Высокотемпературная клеевая композиция

Высокотемпературная клеевая композиция

Реферат

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к составам высокотемпературной клеевой композиции, которая может быть использована для соединения огнеупорных изделий, в том числе углеродсодержащих, при выполнении кладки футеровки металлургических агрегатов.

Известен уплотнительный огнеупорный материал состава, мас.%: шамот 65-84, жидкая фенолформальдегидная смола 15-30, асбест 1-5 (А.с. СССР 1004311, МКИ С 04 В 33/22).

Недостатком данного материала является низкая огнеупорность, связанная с использованием в качестве наполнителя шамота, и высокая вязкость при низких температурах, что затрудняет его использование в холодное время года.

Известен цемент, который изготавливают из смеси, содержащей, мас.%: плавленый кремнезем 0,05-10,0, кремний 5,0-20,0, углеродное вещество 30,0-40,0, фенольная смола новолачного типа с отвердителем 40-60 (заявка №56-125278, МКИ С 04 В 35/66, Япония).

Смесь пластифицируют растительным маслом (0,5-0,8 мас.ч. на 1 ч. порошка цемента). Масло улетучивается перед началом карбонизации фенольной смолы в огнеупорном цементе. Огнеупорный цемент применяют как клеевую композицию для углеродсодержащих кирпичей при выполнении футеровки печей металлургических агрегатов.

Недостатком данного цемента является использование в составе смеси плавленого кремнезема и низкая металлоустойчивость в контакте с расплавом стали. Такой цемент не предназначен для использования при выполнении огнеупорной футеровки основного химического состава.

Известен мертель, рекомендуемый для применения в строительстве футеровки из периклазоуглеродистых изделий, мертель изготавливают на фенольной смоле, содержит мас.%: MgO - 91, SiO₂ - 2, чешуйчатый графит - 2 (Применение мертелей на смоляной связке для кирпичей системы MgO-C /Nakatanii Fumioo //Тайкабуцу=Refractories/ - 1988. - 40, №10. - С.594. - Япония).

Недостатком данного мертеля является низкая высокотемпературная прочность и низкая стойкость к окислению шва, значительное повышение вязкости при снижении температуры, что не позволяет использовать его в холодное время года.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по составу и технической сущности является мертель (ЕР 0758632, кл. С 04 В 35/66), который включает огнеупорный наполнитель, пек, углеродные волокна, силикат натрия и добавки.

Недостатком данного мертеля является то, что в качестве добавки используется легкоплавкий силикат натрия (sodium silicate), что приводит к значительному снижению огнеупорности мертеля.

Задачей изобретения является повышение высокотемпературной прочности, повышение стойкости к окислению шва, улучшение технологических свойств клеевой композиции.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый состав высокотемпературной клеевой композиции включает тонкомолотый огнеупорный наполнитель, углеродсодержащий материал, содержит в качестве связующего порошкообразное фенольное связующее новолачного типа с отвердителем, которое имеет молекулярный вес не более 2000, а в качестве растворителя - этиленгликоль при следующем соотношении, мас.%:

тонкомолотый огнеупорный наполнитель	основа
углеродсодержащий материал	1,0-10,0
указанное порошкообразное фенольное связующее	5,0-15,0
этиленгликоль (сверх 100% шихты)	15,0-21,2

Для повышения служебных характеристик, указанных в изобретении, в состав дополнительно могут быть введены, мас.%:

органический и/или неорганический
микроармирующий волокнистый наполнитель	0,1-5,0
карбид и/или нитрид бора	0,1-5,0
пек	0,5-10,0

Для сравнения показателей свойств высокотемпературной клеевой композиции и мертеля по прототипу их готовили следующим образом.

Пример

Клеевую композицию по изобретению (см. таблицу) и мертель по прототипу готовили путем перемешивания исходных компонентов шихты до однородной консистенции в Z-образном смесителе в пропорциях, указанных в формуле предлагаемого изобретения.

Для определения предела прочности на сдвиг при комнатной температуре изготавливали периклазоуглеродистые подложки, склеивали их, затем термообрабатывали при 200°С.

Для оценки подвижности раствора композиции и мертеля при низких температурах их наносили на углеродсодержащие огнеупорные изделия шпателем при температуре подложки и мертеля (композиции) -5°С. При получении ровного слоя и хорошей смачиваемости поверхности изделий подвижность оценивали как хорошую, при плохой смачиваемости и свертывании мертеля (композиции) подвижность оценивали как неудовлетворительную.

ТаблицаСостав шихт
№п/п	Наименование компонентов шихты и физико-механические свойства	Состав, мас.%	Прототип
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	Спеченный периклаз, мас.%	94	75	-	-	-	-	-	-	93,5	65	93,9	70	93,9	70	-
2	Плавленый периклаз, мас.%	-	-	94	75	93,5	70	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3	Алюмомагниевая шпинель, мас.%	-	-	-	-	-	-	93,9	70	-	-	-	-	-	-	-
4	Глинозем	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	95
5	Глина	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5
6	Углеродистая фибра (св. 100% шихты)															0,06
7	Силикат натрия (св. 100% шихты)															2,5
8	Графит	1	10	1	10	1	10	1	10	1	10	1	10	1	10	-
9	Связующее фенольное порошкообразное	5	15	5	15	5	15	5	15	5	15	5	15	5	15
10	Карбид бора	-	-	-	-	0,1	5	-	-	-	-	0,05	2,5	-	-	-
11	Нитрид бора	-	-	-	-	-	-	0,1	5	-	-	0,05	2,5	-	-	-
12	Этиленгликоль (св. 100% шихты)	21,2	15	21,2	15	21,2	15	21,2	15	21,2	15	21,2	15	21,2	15
13	Пек	-	-	-	-	-	-	-	-	0,5	10	-	-	-	-	6
14	Муллитокремнеземистое волокно													0,1	5
15	Предел прочности на сдвиг при комнатной температуре, Н/мм2*	2,8	3,07	3,0	4,1	3,2	4,2	3,2	4,2	2,5	3,0	3,5	4,5	3,3	4,3	0,8
16	Предел прочности на сдвиг при комнатной температуре после термообработки в воздушной среде при 800°С, Н/мм2**	0,45	0,5	0,55	0,6	2,2	3,0	2,2	3,0	2,2	3,1	2,3	3,1	2,0	3,1	0,4
17	Подвижность раствора при(-5)°С***	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«+»	«-»
* Образцы соединенных изделий предварительно термообрабатывали в воздушной среде при 200°С в течение 2 часов.** Образцы соединенных изделий предварительно термообрабатывали в воздушной среде при 200°С, а затем при 800°С в течение 2 часов.*** «+» хорошо наносится на углеродсодержащие изделия при температуре -5°С и ниже, «-» плохо наносится на углеродсодержащие изделия при температуре -5°С.

Из таблицы видно, что клеевая композиция имеет высокую прочность при сдвиге и хорошую подвижность при низких температурах, что является определяющим фактором при использовании композиции в холодное время года. Мертель по прототипу разрушается при испытании шва на сдвиг при 800°С и имеет неудовлетворительную подвижность при низких температурах, что не позволяет использовать его в холодное время года.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает существенной новизной, полезностью и технически осуществимо.

1. Состав высокотемпературной клеевой композиции, включающий тонкомолотый огнеупорный наполнитель, углеродсодержащий материал, фенольное связующее, отличающийся тем, что в качестве связующего используют связующее фенольное порошкообразное, а в качестве растворителя - этиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тонкомолотый огнеупорный наполнитель	Основа
Углеродсодержащий материал	1,0-10,0
Порошкообразное фенольное связующее	5,0-15,0
Этиленгликоль (сверх 100% шихты)	15-21,2

2. Состав высокотемпературной клеевой композиции по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит карбид и/или нитрид бора в количестве 0,1-5 мас.%.

3. Состав высокотемпературной клеевой композиции по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит органический и/или неорганический микроармирующий волокнистый наполнитель в количестве 0,1-5 мас.%.

4. Состав высокотемпературной клеевой композиции по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит пек в количестве 0,5-10 мас.%.