SU1060597A1 - Огнеупорное изделие и способ его изготовлени - Google Patents

Abstract

1. Огнеупорное изделие, включающее основной слой, содержащий карбид кремни  и кремнийорганическое соединение , и покрытие, содержащее муллит и кремнийорганическое соединение , отличающеес  тем, что, с целью снижени  окисл емости, основной слой в качестве кремнийорганического соединени  содержит этилсиликат и дополнительно - глину огнеупорную, соду и триполифосфат при следующем соотношении компонентов , мае,%: Этилсиликат 0,2-1,0 Глина огнеупорна  18-20 Сода0,20-0,25 Триполифосфат натри 0,1-0,15 Карбид кремни  Остальное, а покрытие в качестве кремнийорганического соединени  содержит гидролизованный этилсиликат и дополнительно - борную кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Гидролизованный этилсиликат4-9 Борна  кислота (в пересчете на ВпО,) 0,05-0,20 Муллит Остальное 2. Способ изготовлени  огнеупорного издели , включающий смешивание огнеупорного наполнител  со св зкой, послойную засыпку материалов основного сло  и покрыти , прессование | (П и обжиг, отличающийс  ; тем, что, с целью снижени  окисл е- i мости изделий, карбид кремни  вначале увлажн ют этилсиликатом, добавл ют j часть глины и после перемешивани . увлажн ют глинистым шликером и вновь перемешивают, а обжиг ведут по слёдующеьлу режиму: скорость подъема температуры в интервале 20 °С/ч 60-200 С 200-500°С, 60 с/ч 500-1300°С 50 15 10 °С/ч 1300-1380°С °С/ч сд со 1380-1410°С и после изотермической выдержки в течение 4 ч при конечной температуре провод т охлаждение по следующему режиму: 1410-1010°С .80 ®С/ч 50 °С/ч 1010-510°С 20 С/ч 510-50°С

Description

Изобретение относитс  к огнеупорам , преимущественно к составу и способу- изготовлени  огнеупоров с малой окисл емостью, и может быть использовано дл  изготовлени  изделий , обмазок и покрытий.

Известен состав огнеупорной массы , включающий, ::арбид кремни  грубой и тонкой фракции 75 шамот размером менее 0,1-2 мм 5j огнеупорна  пластична  глина 20. Массу при изготовлении изделий увла;кн ют раствором сульфитно-спиртовой барды из расчета 1,5-2% от массы сухого вещества С J

Недостатком этого состава  влл етс  высока  окисл емость карборундовых огнеупорных изделий в службе, в результате которой образовавшиес  при разлоххении карборунда моноокись и оксид кремни  загр зн ют и ухудшают качество продукции, обжигаемой на поддонах, изготовленной из вышеуказанной массы.

Известен состав огнеупорного издели , стойкого к окислению С2.. включающий, вес.%:

Карбид кремни  30-90 Дисилицид молибдена10-70 Жидкое стекло (100%)3 и покрытого сверху слоем из порошкообразной смеси, состо щей из, вес.% Дисилидид молибдена 10 мкм80 Окись хрома 50 мкм 5 Кремнезем20 Послойно уложенный материал прессуетс  и обжигаетс  при 200О°С,

Однако используемое покрытие ,,окис л  сь, недостаточно предохран ет каборунд от окислени  и требует высокой температуры обжига.

Известен также состав и способ зщиты от окислени  карборундовых огнупоров ЗJ, заключающийс  в том, чт на. их поверхность перед обжигом сначала нанос т слой, содержащий 95% Si02 в виде плавленного кремнезема, а затем покрывают его композицией

50-80

SiO, 5-3fl

А1,0,

(МаД; 3-15

,0 3-15

BajOj

FejOj+SiC+ZnO-bPijO

1-15 ИЛИ РЪО Недостатком этого состава и способа  вл етс  образование покрыти  в виде глазури с температурой плавлени  1150°С, применение которой воможно только при низких температура службы карборундового издели . Применение карборундового издели  с таким легкоплавким покрытием дл  обжига изделий при температуре выще 1300°С невозможно.

Известен также состав покрыти  дл .защиты от окислени  карборундовых огнеупоров 41, содержащий, вес.%:

50-80

Si 02 5-30

AljO, (Ка/К)20 3-15 3-15

BjOs 1-15

20з + 2пО-)-РЬО

Несмотр  на то, что из состава выведены Б:, С и Р 0., увеличивающие пористость тдзделий ;:ри окислении и ухудшающие качество покрыти , состав покрыти  также не обладает огнеупорностью,достаточной дл  температуры службы изделий зыие 130 Ос,

Наиболее близким по те нической сущности и достигаемому результату  вл етс  огнеупорное изделие и способ его изх-отовлени , в котором к:здлие включает слой из смеси карборун и кремнийорганической смолы, а покрытие состоит из порошковой смеси глуллита и кремнийорганической смолы в следующем количестве, вес,%:

Iслой S

70-95 Карборунд

Кремнийорганическа 

5-30 смола

IIслой:

70-95 Муллит

Кремнийорганическа 

5-30 смола

Известное композиционное изделие слагаетс  из двух плотно соединенны слоев карборунда и муллита,

Способ- прототип изготовлени  известного материала заключаетс  в раздельном смешении карборунда и муллита со.св зками, засыпки увлажненных материалов послойно, прессовани  и обжига L5,

Однако изготовление изделий по способу-прототипу и из состава-прототипа не обеспечивает получение низкой пористости и уменьшенную окисл емость карборундовых изделий

Цель изобретени  - снижение окис емости карборундовых изделий.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в огнеупорном изделии,включающем основной слой, содержащий карбид кремни , кремнийорганическое соединение, и покрытие, содержащее муллит и кремнийорганическое соединение , основной слой в качестве кремнийорганического соединени  содержит этилсиликат и дополнительно глину огнеупорную, соду и триполифосфат при следующем соотношении копонентов , мае,%:

0,2-1,0

Этилсиликат

18-20

Глина огнеупорна  0,2-0,25

Сода 0,1-0,15

Триполифосфат натри 

Карбид кремни 

Остальноеа покрытие з качестве кремнийорган ческого соединени  содержит гидрол зoвaнi ый зтилсиликат и дополнитель но борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас,%: Гидролизованный этилсиллкат4-3 Борна  кислота (в пересчете на B20,j) 0,05-0,2 МуллитОстальное Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  огнеупорного издели , включающему смешивание огнеупорного на полнител  со св зкой, послойную за сыпку материалов основного сло  и , прессовани  и, обжмг, карби кремни  вначале увлажн ют этилсили катом, добавл ют часть глины и посл перемешивани  увлажн ют глинистым шликером и вновь перемешивают, а обжиг ведут по следующему режиму: скорость подъема температуры в интервале 60-200°С ;20°С/ч 200-500°С 60°С/ч 500-1300°С 1300-1380°С 15С/ч 1380-1410°С 10°С/ч и после изотермической выдержки в течение 4 ч при конечной температу ре провод т охлаждение по следующем режиму: 1410-i010°C 1010-510 С 50°С/ч 510-50°С 20°С/ч Введение этилсиликата в карбору довую массу на глинистом шликере с собствует уменьшению пористости в результате улучшени  лрессуемости и интенсификации спекани  массы, уме шению окислени  карборунда в резуль тате создани  на зернахпоследнего тончайшей пленки к{)иптокристалличе кого вещества муллитового состава. Использование в качестве св зки муллитового сло  гидролизованного этилсиликата совместно с борной ки лотой вместо кремнийорганической смолы способствует значительному снижению пористости сло , так как при термообработке этилсиликатной св зки образуетс  активна  Si02,улу шающа  спекание муллитового сло  в результате образовани  жидкой фазы в системе SiOg- f z-s ° лее низких температурах. При термообработке кремнийорганических смол особенно при введении последних как указано в прототипе до 30%, открыта  пористость изделий при термообработке увеличиваетс , так как смол разлагаютс  с выделением газообразных продуктов. Получение более плотной структуры огнеупора уменьшает проникновение кислорода воздуха к карбиду кремни , что способствует уменьшеH;i 0 окисл е..ости карборундовых изделий в службе, повышению срока их службы. Скорость подъема температуры от 60 до 200с « 20°С/ч обеспечивает медленное выделение и испарение РОДЫ и спирта из гидролизата (эндотермический эффект на ДТА в интервале 60-200°С с максимумом 120°С). Б дальнейшем несмотр  на то, что имеетс  экзотермический эффект при 270°С на ДТА гидролизатов этилси .ликата - допустимо увеличение скорости подъема температуры до 60°С/ч, так как этилсиликатна  св зка в предлагаемом составе вводитс  в небольших количествах и быстрый подъем температуры не сказываетс  на прочностных характеристиках материала. Присутствие высокоактивной SiQBHSH- вает некоторые особенности спекани  муллитового сло  на этилсиликатной св зке. Упрочнение образцов начинаетс  уже при lOBO-llOO C, что объ сн етс  по влением метастабильной . жидкой фазы эвтектического состава тридимит - муллит -В интервале 9501150°С возможно по вление трещиноватости поэтому скорость подъема температуры в интервале 500-1300°С снижена до 50°С/ч. В св зи с тем, что дл  интенсификации.спекани  вводг-гтс  добавка , по вление жидкой фазы в небольших количествах при 1300°С требует снижени  скорости подъема температуры, чтобы при небольших количествах в зкого расплава достичь хорошего спекани , Снижение скорости подъема ведетс  ступенчатое: 15°С/ч - 1300-1380°Cf 10°С/ч - 1380-1410°С, выдержка при 1410°С приводит к кристаллизации муллита из расплава. Далее производ т резкое охлаждение со скоростью 80°С/ч с 1410 до 1010°С дл  того, чтобы зафиксироватьвыкристаллизовавшийс  муллит. Дл  того, чтобы не происходили объемные изменени  при модификационных превращени х остатков свободной Si02/ скорость охлаждени  сначала поддерживают не более , а от 510°С - не более . Исследовани  показывают, что проведение обжига в ином режиме без соблюдени  снижени  скорости подъема температуры в интервале 1300-1410С без резкого охлаждени  после выдержки при 1410°С приводит к росту пористости на 1,5-2,1%, без медленного охлаждени  в интервале 510-50°С наблюдаетс  еле заметна  поверхностна  трещиноватость. В результате увеличена окисл емость карборундового издели , что нежелательно. Пример, 81% карбида кремни  последовательно смешивают с 0,5% этилсиликата и частью глины, шихту

увлажн ют глинистым шликером, -приго товленным из глкиы с добавкой О,-24% соды и 0,15% триполифосфата. Общее количество глины в кихте составл ет 19%. Массу тщательно перемешивают в течение 3 мин. Влажность массы составл ет 4% при.COOTноше;-;ИИ вода s глина .. равном 10s9.

Затем готов т св зку из этилсиликата путем гидролиза последнего в кислой среде без оррапк--.;еских растаорителей . 94,95% муллита смешивают С 5% гидролизованного этЕлсилпката с добавкой 0,05% борной кислоты (по ВуО-). В пресс-форг.гу сначала засыпайТ муллитозый,слой, а затем карбид Кремни  Издели  пресгГуют при давлс-нии 800 кг/см. Обжиг изделий осуществл ют по следующему режиму;

1410 1010С скорость

охлаждекчл

lOlO-SlO C 50°С/ч 510-50С 20°С/ч Образцы других состазов готов т аналогично,, .только с мийималькым и ;.-1акси,а.льным введением ссставл ш дн с

С;;ЯЗОК а

Состав образцов пркзаден н табл,1 Свойства образцов приведены в табл. 2,

Как видно из таблицг наилучшими покаэ.ател ми т.е. наименьшей пористостью и меньшей окисл/ эмостьгог обладают образцы, содержащи.е в карборундовом слое, вес„%2 карбид кремни  30,11 эгилснликат j огнеупорна  глина 195 сода 0,24J триполифосфат 0,15, к Е муллитовом г:лое, вес.,%г мулл и т 9 5 , 9 5 f ги дрол i- з ов ан ный э тил

Предлагае ...,„ Т слойГ Глина Карборунд Этилсиликат Триполифосфат натри  Кремкийорганическа  смола 11 слой: 95,95 Муллит Гидроли зованный 4,0 этилсиликат Борна  кислота 0,05 ( по B20j) Кремнийорганическа  смола ОД5 93,9 6,0 0,1

Т а

лица Базовый объект 1,24(сверх 100%) 0,15(сверх 100%) Повшиение количества этилсиликат более 1,0% в карборундовой массе Увеличивает обратное расширение пре совок, поэтому совместно с глиной в качестве св зки целесообразно испол зовать этилсиликат в количестве не более 1,0%. Менее 0,2% этилсиликата действие последнего практически не ;ОЩУТИМО. В качестве св зки муллитовог-о сл прессованных образцов оптимальным  вл етс  совместное использование 6%:гидролизованного этилсиликата с 0,1% (по BjO) борной кислоты. При введении гидролиэованного этилсиликата в количестве более 9% совместно с 0,2% (по В203) массы плохо уплотн ютс  и повышаетс  пористость. Поэтому повышение количества этнлсиликата и борной кислоты выше указанных количеств также :нецелесообразно. -Результаты исследований показыBcUOT , что введение этилсиликата в t качестве св зки совместно с глинистым шликером и борной кислотой соответственно в шихту основного и покрового сло  снижает пористость изделий и окисл емость в сравнении с издели ми из шихты - прототипа и базовым объектом. Издели  из предлагаемой шихты обладают более низкой открытой пористостью и в результате применени  плотного муллитового покровного сло  - меньшей окисл емостью. Применение предлагаемой шихты дл  изготовлени  изделий дает возможность увеличить срок службы огнеупорного карборундового припаса дл  обжига радиокерамики, улучшить качество обжигаемой продукции - устранить темные п тна, образующиес  в результате взаимодействи  с моноокисью и оксидом кремни  из разлагающегос  карборунда.

Claims (2)

1. ОГНЕУПОРНОЕ ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ.

   1. Огнеупорное изделие, включающее основной слой, содержащий карбид кремния и кремнийорганическое соединение, и покрытие, содержащее муллит и кремнийорганическое соединение, о тл и ч ающее с я тем, что, с целью снижения окисляемости, основной слой в качестве кремнийорганического соединения содержит этилсиликат и дополнительно - глину огнеупорную, соду и триполифосфат при следующем соотношении компонентов, мас,%:

   Этилсиликат 0,2-1,0

   Глина огнеупорная 18-20

   Сода 0,20-0,25

   Триполифосфат натрия 0,1-0,15

   Карбид кремния Остальное, а покрытие в качестве кремнийорганического соединения содержит гидролизованный этилсиликат и , но - борную кислоту, при соотношении компонентов, ;

   Гидролизованный этилсиликат Борная кислота (в пересчете на Муллит
2. 2. Способ изготовления ного изделия, включающий смешивание огнеупорного наполнителя со связкой, послойную засыпку материалов основного слоя и покрытия, прессование и обжиг, отличающийся тем, что, с целью снижения окисляемости изделий, карбид кремния вначале увлажняют этилсиликатом, добавляют часть глины и после перемешивания. увлажняют глинистым шликером и вновь перемешивают, а обжиг ведут по следующему режиму:

   дополнительследующем мас.%:

   4-9

   0,05-0,20 Остальное огнеупорскорость подъема температуры в интервале

   60-200°С 6 20 °С/ч 200-500°С. 60 °С/ч 500-1300°С 50 °С/ч 1300-1380°С 15 ®С/ч 1зао-14Ю°с 10 °С/ч

   и после изотермической выдержки в течение 4 ч при конечной температуре проводят охлаждение му режиму:

   1410-1010°С .80

   1010-510°С50

   510-50°Ό20