Суспензия для получения огнеупорных изделий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик с ,. /

Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.06. 81 (21) 3304555/29-33 )$1) M. Кд.

С 04 В 29/02

С 04 В 35/10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 231182. Бюллетень ¹43

Дата опубликования описания 23.11.82 (53) УДК 666. 763 °.5(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.Е.Пивинский, A.A.Äàáèæà и Л.П.Иванова (71) Заявитель (54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОГНЕУПООРНЫХ

ИЗДЕЛИИ

Изобретение относится к производ,ству огнеупорных и керамических материалов, в частности, получаемых с использованием высокоглиноземистых (Л1 О З 90%) водных суспензий.

Известно применение водных суспензий глинозема для шликерного литья керамических или огнеупорных изделий (1)

Во всех случаях иэмельчение исходного материала при этом осуществляют металлическими шарами в металлических мельницах до высокой удельной поверхности 10000-20000 см /r.

Это связано с необходимостью отмывки материала от намола (расход HCl до 0,5-2,7 л/кг материала). Кроме того, отливки, полученные на основе такого материала, обладают низкой механической прочностью — прочность их при изгибе не превышает 1-3 кг/см

Вследствие этого на. суспензиях высокоглиноземистого состава вяжущие свойства не обнаруживают, что не позволяет использовать их в качестве вяжущих систем, например, при фррмовании литых огнеупоров зернистого строения или керамобетонов.

Наиболее близкой к изобретению является суспензия для получения

I огнеупорных изделий, включающая 9898,5 мас.% Л110 и 1,5-2 мас.% добавок сахароэы или мочевиноформальдегидной смолы..Исходный глинозем подвергают сухому измельчении до удельной поверхности 13800 см /г, отмывают соляной кислотой, готовят литейный шликер с рН 2-3 и влажностью 20-40%, на основе которого получают отливки t 2j-.

Однако вводимые добавки, как правило, увеличивают вязкость шликеров и понижают плотность отливки и материала (вследствие выгорания при спеканни), так отливки имеют прочность при изгибе 9-20 кг/см . К недостаткам известной суснензин относится также высокая усадка в сушке.

Целью изобретения является повышение прочности отливок при одновременном уменьшении усадки в сушке.

Поставленная цель достигается тем, что суспензия для получения

25 огнеупорных изделий, включающая высокоглиноэемистый материал и раствор соляной кислоты, содержит высокоглиноземистый материал с удельной поверхностью 2500-6000 см /г и

ЗО 0,3-2 н.раствор соляной кислоты

975666 при следующем соотношении компонентов, мас.%

Высокоглиноземистый материал с удельной поверхностью 25006000 сгР/г

0,3-2 н. раствор соляной кислоты

25-85

15-25

При использовании высокоглиноземистого материала с удельной поверхностью менее 2500 см /г реакции взаимодействия между IiCl и A+0 протекает медленно, мало образуется оксихлоридов, в результате чего вяжущие свойства таких суспензий выражены слабо, а механическая прочность полуфабриката низкая. При использовании материала с удельной поверхностью более 6000 см /г требуется больше раствора НС1 для обеспечения той же литейной способности полученной суспензии, в результате уменьшается коэффициент упаковки полуфабрикатов, что приводит к резкому разупрочнению полуфабриката.

Исключение намола железа является необходимым условием обеспечения вяжут их свойств суспензий потому, что Ге О, оседая на поверхности частиц окиси алюминия, тем самым предотвращает реакцию взаимодействия

А1 0 >.с НС1, подавляет образование оксихлоридов и резко ухудшает вяжущие свойства суспензий.

На основе суспенэии предлагаемого состава методом суспендирования получают шликера, иэ которых метогдом литья в пористые форгы получают отливки, отличаг>щиеся значениями прочности при изгибе после сушки до 50-150 кг/см в зависимости от состава. Такие суспенэии в качестве вяжущих систем могут применяться при получении зернистых огнеупоров или керамобетонов. Значительные вяжущие свойства предложенных составов обусловлены образованием в системе оксихлоридов алюминия.

Содержание А1 0 3 и других составляющих компонентов твердой фазы обусловлено требованиями к конечному материалу. Предлагаемые составы суспензий допускают наличие значительного количества различных окислов, вводимых для модифицирования свойств и>ги понижения температуры спекания материала (например, TiO

SiO<, D Oq и др.). Добавки же SrO, значительно усиливающие вяжущие свойства исходных суспензий, благоприятно в дальнейшем сказываются на свойствах материала, увеличивая, как правило, его термостойкость и понижая температуру спекания (особенно в сочетании с Т101).

При использовании кислоты с концентрацией менее 0,3 н. реакция образования оксихлоридов протекает медленно, что отрицательно сказывается на вяжущих свойствах суспензий

5 и прочности полуфабриката. При использовании раствора кислоты с концентрацией более 2 н. наблюдается быстрое образование оксихлоридов алюминия, не обладающих вяжущими свойствами, что также отрицательно сказывается на прочности полуфабриката.

При содержании раствора кислоты менее 15% реакция взаимодействия

НС1 и А1 0 протекает не до конца, в результате чего образуется недостаточно оксихлоридов и вяжущие свойства полученных суспензий выражены слабо. При увеличении содержания раствора кислоты более 25Ъ наблюдается обратное явление, быстрое протекание реакции с образованием хлоридов, уменьшение вяжущих свойств суспенэий, уменьшение упаковки полуфабриката и как следствие — уменьшение его прочности.

Способ получения изделий из суспензий предлагаемого состава заключается в следующем: исходный материал — обожженный глинозем или корундовый спек подвергают сухому измельчению в мельнице с неметаллической футеровкой (например, корундовой) и керамическими шарами до удельной поверхности 2500-6000 cM /г. Порошок

З5Еукаэанного состава в дальнейшем смешивают с 0,3-2,0. н. раствором кислоты, подвергают механическому перемешиванию не менее 1ч. Полученную суспенэию в дальнейшем применяют для

40 литья или в обычном состоянии или в смеси со средним (до 0,5-2 мм) или крупным (до 5-10 мм) заполнителем. Формование можно осуществлять в зависимости от консистенции формовочной системы в пористых или беспористых формах.

Пределы содержания жидкого и твердого в составе суспензии ограничены требованиями формуемости систе5 мы, определяемой в свою очередь химическим составом, дисперностью твердой фазы. В общем же влажность литейных систем при этом ниже обычно применяемой и, как правило, не пре55 в ае 2 0 Ъ

Пример 1. В качестве Исходного материала применяют спек, полученный обжигом при 1350 С и содержащий, %: AQO+ 90, SrO Зq TiO 2,5;

SiO< 3; В 0 1,5. Сухой помол спека осуществляют в мельнице с керамической футеровкой до удельной поверхности 2500 см /r. Состав на основе 82% порошка и 183 2,0 н. соляной кислоты подвергают механическому переме65 шиванию на протяжении 2 ч. Из полу975666

Состав суспензий

Свойства полуфабриката

Предлагаемый

Известный

Э 4

1 2

140-160

40-60

80-120

9-20

Усадка отливок при сушке, %

0,2-0,3

0 4-0,6 0 2-0 3

0,5-0,6

2-3

15 25 ченной суспенэии в гипсовых формах отливают образцы с размерами

10 > 10 ° 70 мм. После сушки при 140 С показатели предела прочности при изгибе составляют 80-120 кг/см .

После термообработки при 600 С потери при прокаливании образцов (за ,счет разложения оксихлоридов) составляют 1,5-1,8Ъ, но значения прочности практически не иэменяются—

78-118 кг/см . Усадка отливок при сушке 0,2-0,3Ъ, П р и м е .р 2. В качестве исходного материала при«леняют спек, полученный об><игом при 1450 С и содер>кащий, %: AQO> 93; SrO 3; TiO 2,65;

В>С >, 1,5. Порошок, полученный помолом в керамической мельнице до удельной поверхности 5000 см /г, в количестве 75% и 1,5 н. раствор НС1 в количестве 25% смешивают на протяжении 2 ч. Отливки на основе полученной суспензии обладают прочностью при изгибе 70 кг/см после комнатной сушки, 81 кг/см — при 120 С и

76 кг/си — после термообработки при

750 С. Усадка отливок при сушке

0,5-0,6%.

Пример 3. В качестве исходного материала применяют глинозем марки ГК (99% А1з О э), подвергнутый термообработке при 1500 С и последующему помолу до удельной поверхности

6000 смч/г. На основе 80Ъ порошка и 20Ъ 0,3 í. IIC1 получают суспензии, отливки иэ которых после сушки при

130 С обладают прочностью при изгибе 40-60 кг/си . Усадка отливок при сушке 0,6%.

Механическая прочность при статическом изгибе после сушки при температуре

120 С, кг/с«л Формула изобретения

Суспензий для получения огнеупорных изделий, включающая высокоглиноэемистый материал и раствор соляной кислоты, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности отливок при одновременном уменьшении усадки в сушке, содержит высокоглиноземистый материал с удельной поверхностью 2500-6000 см /г и

Пример 4. В качестве комодного материала применяют спек как в примере 1, помолотый до удельной поверхности 5700 см /г. Дополнительно через раствор вводят ЗЪ SrO з до общего его содержания 6%. При содержании 15% 1,7: н. НС1 и 35% порошка с содержанием 90% А3 О получают суспензии, отливки из которых после сушки при 120 С обладают проч10 ностью при изгибе 140-160 кг/см .

Усадка отливок 0,2-0,3%.

Во всех рассмотренных случаяхпористость полуфабриката, полученного иэ суспензий, находится в пределах

28-36%. На основе укаэанных суспенэий, как вяжущих систем, получены образцы огнеупоров зернистого строения повышенной прочности (заполнитель на основе электрокорунда или муллита).

В таблице приведены савнительные свойства полуфабрикатов иэ суспенэий известного и предлагаемого составов.

Иэ данных таблицы видно, что меха25 ническая прочность уфабриката изготовленного из суспензии предлагаемого состава, в 2-9 раз выае при значительно меньшей усадке при сушке.

Использование суспензии предложен. ного состава позволяет создать новые и более эффективные типы корундовых и высокоглиноземистых огнеупорных материалов, например керамобетонов. Последние могут применяться в футеровках высокотемпературных

З5 тепловых агрегатов, где в настоящее время используются штучные огнеупоры или набивные массы.

0,3-2 н. раствор соляной кислоты при следующем соотношении компонентов, «лас.Ъ:

Высокоглиноэемистый материал с удельной поверхностью

2500-6000 см /г 75-85

0,3-2 н, раствор соляной

4Ф . кислоты

975666

Составитель Р.Малькова

Техред Т. Фанта Корректор Г. Решетник

Редактор Л.Лукач

Заказ 8922/37 Тираж 641 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

Источники информации, принятые во внимание при вкспертизе добрОвольский A.Ã. Шликерное литье. И., "Металлургия", 1977, с.. 144-156.

2.,Куколев Г.В., Кораулов A.Ã.

0 свойствах водных суспензий технического глинозема и рациональных условий шпикерного литья. — "Огнеупоры", "Металлургия", 1963, Р 4, с. 168-174 (прототип).