RU2096386C1 - Шихта для изготовления огнеупорных изделий - Google Patents
Шихта для изготовления огнеупорных изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096386C1 RU2096386C1 RU96102163A RU96102163A RU2096386C1 RU 2096386 C1 RU2096386 C1 RU 2096386C1 RU 96102163 A RU96102163 A RU 96102163A RU 96102163 A RU96102163 A RU 96102163A RU 2096386 C1 RU2096386 C1 RU 2096386C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refractory
- mixture
- electrocorundum
- alumina
- products
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к технике изготовления и эксплуатации карбидкремнийсодержащих фасонных огнеупорных изделий, например плавильных тиглей. Сущность изобретения: шихта для изготовления огнеупорных изделий, включающая карбид кремния, огнеупорную глину, глинозем, электрокорунд и каолин, дополнительно содержит оксихлорид алюминия и оксид редкоземельного металла из группы: La2O3, Nd2O3, Gd2O3 при следующих соотношениях компонентов, мас.%: карбид кремния 32 - 40, огнеупорная глина 13 - 20, глинозем 15 - 25, электрокорунд 10 - 17, каолин 3 - 15, оксихлорид алюминия 0,5 - 4,5 оксид редкоземельного материала 0,5 - 4,5. Изобретение позволяет увеличить срок эксплуатации изделий путем повышения их стойкости в условиях воздействия расплавов металлов на основе Ni или Co при многократном нагреве и охлаждении за счет улучшения структурных и физико-механических характеристик материала. 2 табл.
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к технике изготовления и эксплуатации карбидкремнийсодержащих огнеупоров, и может быть использовано при изготовлении фасонных огнеупорных изделий, в том числе плавильных тиглей, а также сопл, насадок, защитных кожухов, литейных воронок и других, работающих в контакте с расплавами металлов на основе никеля или кобальта.
Известен состав шихты на основе карбида кремния, огнеупорной глины, глинозема, электрокорунда, а также электрокорунда или шлама электрокорунда, легированных оксидами хрома и титана с размером зерен 0,01 0,20 мм [1]
В данном материале при спекании происходит образование на поверхности зерен карбида кремния, в том числе вступающих непосредственно в контакт с расплавами металлов, слоев, обогащенных крупными кристаллами корунда. Рост числа открытых пор, в первую очередь канальных, нарушает целостность структуры огнеупора и увеличивает проницаемость оболочки вокруг зерен карбида кремния. Таким образом, хотя введение легированного электрокорунда или шлама электрокорунда обеспечивает относительную стабильность прочностных характеристик изделий в процессе эксплуатации, наличие примесей оксидов титана и хрома приводит к снижению коррозионной и эрозионной стойкости изделий по отношению к расплавам металлов на основе никеля и кобальта за счет увеличения скорости диффузии расплава через защитный слой, а также в результате образования в структуре слоя соединений, имеющих более низкую химическую стойкость к указанным расплавам. Кроме того, огнеупоры данного состава рекомендованы, в первую очередь, для изготовления огнеприпаса и не предназначены для эксплуатации в условиях воздействия металлических расплавов и резких перепадов температур.
В данном материале при спекании происходит образование на поверхности зерен карбида кремния, в том числе вступающих непосредственно в контакт с расплавами металлов, слоев, обогащенных крупными кристаллами корунда. Рост числа открытых пор, в первую очередь канальных, нарушает целостность структуры огнеупора и увеличивает проницаемость оболочки вокруг зерен карбида кремния. Таким образом, хотя введение легированного электрокорунда или шлама электрокорунда обеспечивает относительную стабильность прочностных характеристик изделий в процессе эксплуатации, наличие примесей оксидов титана и хрома приводит к снижению коррозионной и эрозионной стойкости изделий по отношению к расплавам металлов на основе никеля и кобальта за счет увеличения скорости диффузии расплава через защитный слой, а также в результате образования в структуре слоя соединений, имеющих более низкую химическую стойкость к указанным расплавам. Кроме того, огнеупоры данного состава рекомендованы, в первую очередь, для изготовления огнеприпаса и не предназначены для эксплуатации в условиях воздействия металлических расплавов и резких перепадов температур.
Наиболее близким к изобретению является шихта для изготовления огнеупорных изделий, включающая карбид кремния, огнеупорную глину, глинозем, электрокорунд и каолин [2]
Дополнительное введение в шихту, как предусмотрено в указанном изобретении, боя глазурованных фарфоровых изделий и лома капселей для повышения механической прочности и оборачиваемости изделий при одновременном удешевлении материала приводит к увеличению содержания примесей и образованию низкоплавких эвтектик, а также к неоднородности химического состава по объему огнеупора, что ухудшает свойства данных огнеупоров по фактору химической стойкости к расплавам металлов на основе никеля и кобальта и их термомеханические характеристики, в первую очередь термостойкость; в конечном итоге это приводит к разрушению изделий в процессе эксплуатации. Данный материал также не устойчив к воздействию расплавов металлов при их литье и плавлении.
Дополнительное введение в шихту, как предусмотрено в указанном изобретении, боя глазурованных фарфоровых изделий и лома капселей для повышения механической прочности и оборачиваемости изделий при одновременном удешевлении материала приводит к увеличению содержания примесей и образованию низкоплавких эвтектик, а также к неоднородности химического состава по объему огнеупора, что ухудшает свойства данных огнеупоров по фактору химической стойкости к расплавам металлов на основе никеля и кобальта и их термомеханические характеристики, в первую очередь термостойкость; в конечном итоге это приводит к разрушению изделий в процессе эксплуатации. Данный материал также не устойчив к воздействию расплавов металлов при их литье и плавлении.
Известно использование в производстве керамики и огнеупоров растворимых солей алюминия, в частности оксихлорида алюминия [3]
Предполагается, что они не только обеспечивают возможность формирования изделия сырца, но и в результате термической деструкции (разложения) поставляют в зону реакции сырьевые компоненты в активной форме (Al2O3), что должно способствовать процессу спекания. Однако в смесях каолинит-оксихлорид алюминия возникают определенные трудности образования "вторичного" муллита, обусловленные недостаточной гомогенностью исходных смесей, что замедляет реакцию между SiO2 и Al2O3, вносимых каолинитом и оксихлоридом алюминия соответственно. Кроме того, связывание оксихлорида алюминия в муллит затруднено превращением его в α-Al2O3 ниже 1200oC - температуры начала интенсивной муллитизации.
Предполагается, что они не только обеспечивают возможность формирования изделия сырца, но и в результате термической деструкции (разложения) поставляют в зону реакции сырьевые компоненты в активной форме (Al2O3), что должно способствовать процессу спекания. Однако в смесях каолинит-оксихлорид алюминия возникают определенные трудности образования "вторичного" муллита, обусловленные недостаточной гомогенностью исходных смесей, что замедляет реакцию между SiO2 и Al2O3, вносимых каолинитом и оксихлоридом алюминия соответственно. Кроме того, связывание оксихлорида алюминия в муллит затруднено превращением его в α-Al2O3 ниже 1200oC - температуры начала интенсивной муллитизации.
Задачей изобретения является увеличение срока эксплуатации огнеупорных изделий путем повышения их стойкости в условиях воздействия расплавов металлов на основе никеля или кобальта при многократном нагреве и охлаждении за счет улучшения структурных и физико-математических характеристик материала.
Поставленная задача достигается тем, что в шихту, включающую карбид кремния, электрокорунд, глинозем, огнеупорную глину и каолин дополнительно вводят оксихлорид алюминия и оксид редкоземельного металла из группы La2O3, Nd2O3 и Gd2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.
карбид кремния 32 40
огнеупорная глина 13 20
глинозем 15 25
электрокорунд 10 17
каолин 3 15
оксихлорид алюминия 0,5 4,5
оксид редкоземельного металла 0,5 4,5
Одновременное введение добавок оксихлорида алюминия, который при термообработке переходит в ультрадисперсной оксид алюминия, и оксида редкоземельного металла повышает активность к спеканию исходных порошков, что приводит к снижению открытой пористости материала и уменьшению гидравлического размера пор. В результате этого, а также за счет образования слоя, содержащего мелкокристаллические фазы и твердые растворы на основе оксидов алюминия, алюминатов и силикатов редкоземельного металла и обладающего повышенной химической стойкостью к никель- и кобальтсодержащим расплавам и пониженной пористостью, повышается эрозионная и коррозионная стойкость огнеупорных изделий в процессе плавки или литья.
огнеупорная глина 13 20
глинозем 15 25
электрокорунд 10 17
каолин 3 15
оксихлорид алюминия 0,5 4,5
оксид редкоземельного металла 0,5 4,5
Одновременное введение добавок оксихлорида алюминия, который при термообработке переходит в ультрадисперсной оксид алюминия, и оксида редкоземельного металла повышает активность к спеканию исходных порошков, что приводит к снижению открытой пористости материала и уменьшению гидравлического размера пор. В результате этого, а также за счет образования слоя, содержащего мелкокристаллические фазы и твердые растворы на основе оксидов алюминия, алюминатов и силикатов редкоземельного металла и обладающего повышенной химической стойкостью к никель- и кобальтсодержащим расплавам и пониженной пористостью, повышается эрозионная и коррозионная стойкость огнеупорных изделий в процессе плавки или литья.
В то же время, при термоциклировании в объеме материала за счет разницы в коэффициентах термического расширения крупно- и мелкокристаллических фаз на границах зерен формируется слоистая микротрещиноватая структура, обеспечивающая локализацию возникающих напряжений при резком нагреве и охлаждении огнеупора.
В табл. 1 приведены конкретные составы шихты для изготовления огнеупорных изделий, в табл. 2 их физико-химические и механические свойства.
Огнеупорные изделия могут быть изготовлены литьем, пластическим формированием, прессованием или любым другим методом с последующим обжигом в окислительной среде до образования спеченного материала.
Более подробно технология изготовления огнеупорных изделий в виде тигля поясняется примером.
Пример. В шаровую мельницу загружали каолин 10 мас. огнеупорную глину 15 мас. глинозем 20 мас. оксихлорид алюминия 2,5 мас. оксид гадолиния 2,5 мас. и добавляли воду. Соотношение сырьевых материалов и высокоглиноземистых шаров составляло 1:2. Помол проводили в течение двух часов при влажности суспензии 58-60%
Предварительно перемешанные отдельно от мелкозернистых материалов карбид кремния в количестве 35 мас. фракций N 40 (20 мас.) и N 20-25 (15 мас.) и электрокорунд N 6 в количестве 15 мас. добавляли в водную суспензию и проводили совместное перемешивание в течение 30 мин при влажности шликера около 40% Время истечения составляло 18 19 сек.
Предварительно перемешанные отдельно от мелкозернистых материалов карбид кремния в количестве 35 мас. фракций N 40 (20 мас.) и N 20-25 (15 мас.) и электрокорунд N 6 в количестве 15 мас. добавляли в водную суспензию и проводили совместное перемешивание в течение 30 мин при влажности шликера около 40% Время истечения составляло 18 19 сек.
Формирование изделий осуществляли в гипсовых формах "сливным" литьевым способом. После извлечения полуфабриката изделия из гипсовой формы его подвергали сушке в естественных условиях на воздухе или в сушильных печах при температуре 65oC до остаточной влажности 5% Обжиг осуществляли в туннельной печи или камерной электропечи в слабоокислительной среде при 142oC в течение 60 ч.
При десятикратном переплаве в одном изделии сплава состава 20Cr-13Mo-Ni химического взаимодействия материала тигля с расплавом не наблюдали, что подтверждалось отсутствием увеличения содержания кислорода и неорганических примесей в сплаве. Тигли при этом выдерживали перепады температур от 20oC до 1450oC без разрушения. Изделия, полученные по прототипу, разрушались при однократном переплаве в процессе испытаний в тех же условиях.
Используемые в шихте оксид неодима и лантана обладают свойствами, тождественными оксиду гадолиния, и проявляют их тем же самым образом как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации огнеупоров.
Увеличение содержания оксихлорида алюминия и глинозема и уменьшение содержания оксида редкоземельного металла за граничные значения приводит к ухудшению термомеханических характеристик изделий и резкому снижению их металлоустойчивости в результате изменения оптимального фазового состава химически стойкого слоя на поверхности огнеупора и повышения его смачиваемости расплавами металлов на основе никеля и кобальта.
Снижение содержания оксихлорида алюминия, каолина и глинозема и увеличение содержания карбида кремния, электрокорунда и оксида редкоземельного металла способствуют увеличению пористости и проницаемости защитного слоя, повышая, таким образом, степень эрозии огнеупора расплавами металлов и снижая срок службы изделий.
Claims (1)
- Шихта для изготовления огнеупорных изделий, преимущественно плавильных тиглей, включающая карбид кремния, огнеупорную глину, глинозем, электрокорунд и каолин, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оксихлорид алюминия и оксид редкоземельного металла из группы La2O3, Nd2O3, Gd2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.Карбид кремния 32 40
Огнеупорная глина 13 20
Глинозем 15 25
Электрокорунд 10 17
Каолин 3 15
Оксихлорид алюминия 0,5 4,5
Оксид редкоземельного металла 0,5 4,5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102163A RU2096386C1 (ru) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | Шихта для изготовления огнеупорных изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102163A RU2096386C1 (ru) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | Шихта для изготовления огнеупорных изделий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2096386C1 true RU2096386C1 (ru) | 1997-11-20 |
RU96102163A RU96102163A (ru) | 1998-01-27 |
Family
ID=20176523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96102163A RU2096386C1 (ru) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | Шихта для изготовления огнеупорных изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2096386C1 (ru) |
-
1996
- 1996-02-05 RU RU96102163A patent/RU2096386C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, патент, 1787149, кл. C 04 B 35/567, 1993. SU, патент, 1838277, кл. C 04 B 35/567, 1993. Овраменко Н.А., Захаренко О.Ф. и др. Особенности синтеза муллита в смесях гетеркалиброванного каолинита с оксихлоридом алюминия. Докл. АН СССР. 1984, 279(4), с. 896 - 899. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0816537B1 (en) | Ceramic composite material and porous ceramic material | |
EP1364930B1 (en) | Honeycomb structure and method for preparation thereof | |
US4164424A (en) | Alumina core having a high degree of porosity and crushability characteristics | |
US4885264A (en) | Pressure-sintered polycpystalline mixed materials with a base of hexagonal boron nitride, oxides and carbides | |
US4789651A (en) | Process for producing a zirconia refractory body and a product produced by the process | |
US4184885A (en) | Alumina core having a high degree of porosity and crushability characteristics | |
US6197248B1 (en) | Process for preparing aluminum titanate powder and sintered body | |
US4108672A (en) | Alumina core for casting DS materials | |
CA1161238A (en) | Inorganic composite structures | |
US4191720A (en) | Method for making porous, crushable core having an integral outer barrier layer | |
US4191721A (en) | Making ceramic articles having a high degree of porosity and crushability characteristics | |
US4460528A (en) | Refractory | |
EP0261066B1 (en) | An improved method for producing composite structures | |
JP2546856B2 (ja) | セラミック複合物物体の製造方法 | |
EP0933439B1 (en) | Composite product, preform for producing the composite product and process of forming the preform | |
JPS61215261A (ja) | 窒化ホウ素をベースとする焼結多結晶複合材料 | |
RU2096386C1 (ru) | Шихта для изготовления огнеупорных изделий | |
US4557884A (en) | Refractory | |
AU591802B2 (en) | Composite refractory materials | |
GB2075488A (en) | High density silicon oxynitride | |
US4221594A (en) | Material composition for fired ceramic articles having a high degree of porosity and crushability characteristics | |
US3979214A (en) | Sintered alumina body | |
RU2347766C2 (ru) | Электрокорунд и способ его получения | |
Sajko et al. | Microstructure and mechanical properties of low-pressure injection-moulded reaction-bonded alumina ceramics | |
FI89586B (fi) | Foerfarande foer att infoera mycket finfoerdelat fyllnadsaemne i en keramisk sammansatt artikel och produkt som framstaells med foerfarandet |