и природного газа.

Карбид кремния, который получается таким образом, состоит из мелких кристаллов кубической модификации, многие иэ которых имеют нитевидную форму .

Иэ исходного материала полученного способом, укаэанным выше, прессуют цилиндрическ ие об ра э цы (ф = 12 мм, Н = 15 мм) на связке из 10%-ного рас тв ора бак елита в спирте, давлен ие пресс сван ия вЂ” 1 000 к г/cM2 .

Спрессованные образцы обжигают в восстановительной атмосфере с выдержкой 1,5-2 час при предельной температуре 1600-1750 C

В процессе обжига сырца, вследствие высокой дисперсности и реакционной способности компонентов смеси, образуется прочный материал с мелкозернистой структурой.

Наличие в исходном сырье значительного количества аморфного кремКарбид кремния

Углерод

Аморфная двуокись кремния

Из данного порошка формуют изделия, которые обжигают в восстанбв ительной

20 среде по технологии, приведенной выше. Спеченные изделия имеют следующие свойства:

П о рис тос т ь о тк рытия

К ажуща яс я плотность

Предел прочности при сжатии

45, 5%

1, 31 г/см

В 50 к г/см

Пример 2. Порошок исходного

0 материала, состава, вес. Ъ:

55,5

0,5.

К а рб ид к ремн и я

Углерод

Аморфная двуокись кремния с удельной поверхностью вЂ” 35 мг/г формуют и обжигают по указанной технологии. Спеченные изделия имеют следующие свойства:

Кажущаяс я плотность 1,19 г/см

Открытая пористос ть

Предел прочности при сжатии 720 кг/см

Ниже приведены основные свойства предлагаемого и известного легковесного огнеупорного материалов.

Сравнительный анализ свойств, приведенны< в таблице позволяет сделать вывод, что при использовании шихты предлагаемого состава увеличится срок службы иэделий иэ легковеса за счет повышения его механической прочности более чем в 10 раз.

54, 9Ъ незема приводит к тому, что в процессе спекания наряду с выгоранием углерода происходит его взаимодействие с двуокисью кремния и интенсивное испарение последней. За счет этого образуется материал с высокой пористостью и малой кажущейся плотностью.

Пример 1. Исходный материал, получаемый в условиях низкотемпературной плазмы, имеет удельную поверх10 ность 20 мг/г и следующий состав, вес. Ъ:

697471. SiC 60

Изв ес тный

750

Разрушается

Неф тек окс 40

Пример 1

П редл а гаемый

С 70

850 (после 10 теплосмен) 710

SiC 6,50

SiOy 24

Пример 2

750 (после 10 теплосмен) SiC 55,5

С 0 5

SiO 44

630

Аморфная двуокись кремния

20-50

Составитель С. Ыахиджанова

Редактор О. Колесникова Техред Й.Ковалева Корректор М.Шароши

Заказ 6541/5 Тираж 702 Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул ° Проек тная, 4

Формула изобретения

Шихта для изготовлен ия легк ов есного огнеупорного материала, включаю-щая карбид кремния и углерод, о т личающа я с я тем, что, с целью повыаения механической прочности 40 и те1мостойкости, она дополнительно содержит аморфную двуокись кремния при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Карбид кремния

Углерод причем в"е компоненты имеют размер зерна 0,1-0,3 мк.

И=точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р374255, кл. С 04 в 35/56, 1971.

2. Кайнарский И.С., Дегтяревà 3..В. Карборундовые огнеупоры, 1963.