Масса для изготовления огнеупорной керамики

 

(i1174Ç 977

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.02.78 (21) 2580656/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.08.80 (51) М. Кл.а

С 04В 35/04

Государственный комитет (53) УДК 666.97 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

П. Н. Бабин, А. Х. Акишев и С. Г. Утешева

Институт металлургии и обогащения АН Казахской ССР (71) Заявитель (54) МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНО"

КЕРАМИКИ Я / у

Бс " ° ф

Изобретение относится к производству специальных видов огнеупорных керамических материалов на основе окиси магния с добавкой окиси лантана, стойких к воздействию высоких температур и агрессив- 5 ных сред, используемых, например для футеровки каналов плазмохимических установок, МГД-генераторов и металлургических агрегатов.

Известна огнеупорная масса, включаю- 10 щая, вес. %: окись магния 95 — 99,9 и окись лантана 0,1 — 5,0 (1).

Такая масса обладает высокой температурой плавления (выше 2500 С) . Однако окись лантана присутствует в ней в сво- 15 бодном состоянии и не образует химических соединений с окисью магния. Поэтому изделия из этой массы невлагоустойчивы, относительно быстро разбухают и рассыпаются при хранении на воздухе. Приме- 20 нять их можно только непосредственно после изготовления.

Цель изобретения — повышение влагоустойчивости и сохранение объемопостоянства материала. 25

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемую массу, содержащую окислы магния и лантана, дополнительно вводят двуокись циркония при следующем соотношении компонентов, вес. %: 30

Окись магния 40 — 98,4

Окись лантана 0,6 — 34,2

Двуокись циркония 1,0 — 25,8

При обжиге изделий из предлагаемой массы двуокись циркония реагирует с

1 а2Оз и кристаллизуется прочное огнеупорное (т. пл. 2250 С) соединение 1.aqZrzOz или 1 à (Zrp,5Мд0д) Оз. По мере увеличения содержания Zr02 в массе образуются высокотемпературные твердые растворы системы MgO — ZrO .

Таким образом, окись лантана в массе находится полностью в связанном состоянии, что обеспечивает высокую влагоустойчивость и объемопостояиство изделий в процессе эксплуатации и длительного хранения. Огнеупорность изделий при этом сохраняется высокой, так как эвтектические расплавы в системс LaqO — Zr02 появляются при температурах выше 2000=С.

Введение двуокиси циркония позволяет получать влагоустойчивые изделия во всех случаях независимо от количества 1 а.ОЗ в м ассе.

Количество добавки двуокиси циркония должно быть достаточно для полного связывания 1 ааОЗ и определяется расчетом.

При нсобходимости повышения элсктропроводности материала количество LaqO> может быть увеличено до 34,2% при содер743977

Масса предлагаемая

Характеристика

Известная

IV

Составы масс, вес. "а

Окись магния

Окись лантана

11,4

8,6

98, 1

0,6

1,0

97,0

0,6

2,4

95 — 99,9

0,1 — 5,0

93,0

2,0

5,0

93,0

5,0

2,0

34,2

25,8

12 месяцев

12 месяцев

12 месяцев

12 месяцев

12 месяцев

3,41

3,96

3,96

Изделия разру шаются через

5 ч после изготовления

3,34

3,87

3,70

12,8

2450

1,8 — 15,0

2600 — 2800

28,2

2300

0,05

2700

0,2

2700

1,5

2800

0,04

2750 жашш с некоторым избытком двуокиси циркония в массе — 25,8%. Избыток последней необходим для образования высокотемпературных твердых растворов системы

7rO« — МдО и тройного соединения

La (Zrp «Mgp g) 03.

Если необходимо повысить or íåóïîðíîñòü до 2800 С и понизить пористость изделий, то следует сократить число фаз в массах, уменьшив содержание окиси лантана (О б% ) и двуокиси циркония (1 0% ) и увеличив содержание окиси магния (98,4%).

Количество окиси магния — основного носителя огнеупорных свойств изделий должно быть не менее 40%, иначе огнеупорность изделий будет не выше 2300 С.

Вариацией соотношения компонснтов в массе можно получать различные по плотности материалы.

С увеличением содержания окиси магния до 98,4% (1азОз О,б%; ZrO, 1,0%) получают высокоплотные изделия, а при количестве Mg040% (LagOg34,2%; ХгОз25,8%)— пористые.

Двуокись циркония

Свойства керамики после обжига при 1700 С

Устойчивость на воздухе

Объемны и вес издел ий после обжига при 1700—

1800 С, г1 смз

Объемный вес изделий после 12 месяцев выдержки в атмосфере воздуха, г1 см

Открытая пористость, и

Огнеупорность, С

Массы, I, II, III, IV изготовлены по примеру 1, массы V, Ч1 — по примеру 2.

Добавка к окиси магния малых количеств (пример 1) 1 азОз и Zr02 не требует предварительного синтеза цирконата лантана ввиду их малого объемного распределения в шихте tt полноты реакции взаимодействия веществ с образованием соединений LaqZrqO, I а(Хг,,аМоо5) Оз и твердого раствора ZrOq — MgO.

При увеличении содержания в массе (пример 2) ZrOq (25,8%) и La203 (34,2%) смесь желательно синтезировать (при

Пример 1. Окись магния предварительно обжигают при 1000 — 1200 С. Добагляют смесь из окиси лантана (в Виде гндроокнси) и двуокиси циркония в заданном отношении.

Порошки тщательно перемешивают, уилажняют 5% -ным спиртовым раствором канифоли. Из полученной массы прессуют изделия при удельном давлении 500 кгс/см

10 и обжигают при 1700 — 1800 С.

Пример 2. Окись магния предварительно обжигают при 1000 — 1200 С. Смесь окиси лантана и двуокиси циркония в заданном отношении брнкетируют на связке из

15 сульфит-спиртовой барды и обжигают при

1700 — 1750 С. Затем брикет измельчают в тонкий порошок. Массу составляют из обожженной окиси магния и полученного порошка и смачивают 5%-ным спиртовым

20 раствором канифоли. Изделия прессуют при удельном давлении 500 кгс/см и обжиraют при 1750 С.

Составы предлагаемой массы и свойства образцов приведены в таблице.

1700 С) до полного их взаимодействия для обеспечения равномерного распределения данных компонентов в массе шихты.

В случае применения сырой смеси из этой массы для полноты реакции необходима

30 длительная выдержка при температуре обжига 1780 — 1800 С (б ч и более).

В зависимости от соотношения компонентов шихты можно получать плотные (I — IV) или пористые массы (V и VI). Из35 делия, изготовленные из известной массы, не выдерживают хранения на воздухе и разрушаются, превращаясь в порошок.

743977

Фор мул а изобретения

Составитель Л. Булгакова

Текред А. Камышникова

Корректор Л. Слепая

Редактор А. Соловьева

Заказ 1009/9 Изд. № 349 Тираж 673 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2

Повышенное содержание в керамических массах V u VI окиси лантана и двуокиси циркония необходимо для получения высокоэлектропроводного и эмисспонноспособного материала. Огнеупорность таких масс находится в пр едел ах 2300 — 2450 С.

Однако это не влияет на работоспособность материала, так как МГД-генераторы и плазменная техника, где возмо>кно их применение, работают при температурах не выше 2000 — 2200 С.

Таким образом, из предлагаемой массы можно получать влагоустойчивые и объемопостоянные керамические огнеупорные изделия за счет образования высокотемпературных химических соединений с температурами плавления выше 2300 С.

Масса для изготовления огнеупорной керамики, включающая окислы магния и лантана, отличающаяся тем, что, с целью повышения влагоустойчивости и сохранения объемопостоянства материала, она дополнительно содержит двуокись циркония при следующем соотношении компонентов, 10 вес. %:

Окись магния 40 — 98,4

Окись лантана 0,6 — 34,2

Двуокись циркония 1,0 — 25,8

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидстсльстьо СССР № 405841, кл. С 04В 35/04, 1972.