СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРУНДОВЫХ ТИГЛЕЙ ИЗ НИЗКОЦЕМЕНТНОГО ОГНЕУПОРНОГО БЕТОНА Российский патент 2001 года по МПК C04B35/10 C04B28/06 

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к технологии производства корундовых тиглей для плавки сталей и жаропрочных сплавов в вакуумных и открытых печах.

Основной сложностью в изготовлении термостойких тиглей является получение равноплотной структуры, т.е. чтобы дно и стенки тигля по высоте имели бы приблизительно одинаковою плотность. В промышленности известны различные технологии изготовления термостойких тиглей. Существующие технологии изготовления термостойких тиглей различаются в способах формования заготовок:
- изостатическое формование,
- квазиизостатическое формование,
- послойное нанесение фракционированного материала,
- вибронабивка,
- вибролитье.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления термостойких тиглей с использованием электорокорунда, глинозема и кремнийорганической гидрофобизирующей жидкости. Известный способ изготовления корундовых тиглей из низкоцементного огнеупорного бетона заключается в приготовлении смеси совместного помола, состоящей из глинозема ГК, высокоглиноземистого цемента и суперпластификатора, в приготавлении низкоцементного огнеупорного бетона путем добавления в смесь совместного помола воды и электрокорунда, затем методом вибролитья из полученного низкоцементного огнеупорного бетона изготавливают заготовку тигля с равноплотной "мозаичной" коагуляционно-конденсационной структурой, после чего ее сушат и обжигают. После сушки и обжига получают готовое изделие (см. Сборник научных трудов, "Огнеупоры", М.: Металлургия, статья Примаченко В.В. и др. "О технологии изготовления муллитокорундовых тиглей", 1983 г., стр. 24-27).

Недостатком известного способа является низкий выход годных изделий, т. е. из 10 заготовок годными после сушки и обжига будут 3-4 изделия, поскольку сырец после сушки вибролитой заготовки очень хрупкий и малейший толчок приводит к образованию трещины. Таким образом, известный способ имеет ограниченные технические возможности, обусловленные сложностью технологического процесса, его трудоемкостью и высокой себестоимостью.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка способа изготовления корундовых тиглей из низкоцементного огнеупорного бетона, обладающего широкими техническими возможностями, позволяющими плавить жаростойкие сплавы на основе хрома и никеля, а также алюминия, цинка без неметаллических включений. Содержание оксида кальция (CaO) в термообработанном корундовом бетоне не должно превышать 1,5%. Данный способ позволяет сократить процент брака при изготовлении корундовых тиглей, а также снизить себестоимость выплавки высокочистого металла.

Компонентами низкоцементного огнеупорного бетона являются глинозем ГК, высокоглиноземистый цемент, фракционированный электрокорунд и вода.

Особенностью технологии приготовления низкоцементного огнеупорного бетона является то, что высокоглиноземистый цемент и суперпластификатор вводятся на стадии измельчения глинозема ГК в вибромельнице, образуя так называемую смесь совместного помола.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата в известном способе изготовления корундовых тиглей из низкоцементного огнеупорного бетона, заключающемся в том, что готовят смесь совместного помола, состоящую из глинозема ГК, высокоглиноземистого цемента и суперпластификатора, приготавливают низкоцементный огнеупорный бетон путем добавления в смесь совместного помола воды и электрокорунда, затем методом вибролитья из полученного низкоцементного огнеупорного бетона изготавливают заготовку тигля, после чего ее сушат и обжигают, при приготовлении низкоцементного огнеупорного бетона используют электрокорунд фракции 0,01 - 3,5 мм, затем после вибролитья заготовку тигля выдерживают во влажной атмосфере в течение не менее суток, сушку осуществляют при температуре 40 - 120^oC в течение не менее 12 часов, а обжиг при температуре 1500 - 1550^oC в течение 6 - 8 часов.

Возможны и другие варианты выполнения способа, согласно которым необходимо, чтобы:
- смешивание низкоцементного огнеупорного бетона осуществляли бы в смесителе принудительного действия;
- вибролитье производили бы в разборную металлическую форму;
- для вибролитья использовали бы низкоцементный огнеупорный бетон влажностью 4,5 - 5,7%, а вибролитье осуществляли бы с частотой вибрации 50 - 100 Гц с пригрузом, обеспечивающим удельное давление 0,6 - 1,5 кгс/см² в течение 40 - 90 с;
- смесь совместного помола производили бы в вибромельнице в течение не менее 1 ч;
- обжиг производили бы в туннельной печи;
- при приготовлении низкоцементного огнеупорного бетона в смесь дополнительно возможно вводить шлифзерно электрокорунда N 50.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.

Лучший вариант осуществления изобретения
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером выполнения способа, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков заданного технического результата.

В соответствии с настоящим изобретением способ изготовления корундовых тиглей заключается в том, что готовят смесь совместного помола, включающую глинозем, высокоглиноземистый цемент и пластификатор. При приготовлении смеси совместного помола сначала измельчают глинозем марки ГК и суперпластификатор, а затем добавляют высокоглиноземистый цемент и продолжают измельчение совместно.

Затем приготавливают низкоцементный огнеупорный бетон. Для этого в указанную выше смесь совместного помола добавляют электрокорунд фракции 0,01 - 3,5 мм и воду с последующим перемешиванием в смесителе принудительного действия. Затем методом вибролитья в разборную металлическую форму из низкоцементного огнеупорного бетона изготавливают полуфабрикаты (заготовки) корундовых тиглей. После вибролитья заготовки корундовых тиглей выдерживают во влажной среде не менее суток. После начала "схватывания" формы разбирают, а заготовки тиглей выдерживают не менее 12 часов во влажной среде до полного "схватывания" цемента. Далее заготовки сушат в туннельном сушиле при температуре 40 - 120^oC в течение 12 ч, а затем производят их обжиг, который осуществляют при температуре 1500 - 1550^oC в течение 6 - 8 ч.

В результате выполнения указанных операций изготавливают высококачественные корундовые тигли.

При приготовлении шихты может быть дополнительно использовано шлифзерно электрокорунда N 50. Для приготовления смеси совместного помола может быть использована вибромельница, работающая с частотой вибрации 50-90 Гц в течение 40-90 с, а для обжига может быть использована туннельная печь.

В качестве реализации изобретения может служить следующий пример.

Смесь совместного помола для изготовления корундовых тиглей готовят в вибромельнице, осуществляющей совместный помол следующих компонентов: глинозема марки "ГК" в количестве 114 кг, высокоглиноземистого цемента марки "ВГК" - 26 кг и суперпластификатора в количестве 1,4 кг. Дозировка компонентов осуществляется с помощью весов (погрешность взвешивания ±0,1 кг). Глинозем ГК и суперпластификатор загружают в вибромельницу и измельчают в течение не менее 45 - 50 мин. Затем мельницу останавливают и добавляют высокоглиноземистый цемент, после чего продолжают измельчение в течение не менее 15-20 мин. Полученную смесь совместного помола выгружают в тару и хранят в условиях, исключающих увлажнение материала.

Затем приготавливают низкоцементный огнеупорный бетон в Z-образном смесителе путем добавления в смесь совместного помола электрокорунда фракции 0,5 - 3,0 мм или 0,01 - 3,5 мм в количестве 55 кг и шлифзерна электрокорунда N 50 в количестве 18 кг. Дозировку компонентов осуществляют при помощи весов (точность взвешивания ±0,1 кг). Сухие компоненты перемешивают в течение не менее 15 мин. Приготовленную таким образом шихту можно хранить в таре в течение не более 1 месяца.

Низкоцементный огнеупорный бетон готовят в пропеллерной мешалке из шихты. Для этого требуемое количество шихты загружают в мешалку и при перемешивании увлажняют водой и перемешивают не менее 3 мин. Перед вибролитьем низкоцементный огнеупорный бетон протирают через сито с размером ячеек 5 мм.

Вибролитье осуществляют на вибростоле в разборной металлической форме с сердечником при заданной частоте вибрации 50 - 100 Гц. Для этого низкоцементный огнеупорный бетон порциями загружают в форму и нажимным пуансоном и пригрузом, обеспечивающим удельное давление от 0,6 до 1,5 кг/см², осуществляют уплотнение в течение 40 - 90 с и получают полуфабрикат (заготовку) тигля, которую выдерживают в форме до начала "схватывания", после чего форму разбирают, а заготовку тигля выдерживают в течение суток во влажной среде до полного "схватывания" цемента. После этого заготовку сушат в течение 12 - 24 ч в туннельном сушиле при температуре 40 - 120^oC и обжигают в туннельной печи при температуре 1500 - 1550^oC в течение 6 - 8 ч.

Промышленная применимость
Настоящее изобретение может быть использовано в металлургической промышленности, в частности для производства корундовых тиглей, предназначенных для плавки сталей и жаропрочных сплавов в вакуумных и открытых печах.

Корундовые тигли обладают более широким спектром свойств по сравнению с оксидной керамикой, а именно высокой жаропрочностью и термостойкостью, поэтому изготовление изделий на основе корунда значительно расширяет технические возможности.

Применение данного способа позволяет получать тигли, содержащие корунд, с улучшенной структурой, термостойкостью и механическими свойствами.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к технологии производства корундовых тиглей для плавки сталей и жаропрочных сплавов в вакуумных и открытых печах. Способ изготовления корундовых тиглей из низкоцементного огнеупорного бетона заключается в том, что готовят смесь совместного помола, включающую глинозем, высокоглиноземистый цемент и суперпластификатор, затем приготавливают низкоцементный огнеупорный бетон путем добавления электрокорунда и воды с последующим перемещением, затем методом вибролитья изготавливают заготовки тиглей, далее производят их выдержку, сушку и обжиг. При приготовлении смеси совместного помола сначала измельчают глинозем марки ГК- и суперпластификатор, затем добавляют высокоглиноземистый цемент и продолжают измельчение совместно. При изготовлении бетона добавляют в смесь электрокорунд фракции 0,01 - 3,5 мм и шлифозерно электрокорунда N 50 с последующим перемешиванием с водой. После вибролитья заготовки корундовых тиглей выдерживают во влажной среде не менее суток, сушку полуфабрикатов производят не менее 12 ч при температуре 40 - 120^oC, а обжиг - при температуре 1500 - 1550^oC в течение 6 - 8 ч. Технический результат заключается в снижении процента брака и снижении себестоимости. 6 з. п. ф-лы.

1. Способ изготовления корундовых тиглей из низкоцементного огнеупорного бетона, заключающийся в том, что готовят смесь совместного помола, состоящую из глинозема ГК, высокоглиноземистого цемента и суперпластификатора, приготавливают низкоцементный огнеупорный бетон путем добавления в смесь совместного помола воды и электрокорунда, затем методом вибролитья из полученного низкоцементного огнеупорного бетона изготавливают заготовку тигля, после чего ее сушат и обжигают, отличающийся тем, что для приготовления низкоцементного огнеупорного бетона используют электрокорунд фракции 0,01 - 3,5 мм, затем после вибролитья заготовку тигля выдерживают во влажной атмосфере в течение не менее суток, сушку осуществляют при температуре 40 - 120^oC в течение не менее 12 ч, а обжиг - при температуре 1500 - 1550^oC в течение 6 - 8 ч. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание низкоцементного огнеупорного бетона осуществляют в смесителе принудительного действия. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вибролитье производят в разборную металлическую форму. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для вибролитья используют низкоцементный огнеупорный бетон влажностью 4,5 - 5,7%, а вибролитье осуществляют с частотой вибрации 50 - 100 Гц с пригрузом, обеспечивающим удельное давление 0,6 - 1,5 кгс/см² в течение 40 - 90 с. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь совместного помола производят в вибромельнице не менее 1 ч. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что обжиг производят в туннельной печи. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приготовлении низкоцементного огнеупорного бетона в смесь дополнительно вводят шлифзерно электрокорунда 50.7