Способ получения огнеупорногоуглеродного материала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетеник

Соцнапнстичщмик

Республик

Ф л

1 ф с

К АВТОРСТВ©МУ СВйдИТЕЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. свид«ву (22) Заявлено 1209.79 (21) 2815795/29-33 ®) + с присоединением заявки Ио

С 04 В 35/52

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300581. Бюллетень N9 20 (53) УДК 666. 762. .81(088.8) Дата опубликования описания 300581 (72) Авторы изобретения

A. В.Демин, К. A.Êoñèíñêèé, В. И. Ракчеева, Н. Н. Щипков, Э.Э.Немировский, В.В.Шашло, В.A. Тырин и В.П. Бочаров: (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕУПОРНОГО УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к разработке огнеупорного углеродного материала и может быть использовано в высокотемпературной технике в металлурги-. ческой промышленности.

Известен способ изготовления углеродного материала путем смешивания углерода тонкого помола и металлического связующего (цирконий, молибден, титан и др.) и прессования смеси при температуре не менее 1500 С о . под давлением 210 кгс/см. Уплотнение углеродного материала за счет реализации его пластических характеристик происходит наиболее эффективно 15 при одновременном повьзаении температуры и давления прессования (1.).

Однако в данном способе устанавливается взаимосвязь между пластическй-i ми возможностями материала при раэ- сО ных температурах и механическим действием на него.

Процесс прессования ведут при постоянном удельном давлении 210 кгс/см., При невысоких температурах (15002000оC), когда пластичность материа- ла недостаточна, это приводит к нарушению сплошности материала, образованию трещин и снижению его эксплуатационных характеристик. Материал обла- 30 дает механической прочностью 500600 кгс/см,2 теплопроводностью

150 кко> /г -ч С, химической стойкостью и при 3000оС (3-5) 10 г/см. c ..

Известен также способ изготовления материала путем смешивания кокса, связующего и активирующих добавок и прессования смеси при 2400 С под давлением 300 кгс/cx 2(2).

Однако этот способ характеризуется пониженными эксплуатационными характеристиками. Это объясняется тем, что прессование ведут при постоянной температуре и постоянном давлении. Материал по укаэанному способу. обладает механической прочностью 1000-1200 кгс/см2 теплопроводностью 200Мкал/м.чс, плотностью 2,052,15 г/см, химической стойкостью

Ъ при 3000оС 3 10 г/см с.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения огнеупорного углеродного материала путем смешивания кокса, графита, связующего и активирунтцей добавки, формования заготовки с последующим горячим прессованием при нагреве до мак,симальной температуры 2400-2600 С

833861

Сначала нагревают смесь до 10001200 С при давлении 250-300 кг/см, а затем до 2400-2600 С при давлении

250-300 кг/см 2 3, Однако материал, полученный по известному способу обладает понижен- 5, ными механи2ческой прочностью (11001150 кгс/см,),теплопроводностью (490560 ккал/м ч. C) и химической стойкостью (при 3000"С (5-8) 10 г/см-с).

Цель изобретения - повышение хи- 10 мической стойкости и механической прочности материала.

Поставленная цель достигается тем, что s способе получения огнеупорного углеродного материала, путем смешивания кокса, графита, связующего и активирующей добавки, формования заготовки с последующим горячим прессованием при нагреве до максимальной температуры 2400-2600 С, нагрев ведут до 1850-2000оС, со скоростью 900-1000 С/ч под давлением 20-40 кгс/см2, а до максимальной температуры со скоростью 40260 С/ч с одновременным подъемом давления со скоростью 30-140 кгс/см-ч.25

Температура предварительного уплотнения 1850"С выбирается на основании того, что при более низкой температуре материал обладает недостаточными пластическими возможнос- 30 тями. При температуре более 2000 C он становится пластичным, поэтому нецелесообразно температуру предварительного уплотнения устанавливать более высокой. Давление при предвари-35

2 тельном уплотнении 20-40 кгс/см выбирается на основании того„что при давлении, меньшем 20 кгс/см, уплотнение материала идет недостаточно, а при давлении более 40 кгс/см наблю-, щ

Я дается его разрушение. Предел изменения скорости нагрева при предварительном уплотнении 900-1000 С/ч определяется термостойкостью материала.

При йеньшей, чем 900 С/ч, скорости нагрева удлиняется время нагрева, а при скорости 1000 С/ч из-за низкой скорости HBipQBB наблюдается разрушение материала.

Интервал высокотемпературного нагрева 2400-2600 С характеризуется высокой пластичностью. материала. При температуре ниже 2400 С пластичность материала уменьшается, а при темпе-. ратуре выше 2600 С происходит образование эвтектических фаз активирующих добавок с углеродом, что снижает характеристики этого материала.

Интервал изменения скорости нагрева 40-260oC/ч и скорости подъема давления 30-140 кгс/см-ч (до максималь-, ного давления процесса 420 кгс/см2) выбираются с целью обеспечения изменения скорости деформации в.пределах 5-40 мм/ч. При скорости деформации менее 5 мм/ч удлиняется процесс, а при скорости нагрева более

40 мм/ч происходит нарушение сплошности материала и снижение его характеристик.

П .р и м е р 1. Смесь кокса (654) связующего — полукокса (15%), элементарного графита (10%), циркония (7,5%) и кремния(2,5%) формуют под давлением до 300 кгс/см2 одновременно с обжигом до 600 С в огнеупорных матрицах путем непосредственного пропускания электрического то<а через исходную шихту. Плотность сформованной заготовки составляет d = 1,6—

1,8 г/см. После формования заготовку подвергают предварительному уплотне- 2 нию до 2000 С под давлением 20 кгс/см со скоростью нагрева 9000С/ч, затем осуществляют нагрев до 2600oC со скоростью 260 С/ч, давление поднимают со скоростью 140 кгс/см -ч до конечного давления 420 кгс/см. При этом скорость деформации составляет..40 мм/ч. Охлаждают заготовку вне пресса.

Пример 2. Смесь кокса (75%) связующего — высокотемпературного пека (7В), элементарного графита (8%,) титана (7,5Ъ) и кремния (2,5Ъ) после формования (как в примере 1 ) подвергают. предварительному уплотнению до 1900 С под давлением 40 кгс/см2, дальнейший нагрев осуществляют до

2400оС со скоростью 40 С/ч, давление поднимают со скоростью 30 кгс/см.

При этом скорость деформации составляет 5 мм/ч. Охлаждение производят произвольно.

Пример 3. Смесь кокса (53%), связующего — высокотемпературного пека (7% элементарного графита (7, 5%), вольфрама (30Ъ) и кремния (2,53) после формования подвергают предварительному уплотнению до .1950 С под давлением 30 кгс/см, дальнейший нагрев осуществляют до 2500 С со скоростью

1500C/÷, давление поднимают со скоростью 90 кгс/см, а скорость деформации составляет 25 мм/ч.

В таблице приведены эксплуатационные характеристики материалов, полученных по предлагаемому и известному способам.

833861

Способ

Химическая стойкость при 3000 С г/см с

Механическая прочность на сжатие, кгс/см

Плот иост ь г/см

Коэффициент теплопроводности, ккал м.ч .С

Степень совершенства структуры, Предлагаемый

-4

8 10

2,16-2,25 1300-1400

350

3, 354

6 10

-4

5 10

2,15-2,20 1250-1300

3, 355

330

2,20-2,30 1500-1600

300

3, 354

Из вестный

2 16-2,20 1100-1150 (5-8) 10 490-560

Формула изобретения

Составитель С,Щахиджанова

Техред .И ..Майорош Корректор Н. Швыдкая

Редактор M. Митровка

Заказ 3926/34 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из представленных данных видно, что предлагаемый способ позволяет получать материалы с более высокими значениями химической стойкости и механической прочности по сравнению с известными материалами. В соответствии с комплексом свойств полученные материалы являются перспективны- ЗО ми для высокотемпературной техники и металлургической промышленности.

Способ получения огнеупорного углеродного материала, путем смешивания кокса, графита, связующего и активирующей добавки, формования заготовки с последующим горячим прессованием при нагреве до максимальной температуры 2400-2600ОС, отличающийся тем, что, .с целью повышения химической стойкости и механической прочности материала, нагрев ведут до темпе,ратуры 1850-2000 С со скоростью 900-. о

1000 С/ч под давлением 20-40 кгс/см, а до максимальной температуры со скоростью 40-260 С/ч с одновременным подъемом давления со скоростью 30140 кгс/см2 ° ч

И ст очни ки и нф ормации принятые во внимание при зкспертизе

1. Патент CLIA Р 3001238, кл. 264-27, опублик. 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

9 531794, кл. С 04 В 35/52, 1975»

З..Авторское свидетельство СССР

9 536148, кл. С 04 В 35/52, 1974.