Шихта для получения пористого материала

Шихта для получения пористого материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик 1973508

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01. 04. 81 (21) 3272075/29-33 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 1511.82. Бюллетень ¹ 42 (И) М. Кл.з

С 04 В 35/48

С 04 В 21/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (%3) УДК 666 ° 68 (088 8) Дата опубликования описания 1511.82

A.A ° Äàáèæà, В.С.Туников, Д.С.Рутман, Ю.С.Торопов и С.Ю.Плинер (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к огнеупор- .ной промышленности и может быть использовано для изготовления высокопористых огнеупорных изделий на основе диоксида циркония, применяемых в качестве теплоизоляции высокотемпера- . турных агрегатов,- работающих при тем пературе до 2273 К.

Известна сырьевая масса (13 для из готовления циркониевых легковесных изделий зернистого строения, которая содержит в качестве наполнителя плотные зерна (объемный вес: 4,98 г/см ) стабилизированного диоксида циркония (содержание Zr0< 90%) размером до

0,5 .мм. В качестве связки используется стабилизированный диоксид циркония того же химического состава и плотности с максимальным размером частиц 60 мкм. При этом преобладаю- . щий размер тонкомолотой составляющей соответствует 20-40 мкм, а содержание зерен менее 5 мкм колеблется в пределах 5-10Ъ.

В качестве выгорающей дОбавки используется нефтяной кокс (зольность

1,3-3%, содержащие STOg - 38%) с максимальной величиной зерна 0,5 мм н содержанием 25% фракции 0,088 мм. .

Выаеперечисленные компоненты ис- пользуются при следующем соотношении, об.Ъ:

Фракционированный . керамический бой 25-35

Стабилизированный диоксид циркония 25-35

Нефтяной кокс 30-50

Недостатком данной массы является высокая плотность материала (общая .пористость не превьхаает 503)..

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является огнеупорная масса (23 для получения пористого материала, включающая 50В пористых гранул диоксида циркония с размером до

0,5 mn, 25-30% тонкомолотой стабилизированной двуокиси циркония, нефтяной кокс (20-25%).

Недостатком известной массы явля ется то, что используемый диоксид циркония имеет. повышенное содержание

24 примесей, которые вносятся в материал в процессе измельчения, перемешнвания компонентов и в синтезе тве1здых растворов. Вредное влияние примесей заключается в снижении температуры плавления материала, увеличении ползучести при высоких температурах.

973508

Кроме того, примеси связывают стабилизирующие окислы в соответствующие соединения, ускоряют процесс дестабилизации. Несмотря на то, что для синтеза твердых растворов применяют длительный высокотемпературный обжиг, 5 твердофазные реакции проходят не до оконца и для получения полностью стабилизированного диоксида циркония необходимо вводить значителЬно большее количество стабилизирующих окислов, чем требуется в соответствии с диаграммой.

Кроме того, использование в качестве выгорающей добавки нефтяного кокса с,зольностью 23 вызывает раз- l5 рыхление структуры изделий, вследствие склонности к взаимодействию с углеродом при повышенных температурах.

Использование нефтяного кокса неравномерного зернового состава с повы- 20 шенным (50%) содержанием пылевидной фракции отрицательно влияет на формуемость масс, ограничивает увеличение содержания выгорающей добавки вследствие повышенной удельной повер-25 хности, так и сгорание ее без остатка при термической обработке. Иэделия из таких масс характеризуются неудовлетворительным строением и невысокой термостойкостью и пористостью.

ЗО

Цель изобретения - повышение пористости и снижение температуры обжига при сохранении прочности и термостойкости материала.

Поставленная цель достигается тем,З5 что шихта для получения пористого материала, включающая пористый наполнитель на основе двуокиси циркония, порошок стабилизированной двуокиси циркония и выгорающую добавку, со- 40 держит наполнитель с пористостью 8593%, порошок размером частиц менее

5 мкм, а в качестве выгорающий добавки пенополистирол с размером зерна

0,3-1,6 мм при следующем соотношении 45 компонентов, об.Ъ:

Пористый наполнитель на основе двуокиси циркония 38-65

Порошок стабили50 эированной двуокиси циркония 17-25

Пенополистирол 15-45

Причем в качестве пористых гранул шихта содержит фракционированный бой

Пенокерамики и порошок стабилизированной двуокиси циркония, полученный путем совместного осаждения.

Порошок стабилизированного диоксида циркония, полученней совместным осаждением из раствора солей и ис- @ польэуемый в качестве связки, обладает рядом преимуществ по сравнению с тем, которЫй получен по традиционной ,технологии и применявшийся в прототи е„ К ним относятся порошок диокси- 65 да циркония, который представ.яяет собой однофазный материал, имеющий малый размер исходных кристаллов, равномерное распределение окиси иттрия в твердом растворе и повышенную чистоту — содержание примесей составляет не более 0,5оо.

Это позволяет спекать пористый материал при температуре 1823 K. Водная суспензия из стабилизированного диоксида циркония с размером частиц до 5 мкм обладает хорошими вяжущими свойствами, что обеспечивает хороший контакт с наполнителем и высокую прочность полуфабриката и изделий после обжига вследствие образования спеченной и прочной структуры вокруг сферических пор и наполнителя, снижая тем самым дополнительную усадку иэделий при высоких температурах.

Пенополистирол, имеющий правильную шарообразную форму и поэтому минимальную поверхность, также способствует использованию минимального количества наиболее "тяжелой" составляющей массы — связки. После выгорания при температуре 423-673 К пенополистирол оставляет после себя шарообразные поры, которые оказывают положительное влияние на механические свойства, а размер пор (0,3-1,6 мм) благоприятно влияет на термостойкость, локалиэуя возникающие трещины, и не дают возможности спекаться этому материалу до 2373К.

Использование наполнителя с более высокой пористостью способствует увеличению пористости всей массы. Повышение в массе объемного содержания наполнителя по сравнению с прототипом также положительно влияет на термостойкость ° для изготовления теплоизоляционной керамики водную суспензию стабили эированного диоксида циркония плотностью 2,0-2,7 г/см и рН 2-2,5 смешивают. с пенополистиролом и с боем пенокерамики и формуют на вибростоле в активной форме.

Пример 1. Цля получения легковесных блоков, используемых в качестве футеровки высокотемпературной печи (температура на горячей стороне

2273К), применяют полифракционный бой пенокерамики иэ ZrO< с общей пористостью 85% и размером 0,3-0,06 мм, пенополистирол фракции 0,6-1,0 мм.

Водную суспензию диоксида циркония с плотностью 2,53 г/см смешивают в течение 2-3 мин с наполнителем и пенополистиролом при следующем содержании компонентов, об.Ъ: .

Фракционированный бой пенокерамики 38 на основе диоксида . циркония

Стабилизированный диоксид циркония с

973508 размером частиц менее 5 мкм 17

Пенополистирол 45

После перемешивания формовочную массу укладывают в активные формы размером 280 190 60, установленные на вибростоле.

Виброформование продолжается t

ЗО с при амплитуде 0,5 мм и частоте

2800 кол/мин. Процесс формообразования продолжают 1,5-2 ч. Полученный полуфабрикат характеризуется отсутствием трещин. После обжига в туннельной печи при температуре 1823К блоки имеют общую пористость 66%, прочность при сжатии 7,4 МПа, термостойкость 21 воздушных теплосмен от 1273К (при обдуве сжатым воздухом). ° .

Пример 2. Фракционированный бой пенокерамики с пористостью 90% и размером 0,3-0,063 мм, пенополистирол фракции 0,1-1,6 мм смешивают с водной суспензией стабилизированного диоксида циркония с плотностью

2,3 г/см при соотношении компонен- тов, об.Ъ:

Фракционированный бой пенокерамики на основе диоксида циркония 65

Стабилизированный диоксид циркония с размером частиц менее 5 мкм ЭО

Пенополистирол 15

После формования и обжига при

1823К теплоизоляционные блоки имеют общую пвристость 61, прочность при сжатии 14 МПа термостойкость 18 воз" душных теплосмен.

Пример 3. Фракционированный бой пенокерамики с пористостью 93% и пенополистирол фракции 0,3-0,6 мк смешивают с водной суспензией стабилизированного диоксида циркония с плотностью 2,4 г/смз при соотношении компонентов, об.Ъ:

Фракционированный бой пенокерамики на основе диоксида цщ)кония

Стабилизированный диоксид циркония с размером частиц менее 5 мкм 17

15 Пенополистирол 4 5

После формования и обжига блоки имеют общую -пористость 73, прочность при сжатии 6,8 МПа, термостойкость

19 воздушных теплосмен.

38

В таблице представлены свойства огнеупорных изделий по предлагаемому изобретению и прототипу.

25 Таким образом, на основе высокодисперсного предварительно стабилизированного диоксида циркония с вве, дением пористого зернистого наполни теля и пенополистирола при темпераЗО туре 1823К, т.е. на 200 К ниже, чем в прототипе, получены огнеупорные из,делия, обладающие по сравнению с прототипом более высокими (в 1,2-1,5 раза) термостойкостью, общей пористостью до 733 с сохранением прочности и используемые в качестве футеровки высокотемпературной печи при температуре до 2273К (дополнительная усадка не превышает 1%);

973508 е е

Ц о

Х I

Нех

О1 4 О НЕ

Е ОХ 5щй ею

ОО ъ

Ch (Ч

<Ч

I Ю

1 -

Я \ь (р

Ю 0 с ° \ (Ч с4!

Г ) а-4!

СО код мин ца,о роом

О И l

1О

<Ч I СО

an !, !д со е е

Р О

О е

Ю Ю

Ю Ч;

tA ЧР ч :. (Ч (Ч (ч) (ч) Ю

Ю

ОЪ

СЧ ь

Ю

1ч

Ю Ю с ) е4 Ю (Ч 3

Ю

Ю

Ю

ГЧ

Ю Ф СЧ

IA

00 ОЪ н

Ю, С сч !,л

1cQмеОММ юп оов оп ко

I 1

eОи ао

Ю

СЧ

1 !

Ю т4

Ю

I я ! ч ФМ еоо

F4 4

ПЪ

° . ею

И е е е ж ж я 4

\О

%4

М

1 1 ! О Д11 Ц3 еыноеа оа ео,охахМай

eooeexpмж о1: ниии же

1 ж н о н о

54

1-1!!! I й15! х! ео

Е I Р1 Е

Ж 1 О М

О1!ЫЮ

Ц

);и Ф Ф х I 1 Д

e1ое мl ин ж I е I и

A, I e !! и

О! К

u1 а

l V

1 ь o e и а ю л ю а o w e Ч СИ сЧ к-

973508

1

Х I

Ц I

О 1 е 1 н ь («3

Е I

Х 1 х

Е I

И

Ц I о

1 о а I

°:У ь

« Ч с

d,OW гахн

gаО<Ф нэоо

О И!

Я с

Q) с дж о

О ЯЕ4 о ххах

1

I 1

rd&M а.о

Е - с

hK4 е»х.

&!«K м

C«I

1

1

1

«

1

1

1

° !

l! ь

Ю м а

Е 1 Х

Ц I И о! и и! х

1 V

h д;Х с

s x

f4 Ы х

Q ) CI л аО еоо

Д» 4Ц

I

1 .I

«О с о

I м с

«-«

1О с о н е

1 I с

\О т! с о

I

I, t (1

И 1 И

I Иех о o»не

Е CC Е !- 1 1 Е

O,Ours u C! V ено!хо о

e u x y rn m g с

Е 1 Х х

Р ь н ни4 еоохюк аао ах ххххо с

1 Е rd

Е Х.S 4 лх ок е g1:хх вп оою о х»и о

Д 1 о н 1 Я 1 х!ео е 1 ац(б х1о х

014ЫЯ

11Мй о A1 д

1 Ц Ц е! ое

Х141«

Х1ЕХ е 1хх

I tx ход!1 цк

eхноюх ое наохахххй яооееу юх

I о с с

1 <Ч сР

1 «-!

1 о о о о г н м о («! < (Ч

С«!

С! с о

БЪ СО

1

1

1

I 1

1

1

1

I

1

1

1 !

I

1

1

1

1!

«

«-« м с CO

<Ч ! с

973508

Формула изобретения

Составитель В.Соколова

Редактор И.дылын Техред N.Íàäü Корректор О. Билак

Заказ 8603/24 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.ÓI"îpoä, ул.Проектная, 4

Шихта для получения пористого материала, включающая пористый наполнитель на основе двуокиси циркония, порошок стабилизированной двуокиси цир- б кония и выгбрающую добавку, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения пористости и снижения температуры обжига при сохранении прочности и термостойкости материала, она содержит наполнитель с пористостью 85-93%, порошок размером частиц менее 5 мкм, а в качестве выгораю щей добавки - пенополистирол с размером зерна 0,3-1,6 мм при следующем соотношении компонентов, об.З:

Пористый наполнитель на основе двуокиси циркония 38-65

Порошок стабилизированной двуокиси циркония . 17-25

Пенополистирол 15-45

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

<,Пирогов А.A., Ракина В.П. Циркониевые легковесы.- "Огнеупоры", 1958, Р 4, с.14-15.

2. Гузман И.Я. Высокоогнеупорная пористая керамика. М., "Металлургия", 1971, с.154-155,