SU1742260A1 - Огнеупорна масса - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к изготовлению графитсодержащих огнеупоров дл  разливки металлов. Состав может примен тьс  дл  изготовлени  керамических элементов установок спининговани  аморфных и микрокристаллических лент, шиберных затворов и др. огнеупоров. Огнеупорна  масса содержит, мас.%: фосфатна  св зка 3 - 7; графит 10 - 25; корунд 15-20; плавленный кварц 14 - 33; карбид кремни  7 - 20; огнеупорна  глина - остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом. В смесительные бегуны загружают наполнитель (карбид кремни  + плавленный кварц), увлажн ют ортофосфорной кислотой и шликером, ввод т смесь глины с корундом и графитом и обрабатывают массу в течение 10 мин. Термостойкость массы - 15 теплосмен, степень выгорани  графита после обжига при 1500°С 28%. 2 табл. сл С

Description

Изобретение относитс  к изготовлению огнеупорных изделий, предназначенных дл  разливки металлов, в частности, при получении ленты из аморфных и микрокристаллических сплавов, дл  изготовлени  шиберных затворов и т.д.

Известны массы графитошамотного состава , содержащие корунд и фосфатную св зку . Однако повышенное (за счет шамота) содержание стеклофазы обуславливает недостаточно высокие термические свойства огнеупоров,, в частности температуру деформации под нагрузкой (в первом случае) и термостойкость, а также сравнительно высокий коэффициент термического расширени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  графитсодержащий состав, содержащий , мае. % (в пересчете на состав без воды): цирконовый концентрат П - 16,4; корунд 16,3 - 22; графит 16,3 - 22; огнеупорна  глина 16,4 - 22; ортофосфорна  кислота 0,9 - 2,2; кварцит 39,1 - 15,4.

Недостатками безобжигового огнеупо- ра данного состава  вл ютс  недостаточно высокие термостойкость, температуры деформации под нагрузкой и сравнительно высока  окисл емость графита. Деформируемость при более низких температурах объ сн етс  жидкой фазой св зки тройного состава SI02 - АЬОз - ZrOa, т.е. ее более низкоэвтектическим состо нием. Примене2

ГО

ю о о

ние кремнеземистого компонента в виде кварцита вызывает за счет его полиморфных превращений рост материала при нагревании, при этом снижаетс  термостойкость огнеупора и за счет нарушени  микроструктуры черепка увеличение степени выгорани  графита. Состав массы не обеспечивает получени  огнеупора с низким коэффициентом термического расширени .

Целью изобретени   вл етс  повышение термостойкости, температур деформации под нагрузкой и снижение окисл емости углерода. Дл  достижени  указанной цели огнеупорна  масса содержит, мае. %: фосфатна  св зка 3 - 7; графит 10 - 25; корунд 15 - 26; карбид кремни  7 - 20; плавленный кварц 14 - 33; огнеупорна  глина - остальное.

В составе предусматриваетс  введение таких высокотермостойких материалов как плавленный кварц и карбид кремни , которые в сочетании с графитсодержащей составл ющей массы, образуют термостойкий огнеупор.

Повышение температур деформации под нагрузкой обусловлено введением в состав массы карбида кремни , повышающего жесткость огнеупорного каркаса, при этом повышаетс  концентраци  корунда в мелкозернистой части массы алюм.осиликатного состава.

Низка  окисл емость углерода в предлагаемом составе обеспечиваетс  применением достаточно высокого содержани  глины (15 - 25%), обволакивающей (в сочетании с корундом) высокоглиноземистой св зкой графит, при этом объемопосто нство наполнител  (карбида кремни  и плавленного кварца) при нагревании не нарушают сплошность структуры, а присутствие карбида кремни  создает в процессе нагревани  восстановительную атмосферу, преп тствующую выгоранию графита.

Диапазоны концентраций компонентов в массе выбраны из следующих соображений: снижение содержани , графита менее 10% резко снизит шлако-металлоустойчи- вость огнеупора. Повышенное содержание графита (более 25%) ослабл ет структуру материала и его прочностные характеристики . Снижают прочностные характеристики, недостаточное содержание глины (менее 15%) и корунда (менее 15%), а также фосфатной св зи (не менее 3%), при этом недостаточное содержание глины и корунда способствует повышенному выгоранию графита . Чрезмерно высокое содержание св зки - глины (более 25%), корунда (более 26%), и фосфатной св зки (более 7%) вызывает

повышенную усадку массы, при этом нарушаетс  сплошность массы и соответственно повышаетс  степень выгорани  графита. Снижение содержани  карбида кремни 

(менее 7%) и плавленного кварца (менее 14%) затрудн ет получение плотных изделий из-за недостаточности заполнител , при этом наблюдаетс  перепрессовка изделий . Чрезмерно высокое содержание напол0 нител  (более 53%), в том числе карбида кремни  (более 20%) и плавленного кварца (более 33%), даже при невысоком содержании (10%) графита приводит к низкому(37%) содержанию комплексной св зки и, соот5 ветственно, недостаточному обволакиванию графита св зкой, а также низким прочностным характеристикам.

Улучшение качественных показателей предлагаемого огнеупора по сравнению со

0 свойствами известного огнеупора обусловлено введением карбида кремни  в , количестве 7 - 20%, который в сочетании с корундом образует жесткий высокотемпературный каркас, снижающий деформируе5 мость огнеупора при высоких температурах, а также создает восстановительную атмосферу , преп тствующую выгоранию графита. Введение в качестве кремнеземистого материала плавленного кварца в количестве 140 33% способствует в сочетании с карбидк- ремневой составл ющей безусадочности и объемопосто нству материала и соответственно высокой термостойкости огнеупора. Применение карбида кремни  и плав5 ленного кварца в составах огнеупорных масс известно, но неизвестно применение такого сложного графитсодержащего материала , сочетающего графит, глину, корунд, фосфатную св зку, карбид кремни  и

0 плавленный кварц в комплексе, обеспечивающего такие важнейшие дл  разливки металлов свойства как высокие термостойкость , температуры деформации под нагрузкой и сравнительно низка  степень

5 выгорани  углерода.

П р и м е р . В качестве сырь  дл  изготовлени  образцов примен ют: карбид кремни  (фракции 0,2 - 0,1 мм), корунд фракции менее 0,063 мм, плавленый кварц фрак0 ции 2 - 1 мм, глину огнеупорную ДН-1, графит тигельный, цирконовый концентрат КЦП, ортофосфорную кислоту плотностью 1,6 г/см и кварцит.

Смешение и увлажнение опытных масс

5 производ т в лабораторных смесительных бегунах в следующем пор дке: загрузка наполнител  (карбид кремни  + плавленный кварц), увлажнение ортофосфорной кислотой и шликером, введение смеси глины с корундом и графитом и обработка массы в

течение 10 мин. Влажность масс в пределах 5-8%.

Прессуют образцы на лабораторном гидравлическом прессе при удельном давлении 50 МПа.

Сушат образцы при 120°С до остаточной влажности не более 1 % с последующей термообработкой в электропечи при 520°С с выдержкой при конечной температуре 4 ч. Часть образцов от каждого из составов, предназначенных дл  определени  температур деформации под нагрузкой, обжигают при 1400°С в засыпке коксиком с выдержкой 4 ч.

По указанной технологии изготовлены образцы трех составов с применением в качестве фосфатной св зки ортофосфорной кислоты (составы 1 - 3) и трех составов с применением в качестве св зки алюмох- ромфосфатной св зки (4 - 6), а также четыре массы с выходом за границы диапазонов предлагаемых пределов: (7 и 8) - дл  масс с ортофосфорной кислотой и 9 и 10 -дл  масс с алюмохромфосфатной св зкой.

Составы масс и свойства образцов из них приведены в табл. 1 и 2.

Испытани  проведены по единой методике на одинаковом дл  каждого определени  количестве образцов. Температуры деформации под нагрузкой по одному образцу , термостойкость и степень выгорани  графита - среднее из трех определений.

Определ ют термическую стойкость и деформацию под нагрузкой при высоких температурах. Степень выгорани  определ ют отношением количества выгоревшего после обжига при 1500°С (выдержка 4 ч) графита к содержанию его до обжига.

5

10

5 0

5

0

5

0

В результате сравнительных испытаний установлено, что образцы предлагаемого состава (1 - 6) отличаютс  от известных образцов (11) более высокими показател ми термостойкости, температур деформации под нагрузкой и низкой степенью выгорани  углерода. Применение фосфатной св зки позвол ет изготавливать издели  по безобжиговой технологии (термообработка при 520°С).

Выход за границы диапазона предлагаемых пределов компонентов вызывает ухудшение качественных показателей образцов. Так, составы 7 и 9 имеют хорошую термостойкость , но более низкие температуры деформации под нагрузкой и высокую степень выгорани  углерода. Составы 8 и 10 по всем показател м не имеют преимуществ.

Предлагаемый состав массы пригоден дл  изготовлени  прессованных сопел дл  спининговани  аморфных сплавов, вместо дорогосто щих, трудоемких в изготовлении шликернолитых сопел из плавленного кварца , примен ющихс  в насто щее врем .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Огнеупорна  масса, включающа  фосфатную св зку, графит, огнеупорную глину , корунд и кремнеземистый компонент, отличающа с  тем. что, с целью повышени  термостойкости, температур деформации под нагрузкой и снижени  окис- л емости углерода, она содержит в качестве кремнеземистого компонента плавленный кварц и дополнительно карбид кремни  при следующем соотношении компонентов, мас.%: фосфатна  св зка 3 - 7; графит 10 - 25; корунд 15 - 26; плавленный кварц 14 - 33; карбид кремни  7 - 20; огнеупорна  глина - остальное.

   Таблица 1

   Выход за границы диапазона предлагаемых пределов.

   Таблица 2