Огнеупорная масса для разливки металлов
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к изготовлению карбидкремнийсодержащих огнеупоров для разливки металлов. Состав может использоваться для изготовления керамических элементов установок спинингования аморфных и микрокристаллических лент, Огнеупорная масса содержит, мас.%: фосфатная связка 3.- 10; карбид кремни М4,5 - 42,0; корунд 10 - 25; зернистый плавленный кварц фракции 3 мм 27 - 37; сульфидноспиртовая барда 0,5 - 1,0; глина огнеупорная - остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом. В смесительные бегуны загружали карбид кремния и плавленный кварц, увлажняли фосфатной связкой и шликером с добавкой ССБ, вводили смесь глины с корундом и обрабатывали массу в течение 10 мин. Открытая пористость огнеупора 14, 2 - 16,9%, предел прочности при сжатии 88 - 127 Мпа, коэффициент термического расширения 3,52 - 4,54 -106 град 1. Термическая стойкость - более 10 теплосмен. 2 табл. сл С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)э С 04 В 28/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872186/33 (22) 08.10.90 (46) 23.06,92. Бюл, № 23 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро при заводе Горизонт" и Всесоюзный государственный институт научно-исследовательских и проектных работ огнеупорной промышленности (72) Ю.Д. Бондарь, Н.Н. Ершов, Н.А. Фураева, Ю.В. Афанасьев, В,п. Овчаров, Б.М. Кулешов, В.Я. Чеботаренко и 3.Е. Горячева (53) 666.993(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 668923, кл. С 04 В 35/66, 1977.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1209657, кл. С 04 В 28/34, 1984. (54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА ДЛЯ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к изготовлению карбидкремнийсодержащих огнеупоров для разливки металлов. Состав может исИзобретение относится к изготовлению огнеупорных иэделий, предназначенных для разливки металлов, в частности при получении ленты из аморфных или микрокристаллических сплавов.
Известен мертель из кристаллических кварцитов, глины, алюмохромфосфатной связки с добавкой карбида кремния.
Присутствие в составе мертеля кристаллического кварцита не позволяет получить из такой массы термостойких изделий с низким коэффициентом линейного расширения, Связка не обогащена корундом.
Наиболее близким к изобретению является состав огнеупорных материалов, со» Ы 1742261 А1 пользоваться для изготовления керамических элементов установок спинингования аморфных и микрокристаллических лент, Огнеупорная масса содержит, мас,g: фосфатная связка 3 — 10; карбид кремния 14,5—
42,0; корунд 10 — 25; зернистый плавленный кварц фракции 3 мм 27 — 37; сульфидноспиртовая барда 0,5 — 1,0; глина огнеупорная — остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом. В смесительные бегуны загружали карбид кремния и плавленный кварц, увлажняли фосфатной связкой и шликером с добавкой ССБ, вводили смесь глины с корундом и обрабатывали массу в течение 10 мин, Открытая пористость огнеупора 14, 2 — 16,9, предел прочности при сжатии 88 — 127 Мпа, коэффициент термического расширения 3,52 —.
4,54.10 град . Термическая стойкость — бо6 -1 лее 10 теплосмен. 2 табл. держащий, мас. : фосфатная связка 12— 18; электрокорунд 5 — 20; пластификатор 6—
10; тонкомолотый муллит 10 — 30; карбид кремния — остальное, Недостатком огнеупора данного состава является сравнительно низкие термо стойкость, плотность и прочность изделий, высокий коэффициент термического расширения. что ограничивает воэможность применения его в качестве конструкционных материалов при высоких температурах.
Целью изобретения является повышение- предела прочности. при сжатии, термостойкости и снижение пористости и коэффициента термического расширения.
1742261
40 алами, как карбид кремния и корунд, интенсивно дробится. При этом образуется структура, приближающаяся к оптимальному зерновому составу, Такая структура, где зернистая часть представлена карбидом кремния и плавленным кварцем, а связка высокоглиноземистого состава из глины, корунда, ССБ и фосфатного. связующего менее подвержена термическим расширениям .и более термостойка. Введение ССБ улуч50
Поставленная цель достигается тем, что состав содержит дополнительно зернистый плавленый кварц и ССБ при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: фосфатная связка 3 — 10; карбид кремния
14,5 — 42,0; корунд 10 — 35; зернистый плавленый кварц фракции 3 мм 27 — 37; сульфитно-спиртовая барда (ССБ) 0,5 — 1;0; огнеупорная глина — остальное.
Диапазоны концентраций компонентов в шихте выбраны из следующих соображе-. ний: увеличение содержания карбида кремния выше 42% приводит к необходимости уменьшения содержания карбида кремния, выше 42% приводит к необходимости уменьшения содержания керамической связки (глины + корунд), меньше 20% или плавленного кварца меньше 27% приводит к резкому снижению плотности и прочности огнеупора и его термостойкости, т.е. основных качественных показателей огнеупоров для разливки металлов..
Уменьшение содержания карбида кремния меньше 14,5% снижает плотностные характеристики их. Повышение содержания керамической связки (глина + корунд) больше 45 приводит к повышенной усадочности массы, а также из-эа повышенного содержания глины и, соответственно, стеклофаэы, к снижению термических свойств и термостойкости огнеупора, Снижение содержания фосфатной связки и ССБ менее 3,5% неэффективноине позволяет получить высокопрочные изделия в безобжиговом виде. Составы, содержащие более 11% фосфаткой связки и ССБ, в процессе обжига вспучиваются, при этом ухудшаются все качественные показатели.
Улучшение качественных показателей предлагаемого огнеупора по сравнению со свойствами известного огнеупора обусловлено введением плавленного кварца в количестве 27 — 37% в сочетании с карбидом кремния и высокоглиноземистофосфатной связкой с добавкой 0,5 — 1,% ССБ. Повышение плотности и прочности изделий способствует введению в их состав зернистого плавленного кварца, который при прессовании в сочетании с такими твердыми материшает прессуемость массы и, соответственно, качество изделий, . Эффект достигается только при указанном.содержании плавленного кварца. Снижение его ниже 27% или повышение выше
37% сопровождается ухудшением всей гаммы свойств.
Применение плавленного кварца и ССБ в составах керамических материалов известно, но неизвестно применение такого сложного по составу и структуре вещества, сочетающего карбид кремния, плавленный кварц, корунд, глину, фосфатную связку и
ССБ в комплексе, обеспечивающего такие важнейшие для. разливки металлов свойства, как высокие плотность, прочность, термо стой кость и низкий коэффициент термического. расширения. Эти свойства обусловлены введением в состав ССБ фосфатной связки и специальной гранулометрической структурой, а также образованием при сравнительно невысоких температурах алюмо-, силико- и каолинито-фосфатных связок с корундом, кварцем и глиной. При высоких температурах частичное разложение карбида кремния приводит к образованию активного диоксида кремния, который связывает карбид кремния и зерна плавленного кварца, а также реагирует с высокоглиноземистой связкой, образуя муллитовые сростки, Пример . В качестве сырья для изготовления образцов применяют: карбид кремния фракции 0,2 — 0,1 мм, корунд фракции менее 0,063 мм, плавленный кварц фракции 3 — 0 мм, глину огнеупорную ДН-1, концентрат ССБ, муллит фракции менее
0,08 мм.
В качестве фосфатной связки применяют; ортофосфорную кислоту (плотностью
1,6 г/cM ) и алюмохромфосфатную связку (плотностью 1,55 г/см ), Смешение и увлажнение опытных масс производят в лабораторных смесительных бегунах в следующем порядке: загрузка наполнителя (карбид кремния + плавленый кварц), увлажнение ортофосфорной кислотой и шликером с добавкой ССБ, введение смеси глины с корундом и обработка массы в течение 10 мин, Влажность масс в пределах 3 — 6%.
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 обжигают при 1400ОС в засыпке коксиком с выдержкой 4 ч, 1742261
Таблица 1
Продолжение табл. 1 Выход за границы диапазона предлагаемых пределов, По указанной технологии изготовлены образцы трех составов с применением в качестве фосфатной связки ортофосфорной кислоты (составы 1 — 3) и трех составов с применением в качестве фосфатной связки — алюмохромфосфатной связки (составы 4 — 6), а также четыре массы с выходом за границы диапазонов предлагаемых пределов: две (7 и 8) для масс с ортофосфорной кислотой и две (9 и 10) для масс с алюмохромфосфатной связкой.
Составы масс и свойства образцов иэ них приведены в табл, 1 и 2, Испытания проведены по единой методике на одинаковом количестве образцов (среднее из трех определений).
Определяют. открытую пористость, предел прочности при сжатии, термическую стойкость и коэффициент термического расширения.
В результате сравнительных испытаний установлено, что образцы. предлагаемого состава (1 — 6) отличаются от известных образцов (11) более высокими показателями предела прочности при сжатии в 1,5 — 1,8 раза и термостойкости, а также меньшей в
1,5 — 1,8 раза пористостью и коэффициентом термического расширения меньше в 1,5 — 1,7 раза. Указанные преимущества справедливы как при беэобжиговом варианте технологии, так и после обжига при 1400 С.
5 Выход за границы диапазона предлагаемых пределов компонентов вызывает ухудшение качественных показателей об-. разцов.
10 Формула изобретения
Огнеупорная масса для разливки металлов, включающая фосфатную связку, карбид кремния, корунд, огнеупорную глину, отличающаяся тем, что, с целью
15 повышения предела прочности при сжатии и термастойкости, снижения пористости и коэффициента термического расширения, она содержит дополнительно зернистый плавленный кварц фракции а<. 3 мм и суль20 фитно-спиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас,g: фосфатная связка 3 — 10; карбид кремния 14,5 — 42,0; корунд 10 — 25; зернистый плавленный кварц фракции < 3 мм 27 — 37; сульфитно25 спиртовая барда 0,5 — 1,0; огнеупорная глина — остальное, 1742261
Таблица 2
Открытая пористость, Предел прочности при сжатии, МПа
Состав массы
Коэффициент термического расширения 1 град
Термическая стойкость, теплосмен, до появления трещин безобжиговая техно логия после обжига при
1400 С безобжиговая технология после обжига при
14000 С
20,9
76,0
18,3
58,0
5,80
Составитель О. Моторина
Редактор Н. Рогулич Техред М.Моргентал Корректор В, Гирняк
Заказ 2258 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101
Предлагаемый
2
4
6
8
Известный f1
11,1
11,7
11,0
10,1
10,0
10,8
14,3
12,0
16,1
12,5
15,5
15,5
14,2
16,9
16,5
14,9
15,0
17;2
16,5
18,0
110,0
92,0
75,0
87,0
98,0
85,0
68,0
70,0
62,0
73,0
115,0
127,0
98,0
112,0
143,0
88.0
70.0
56,0
65,0
70;0
3,52
4,0
4,16
3,63
3,95
4,54
3,48
4,58
3,42
4,80
Более 10
Более 10
Более 10
Более 10
Более 10
Более 10
7