Способ изготовления огнеупорных изделий для очистки расплавленного металла

Способ изготовления огнеупорных изделий для очистки расплавленного металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк

Соцкапкстнческнх

Респубпкк (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 22 09.80 (2>) 2s857e2/2g-зз (51) М.Кп. с присоединением заявки ¹

С 04 В 21/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (И) УДК 666. 7-127 ;088.8) Опублкковано 23 08 82 Бюллетень ¹31

Дата опубликования описания 23 08 82 а, В. C.×óëêîâ, (72) Авторы изобретения

С.A.Ñoëoâüåâà, Б.И.Бондарев, Л.Г.Сусло

И.В.Швецов, A.È. Батурин, Л.M.Êoôìàí тВт. С йИ@ЯЩ 9

1м

ГЕХЙВЧВСКЛЯ

ЬИЬЛФФТЕКЛ (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗЛЕЛИЙ

ДЛЯ ОЧИСТКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к получению огнеупорных фильтрующих керамических жестких изделий, предназначенных для фильтрации металлических расплавов от различного рода примесей, и может использоваться при очистке реакционных расплавов металла, в частности расплавов алюминия.

Известен способ изготовления огнеупорных фильтрующих иэделий, основанный на спекании зернистого огнеупорного наполнителя с введением добавок и связующих компонентов. Добавки, предварительно смешанные или сплавленные, перемешивают с жидкими связующими компонентами, а затем полученную пастообраэную массу перемешивают с фракционированным огнеупорным наполнителем. Иэ смеси формуют иэделия одним из методов полусухого прессования, затем их сушат и обжигают (1).

Недостатком указанного способа является то, что пастообразная смесь связующего агента и добавок неравномерно распределяется (даже в течение длительного перемешивания) между твердыми частицами наполнителя из-за чего проницаемость в разных частях иэделия различна.и разброс по размеру пор от оптимального значения

150 мкм и более составляет +50 мкм.

Крупнопористые фильтры, полученные указанным способом, имеют незначительную механическую прочность.60 кг/см2-.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ изготовления огнеупорных изделий для очистки расплавленного металла, включающий смешение огнеупорного наполнителя фракции 8,165-2,8 мм с органическим связующим и легкоплавким компонентом предварительно сплавленным иэ шихты, содержащей

15-80Ъ окиси бора, 5-80% окиси калькия и 2-60Ъ окиси алюминия, формова— ние, сушку и обжиг при температуре немного большей температуры расплавления стеклопорошка $ 2) .

Однако известный порядок смешения компонентов сырьевой смеси не позволяет получить высокопрочные фильтры с равномерным распределением пор в материале. Это не дает возможности вести процесс фильтрации металла под высоким давлением, затрудняет транспортировку и монтаж изделий, допускает проскок частиц загрязнений через фильтр, вследствие наличия пор разной величины. Способ нетехнологичен и труден для серийного выпуска, 952811

1,3-3,5

Кроме того в качестве связующего используют магнийфосфат или алюмохромфосфат или растворимый силикат натрия или калия.

При перемешивании сухих порошков мелкого — бората кальция и крупного огнеупорного наполнителя происходит 60 равномерное перераспределение частиц, затем на их увлажненную жидкотекучей связкой поверхность тонким слоем прилипает порошок окиси алюминия, добавляемый в массу, 65 так как сначала необходимо сплавить из исходных компонентов стекло, из« мельчить полученное стекло до. прохождения стекла через сито 300 меш (0,05 мм) .

Изделия, полученные известным 5 способом, имеют при использовании огнеупорного наполнителя с преобладающей фракцией зерна 1,0 мм следующие физико-механические свойства

Предел механической проч- 1О ности при сжатии, МПа 3,5

Объемный вес. г/смз 1,94

HopHcTocTb открытая, % 25,80

Коэффициент воздухопроницаемости одного изде- 15 лия (по высоте), Э« м Т ч ° мм водн . ст.

Разрез пор преобладающий, мкм 200 20

Разброс по порам от оптимального значения на одном изделии мкм +50

Водостойкость, % 96

Кислотостойкость, % 94,8

Щелочестойкостьz % 90,4 и не разрушаются в расплавах металла, в частности алюминия.

Целью изобретения является повышение механической прочности изделий и обеспечение равномерного распределения пор в объеме иэделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления . огнеупорных изделий для очистки рас- 35 плавленного металла, включающему смешение фракционированного огнеупор1 ного наполнителя, связующего и легкоплавкого компонента, формование, сушку и обжиг, в качестве легкоплав- 40 кого компонента используют технический борат кальция в количестве 516 вес.%, который смешивают с огнеупорным наполнителем, после чего в смесь вводят связующее и полученную 45 массу перемешивают 5-10 мин с 3

7 вес.% тонкодисперсной окиси алюминия.

Причем используют технический бо„рат кальция с размером частиц 0,06 0,5 мм, а окись алюминия с размером частиц 0,001-0,5 мм.

В связи с равномерным распределением добавок между частицами наполнитвля,обраэуется равномерная по всесу объему материала пористость. Равномерное распределение пор материала характеризуется изменением коэффициента проницаемости по высоте изделия и отклонениями от оптимального значения размера пор.

При такой последовательности смешения сырьевой смеси увеличивается сцепление расплава, образовавшегося непосредственно при обжиге изделия, с зернами наполнителя, так как низкоплавкие соединения бора и кальция, будучи предварительно не превращенные в стекло, активно взаимодействуют не,только с окисью алюминия, но и с крупным зерном наполнителя. В результате этого возрастает адгезия расплавленных в обжиге добавок к зернам наполнителя, а следовательно, увеличивается механическая прочность изделия.

Использование в качестве связующего агента растворимых силикатов натрия или калия, алюмохромфосфата, магнийфосфата в количестве 3-7% от веса неорганического наполнителя позволяет обжигать изделия без засыпки.

Предлагаемым способом изготовляют изделия любых форм и конфигураций.

Пример 1. Огнеупорный наполнитель: бурый злектрокорунд фракции

-1+0,80 мм смешивают с порошком технического бората кальция с размером частиц 0,06-0,2 мм (СаО ° В Оз- 2Н О), полученную сухую смесь увлажняют растворимым cHJIHKBToM натрия и затем 5 мин перемешивают с тонкодисперсным корундовым материалом (разрмер частиц (0,06 мм), содержащим Al. O в количестве 92%. Состав массы,%: фракционированный электрокорунд 90,. борат кальция 5, тонкодисперсный корунд 5, растворимый силикат натрия 4 (сверх 1 00%).Из полусухой массы формуют плиты размером 330х330х20мм, которые сушат при 100 С 1 ч и обжио гают при 1050 С с выдержкой при этой температуре 2 ч. Скорость подъема температуры была 100 C/÷.

Пример 2..Корундовый огнеупорный наполнитель (отходы высокоглиноземистого кирпича) с размером частиц — 3+0,5 мм смешивают с техническим боратом кальция, размер частиц которого 0,2-0,3 мм, затем увлажняют

В растворимым силикатом калия и перемешивают в течение 10 мин с микропорошком окиси алюминия. Из массы соста- ва,%: корундовый наполнитель 80 (фр. -3+0,5 мм), технический борат кальция 16, растворимый силикат калия, плотностью 1,34 r/ñì 5 сверх 100% и окись алюминия 4 формуют плиты размером 330х330х20 им, которые сушат

952831 этой температуре 3 ч. Скорость подъема температуры до оптимальной

1.00 С/ч .

Свойства полученных изделий и известных сведены в таблицу.

При сравнении свойств изделий, из-. готовленных по предлагаемому способу и известному видно, что в результате использования изобретения повышается в 3 раза механическая прочность, уменьшается разброс по размеру пор от +50 до +20 и разброс по высоте трубы величины коэффициента воздухопроницаемости с +1,10 до

+О, 20 месм

15 м ч . мм води.ст. что говорит об увеличении равномерности распределения пор в материале.

Опытное опробование изделий, полученных по предлагаемому способу, 20 проводят в расплавах алюминиевых сплавов при 700-750 С. Повышенная прочность предлагаемых фильтров позволяет использовать их при высоких гидростатических давлениях металла, 5 что положительно сказывается на тех" нологический процесс, увепичивая производительность фильтра и срок его действия до засорения. Однородная пористость и небольшой разброс по

Зй порам предотвращают проскок частиц загрязнений через фильтр, что обеспечивает значительное увеличение чистоты профильтрованного металла.

Характеристики получаемых изделий

Состав по при

Воздухопроницаемость м. см

Открытая Размер пористость, пор, мкм ф

Объемный вес,г/см

Предел прочности при сжатии, МПа мерам 2 м - ч мм Водн, cT °

Образцы в виде труб плит

280+20

280+20

260+20

150+20

49,0

30,0

28,0

2,01

1,97

3,6

26,0

32,0

1,96

1,92

20

Извест1,3-3,5

25,8 200+50

1,94

3,5 ный

Формула изобретения

1. Способ изготовления огнеупорных изделий для очистки расплавленного металла, включающий смешение 69 фракционного огнеупорного наполнителя, связующего и легкоплавкого компонента, формование, сушку и обжиг, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения механической прочпри 100 С и обжигают без засыпки в горнах при 1050 С при скорости подъема температуры до оптимальной 100 С/ч и выдержке 2 ч.

Пример 3. Белый электроплавленный корунд с размером частиц -1,5+

+1,0 мм смешивают с техническим боратом кальция (размер частиц 0,30

0,40 мм), смачивают алюмохромфосфат-. ным связующим агентом и перемешивают в течение 8 мин с корундовым материалом (раэмер частиц менее 0,5 мм).

Из массы состава, Ъ: наполнитель 92, борат кальция 5, тонкодисперсный корунд 3, алюмохром<:осфатная связка

3 сверх 100%, формуют трубы размером

115х85х430 мм, которые сушат в течение 4 ч при 300 С и обжигают без засыпки при 1350 С с выдержкой при этой температуре 5 ч. Скорость подъема температуры была 100 С/ч.

Пример 4. Муллитовый огнеупорный наполнитель с размером частиц -0,8+0,5 мм в количестве 85% смешивают с 8Ъ бората кальция (размер частиц 0,4-0,5 мм),эатем смачивают магнийфосфатным связующим и в течение 5 мин перемешивают с 7Ъ окиси алюминия (размер частиц 0,5 мм).

Магнийфосфат используют в количестве

7Ъ сверх 100%. Из полученной смеси формуют плиты размером 300х300х х35 мм, которые сушат при 300 С в течение 6 ч, затем обжигают беэ засыпки при 1000 С с выдержкой при ности и обеспечения равномерного распределения пор в объеме изделия, в качестве легкоплавкого компонента используют технический борат кальция в количестве 5-16 вес.Ъ, который смешивают с огнеупорным наполнителем, после чего в смесь вводят связующее и полученную массу персмешивают 5-,10 мин с 3-7 вес.Ъ тонкодисперсной окиси алюминия °

952811

Составитель . Р. Малькова

Корректор Г. Решетник

Техред М.Рейвес

Редактор Н. Джуган

Заказ 6196/35 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Спосбб по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что используют технический борат кальция с размером частиц 0,06-0,5 мм, а окись алюминия с размером частиц 0,001-0,5 мм.

3, Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве связующего используют магнийфосфат или алюмохромфосфат или растворимый силикат натрия или калия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 92997403,кл.106-63, 1961.

2. Патент США Р3524548,кл.210-153, 1970.