Способ изготовления огнеупорныхизделий

 

Севэ Советеннк

©ирюнктнчвсннх

yecoV633нк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АЗ@©ИЖ©ИУ ТИЗЬСТВУ

<щ833863 (61) Дополнительное к ает. сеид-ву— (22) Заявлено 17.10.79 (21) 2830087/29-33 с присоединением заявки 89(23) Приоритет—

Опубликовано 300 81, Бюллетень й9 20

Дата опубликования описания 3005.81 (51) м. кл.з

С 04 В 35/52

Гееуаарственкый номмтет

СССР яе аеаам вэебретенай я открепляй (53) УДК666. 762 .81(088.8) A.М. Зыков, Ф.Г. Кудрецкий, Г.H. Багров, В.А. Иванов, В.И. Костиков, 10.И. Кааелев и В.Д. Телегин (72) Авторы изобретения. (71) За яв итель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИИ

Изобретение относится к производству огнеупорных силицированных иэделий, предназначенных для применения в качестве трубопроводов, облицовочных плит, кристаллизаторов и других химстойких и высокотемпературных элементов.

Известен способ изготовления снлицированных изделий, включакщий смешение углеродного порсшка и кремннйсодержащего компонента (кремния, карбида кремния) между собой, а затем со связующими (наволочной или реэольной фенолформальдегидной смолой с уротропином или стеарином), формование полученной смеси при

180 С. и давлении 100 кгс/см с последующей термообработкой при 1000 С о в течение 400 ч и 1 ч при 1700 С (1).

Однако получаемые прн этом издЬлия имеют низкую термостойкость и высокую проницаемость для газов и жидкостей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления огнеупорных изделий, включающий последовательное смешение порошков графита с кремнийсодержащим компонентом (кремнием, карбидом кремния) и органическйм (наволочкой или реэсльной фенолформальдегидной смолой ) связующим, формование заготовки, термообработку и силицирование при 16001700оС 2 ).

5 Ндостаток данного с, ба закл чается в том, что получаете иэделия имеют большую проницаемость, невысокую термостойкость и неравнопрочны по толщине.

Цель изобретения - снижение проницаемости, повьатение термостойкости и равнопрочности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что s способе изготовления огне15 упорных изделий, включающем последовательное смешение порошков графита, кремния и органического связующего, формование заготовки, термообработку и силицирование, смесь графита

20 и кремния нагревают до 70-80 С, смешивают с парафином и гранулируют путем протирания через скто, затем охлажцают до 15-30 С и обрабатывают пульвербакелитом для получения пресспорсшка плотностью 0,6-0,8 г/мм, формование проводят до плотности

1-1,5 г см, а термообработку - при

750-800 С. Причем формованную заготовку предварительно термообрабатыва30 ют при 180-200 С в течение 10-30 мин

83386 3 и охлаждают. Кроме того„силицирование ведут в расплаве кремния, содержащего 0,1-0,5 вес.% кальция.

Отличительная особенность спо оба состоит в том, что. в качестве связ:ющего используют смесь. нефтяного парафина с пульвербакелитом и сначала сме5 шивают смесь графита и кремния с парафином при 70-80 С в течение 1,52,0 ч, полученную смесь протирают через сито с размером ячеек 1-3 мм, охлаждают и затем смешивают с пульвербакелитом при этой температуре в течение 1-3 ч, разрыхляют до насыпной плотности 0,6-0,8 г/см с последующим формованием заготовки до плотности 1,0-1, 15 г/см при 15

15-25 С. Благодаря указанным отличиям обеспечиваются благоприятные условия для образования равномерной пористости, обеспечивающей при последующем силицировании улучшение 20 равнопрочности изделий, равномерное образование карбида кремния как от взаимодействия кремния шихты и кремния из расплава с углеродной

ocHodoA, приводящее к повышению 25 термостойкости, а также к снижению проницаемости эа счет равномерного заполнения пор иэделия. При этом, если смешение наполнителя с парафином вести при температуре менее

70 С и времени менее 1,5 ч, то ввиду большой вязкости парафина наблюдаются непромесы, что приводит к ухудшению равнопрочности термостойкости иэделий. При температуре более 80 С и времени более 2 ч вести смешение нецелесообразно по экономическим соображениям.

Горячая протирка полученной массы через сито и последующее ее охлаждение до 15 — 30ОС позволяет 40 предотвратить этрегирование массы и обеспечить последующее равномерное перемешивание с пульвербакелитом.

Смешение с пульвербакелитом в течение 1-3 ч обеспечивает создание 45 равномерной смеси, а разрыхление до насыпной плотности 0,6-0, 8 г/см и формование до плотности 1,0-1,15г/см при 15-25 С вЂ” образование сквозной сети пор при обжи е для последующей качественной пропитки основы кремнием. Разрыхление до плотности более

0,8 г/см и формование до плотности более 1,15 г/см не обеспечивает равноплотности и равнопрочности сили. цированных изделий и уменьшает их термопрочность. А разрыхление до плотности менее 0,6 г/см и прессование до плотности менее 1,0 г/см приводит к увеличению проницаемости и снижению термопрочности.

Кроме того, формованную заготовку подвергают предварительной термообработке при 180-200 С в течение

10-30 мин с последующим охлаждением.

Эта операция позволяет предваритель- 65 но отвердить заготовку, предотвратить вытекание связующего при последующей термообработке и тем самым улучшить ес непроницаемость к гаэожидким средам и термостойкость. При этом отклонения параметров предварительно обработки в сторону меньших значений не позволяют завершить процесс отверждения, а в сторону больших нецелесообразен по экономическим соображениям.

Дополнительной отличительной особенностью способа является проведение процесса термообработки при.750-850ОC в восстановительной среде со скоростью 3-6 С/мин с выдержкой при конечной температур ре в течение 2-4 ч.

Проведение режима обжига при данных параметрах обеспечивает систему сквозных пор по всему сечению, равнопрочность конечных изделий и увеличение термостоикости. Отклонение параметров в ту или иную сторону приводит к ухудшению указанных характеристик.

Осуществление силицирования в расплаве кремния, содержащего 0,1-0,5Ъ кальция, поз валяет ускорить процесс пропитки за счет улу прения смачиваемости кремнием угяерода в присутствии кальция. При уменьшении количества кальция менее О, 1Ъ эффект на наблюдается, а более 0,5Ъ кальций уже оказывает отрицательное влияние на проницаемость изделий.

Таким образом, выбранные технологические параметры в предлагаемом способе позволяют получить наиболее прочную, непроницаемую и термостойкую структуру огнеупорного силицированного иэделия.

Пример 1. Графит 750 r в виде порсшка (ТУ 48-20-63-75) с размером частиц 315 мкм смешивают с порошком кремния (30 г) марки

"KP-1" (ГОСТ 2169-69 ) с размером частиц 160 мкм, поднимая температуру до 60 С. Затем добавляют 100 г нефтяного парафина (ГОСТ 16960-71) и,повнаая температуру в смесительной машине до 70 С, дополнительно смешивают компоненты в течение 1,5 ч до получения однородной массы.

Горячую массу дважды протирают через сетку 1,25 В (ГОСТ 3584-73), охлаждают до 15 С и смешивают со 120 г пульвербакелита (ОСТ 6-05-441-78).

Смешение ведут при 15 С в течение 1 ч. Готовый пресспорошок разрыхляют до насыпной плотности О, 6 г/с прессуют заготовку при 20 С давлением 300 кгс/см с выдержкой 1мин до плотности заготовки 1,0 г/см

Затем формованную заготовКу предварительно термообрабатывают при

180 С в течение 30 мин, охлаждают до 150 С с последующим нагревом в

833863

Пример 2. Процесс ведут в соответствии с примером 1, только 10 смесь графитового и кремниевого порошо ка смешивают с парафином при 75 С в течение 1,75 ч, охлаждают до 23 С, также протирают через сито, а затем смешивают с пульвербакелитом при 15 этой температуре в течение ?-х ч, раэрыхляют до плотности О, 7 г/cd > и прессу|от до плотности 1,07 г/см с последующим обжигом до 800 С со скоростью нагрева 4,5 С/мин с выдержкой при указанной температуре в течение рактеристика равноочности (прочность сечению изделия), c/cì, на расстоянии торцевой поверхносмм

Плотность, г/см 3

Способ иэ готовления

Газ опроницаемость, см7 c

Прочность при сжатии, кгс/см при

1000 С 1500 С

6 9

Пример

Пример

Пример

3870 3700 3760 3580 2., 3 10 2640

2520

2,74

2,69 3510 3650 3700 3730 2,8 ° 10 2430

2280

3490 3570 3600 3660 3, 3 10 2380

2190

2,63

Известный 2.53 2690 2520 2450 2120 8,7 10 1750

1240 пульвербакелитом до получения пресспорошка плотностью 0,6-0,8 г/мм формование проводят до плотности 11,5 г/см а термообработку — при

750-800о С

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что формованную заготовку предварительно термообрабатывают при 180-200 С в течение 10О

30 йин и охлаждают.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю:ц и и с я тем. что силицирование ведут в расплаве кремния, содержащего 0,.1-0,5 вес.% кальция.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2709292/29-33, кл. С 04 В 35/52,1979.

2, Патент Франции t) 1530752, кл. С 0) . опублик. 1968.

Тираж 66 0 Подпи сное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 графитовой пересыпке со скоростью

3 C/ìèH до 750 С с выдержкой при укаэанной температуре 2 ч.

Обработанную таким образом заготовку силицируют в расплаве кремния, содержащего 0,1% Са при 2050ОС и haкууме 0,1 мм рт.ст. с выдержкой в течение часа.

Из таблицы видно, что использование изобретения позволяет добиться равнопрочности изделий по сечению (в пределах «+ 5%),снизить проницаемость и увеличить термопрочность на 30-50%.

Формула изобретения

Способ изготовления огнеупорных иэделий, включающий последователь ное смешение порсшков графита, кремния и органического связующего, формозание заготовки, термообработку и силицирование,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения проницаемости, повышения термостойкости и равнопрочности изделий, смесь графита и кремния нагревают до 70-80 С, смешивают с парафином и гранулируют 60 путем протирания через сито, затем охлаждают до 15-ЗО C и обрабатывают

ВНИИПИ Заказ 3926/34

3-х ч и силицируют в расплаве кремния, содержащего 0,3% Са.

Пример 3 ° Процесс ведут в соответствии с примером 1, только смесь графитового и кремниевого порошка смешивают с парафином при 80 С в течение 2 ч, охлаждают до 30 С, протирают через сито, а затем смешивают с пульвербакелитом при этой температуре в течение 3 ч, раэрыхляют до насыпной плотности 0,8 г/см, прессуют до плотности 1,15 г/см 3, с последующим обжигом до 850 С со скоростью нагрева 6 С/мин с выдержкой при указанной температуре в течение 4-х ч и силицируют в расплаве кремния, содержащего 0,5% CaG.

В таблице приведены данные по термостойкости, .проницаемости и равнопрочности изделий, изготовленных по примерам 1-3 в сравнении с изделиями, полученными по известному способу. !