Огнеупорный материал и способ его получения

Огнеупорный материал и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

t =.. » б блие е, .:.; с.

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»68848l

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.05,78 (21) 2619100/29-33 с арисоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.09.79. Бюллетень № 36 (45) Дата опубликования описания 01.10.79 (51) М.Кл С 04 В 35/10

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 666.763.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. И. Высоцкий и И. Я. Гузман

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева (71) Заявитель (54) ОГНЕУПОРНЪ|й МАТЕРИАЛ

И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Окись кальция

Окись магния

0,3 — 0,4

0,2 — 0,3

5,5

Окись алюминия

Карбид кремния

Окись кремния

Окись железа

55 — 57

21 — 23

19 — 21

0,7 — 0,8

Изобретение относится к области изготовления огнеупорных материалов, содержащих окись алюминия (корунд) в качестве основы и карбид кремния в качестве связки, с примесью кремния и работающих в условиях резких перепадов температур.

Известны огнеупорные материалы на основе нитрида кремния, карбида кремния, окиси алюминия, окиси титана (1), а также материал, содержащий в основном окись алюминия и карбид кремния и в малых количествах каменноугольную смолу, графит, ферросилиций или нитрид железа и кремний, а также алюмофосфатную связку (2).

Известны способы изготовления подобных материалов, заключающиеся в смешении исходных компонентов шихты с добавлением технологической связки с последующим оформлением образцов прессованием, их сушкой и обжигом (3).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является огнеупорный материал, который содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %:

Материал данного состава оформляют прессованием, затем сушат и обжигают прп максимальной температуре 1370 — 1380 С с выдержкой при этой температуре 6 — 8 ч, Этот материал имеет следующие характеристики:

Пористость (По), % 22,7 — 23,3

Объемная масса (у), г/слР 2,32 — 2,45%

Предел прочности при сжатии (o. „.„, .), кгс/слР 700 — 800

Терм остойкость от 1000 С (водяные теплосмены) )25

Коэффициент термического расширения KTP (а), 10- 1/град

Коэффициент теплопроводности ®, Вт/и град 7,8 — 9,16

Материал, описанный и содержащий алюмосиликатную связку, имеет большую по25 ристость, малую объемную массу, низкую теплопроводность, невысокую прочность вследствие этого заниженную термостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения огнеупорного материала по

08348) Смесь, вес, оо

2 3 ((омпопенты (Окись ал;омиппя j 80

Нефтяной кокс .О

85 I 90

15 10

Окись алюминия

Карбид кремния

Кремний б5 — 75

20 — 32

3 — 5

Таблица 2

Теплопроводность

Лт/л- .

ОС

Термостойкость, 1300 "С вода

Состав, вес.

КТР, 10" град.

Прочность, кг с/с.и-

Смесь

По, о

А1„0

SiC

4,9

5,5

7,2

32

26

17о5

41,2

41,7

39,5

3,54

3,61

3,70

9,1

9,0

7,0

5 технической сущности и достигаемым результатам является способ получения «самосвязанного» карбида кремния (4), который включает смешение исходных компонентов, их формование, сушку и обжиг при темпе- 5 ратуре Ii550 — 1600 С в вакууме 5 . 10 им рт. ст. в парах кремния или его соединений.

К недостаткам этого спосооа относятся 10 высокая температура обжига и oo>êèã в парах кремния или его соединений, так как образование вторичного карбида кремния на поверхности образца затягивает поры и ме,пает проникновению паров кремния внутрь материала.

Целью изобретения является позышсннс объемной массы, прочности, теплопоовод1 ности, термостойкости и снижение темперагуры обжига.

Поставленная цель достигается тем, что огнеупорный материал, включающий окись алюминия и карбид кремния, дополнительно 25 содер>кит кремний при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Огнеупорный материал данного состава получают способом, включающим смешение исходных компонентов, прессование, сушку и обжиг, по которому смешивают окись алюминия и углеродсодержащий компонент, а обжиг проводят в две стадии: термообработка заготовки в засыпке кремния при температуре 1420 — 1430 С в вакууме до завер- 40 шения ее пропитки кремнием и спекание при температуре 1450 †14 С в вакууме в течение 10 — 30 иин.

Пример ы. Для получения огнеупорно- 45 го материала приготавливают три смеси

Как видно из п риведенных в табл. 2 данных,,полученные значения объемной массы, прочности, теплопроводности и термостойкости образцов из заявляемого материала 50 превышают те же величины, полученные из образцов известного состава. компонентов составов, приведенных в табл. 1.

Таблица 1

В каждую смесь добавляют технологическую связку: 5%-ный раствор поливинилового спирта. Из полученных смесей прессуют образцы, которые сушат и обжигают в высокотемпературной вакуумной печи в засыпке из кремния по следующему режиму, в вакууме 0,1 — 0.,2 лл рт. ст.: до 900 С со скоростью бО С/лин до 1420 С со скоростью 35 С/лин ,при 1420 — 1430 С выдер>кка 10—

15 лии, затем подъем до 1450 — 14бО С в течение 10 мин и выдержка 10 — 30 мин при этой температуре. Охлаждение в печи в течение 1 ч.

При обжиге пористая заготовка пропитывается расплавом кремния. В результате химического взаимодействия в теле материала между углеродом нефтяного кокса и жидки.:i кремнием проходит синтез карбида кремния. Улучшение структуры происходит за счет того, что вокруг зерен окиси алюминия нри конечной температуре обжига образ,ется оболочка из поликристаллического P SiC.

При охлаждении между зерном окиси алюминия и оболочкой из карбида кремния образуется микрозазор вследствие разности коэффициентов термического расширения, Кроме того, вокруг зерен окиси алюминия образуется сплошной каркас из карбида кремния, который имеет хорошие теплофизические свойства, способствует увеличению прочности, уменьшению пористости.

Полученные материалы имеют составы и свойства, приведенные в табл. 2.

Формула изобретения

1. Огнеупорный материал, включающий окись алюминия и карбид кремния, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения объемной массы, прочности, теплопровод688481

65 — 75

20 — 32

3 — 5

Окись алюминия

Карбид кремния

Кремний

Составитель P. Прахова

Техред Н. Строганова

Корректор С. Файн

Редактор Т. Пилипенко

Заказ 862/1069 Изд. № 543 Тираж 706 Подписное

НПО«Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» ности, термостойкости и снижения температуры обжига, он дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, вес. :

2. Способ получения огнеупорного материала по п. 1, включающий смешение исходных компонентов, прессование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что смешивают окись алюминия и углеродсодержащий компонент, а обжиг проводят в две стадии: термообработка заготовки в засыпке кремния при температуре 1420 — !430 С в вакууме до завершения ее пропитки кремнием и спекание при температуре 1450 — 1460 С в вакууме в течение 10 — 30 нин.

Источники информапии, принятые во внимание прп экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 1959191, кл С 04 В 35/18, 1975.

10 2. Патент Японии № 31758, кл. II 20 F 22, 1976.

3. Кайнарский И, С. и Дегтярева Э. В.

Карборундовые огнеупоры. М., «. 11еталлургия», 1963, с. 93.

15 4. Патент Англии № 866813, кл. С 1 1, 1961.