ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2006 года по МПК C04B35/66 C04B35/35 

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 наполнительосновауглеродсодержащий материал1,0-10,0указанное порошкообразное фенольное связующее5,0-15,0этиленгликоль (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 наполнитель0,1-5,0карбид и/или нитрид бора 0,1-5,0пек0,5-10,0

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.

Таблица
Состав шихт№п/п
 Наименование компонентов шихты и физико-механические свойстваСостав, мас.%Прототип1234567891011121314 1Спеченный периклаз, мас.%9475------93,56593,97093,970-2Плавленый периклаз, мас.%--947593,570---------3Алюмомагниевая шпинель, мас.%------93,970-------4Глинозем--------------955Глина--------------56Углеродистая фибра (св. 100% шихты)              0,067Силикат натрия (св. 100% шихты)              2,58Графит110110110110110110110-9Связующее фенольное порошкообразное515515515515515515515 10Карбид бора----0,15----0,052,5---11Нитрид бора------0,15--0,052,5---12Этиленгликоль (св. 100% шихты)21,21521,21521,21521,21521,21521,21521,215 13Пек--------0,510----614Муллитокремнеземистое волокно            0,15 15Предел прочности на сдвиг при комнатной температуре, Н/мм^2*2,83,073,04,13,24,23,24,22,53,03,54,53,34,30,816Предел прочности на сдвиг при комнатной температуре после термообработки в воздушной среде при 800°С, Н/мм^2**0,450,50,550,62,23,02,23,02,23,12,33,12,03,10,417Подвижность 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.

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. Технический результат изобретения - повышение высокотемпературной прочности, повышение стойкости шва к окислению, улучшение технологических свойств клеевой композиции. Состав высокотемпературной клеевой композиции включает, мас.%: тонкомолотый огнеупорный наполнитель - основа, углеродсодержащий материал 1,0-10, порошкообразное фенольное связующее 5,0-15,0, этиленгликоль 15-21,2. Клеевая композиция может также включать 0,1-5 мас.% карбида и/или нитрида бора, 0,1-5 мас.% органического или неорганического микроармирующего волокнистого наполнителя и 0,5-10 мас.% пека. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

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 наполнительОсноваУглеродсодержащий материал1,0-10,0Порошкообразное фенольное связующее5,0-15,0Этиленгликоль (сверх 100% шихты)15-21,2