ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТАЯ ВЯЖУЩАЯ СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2007 года по МПК C04B35/10 C04B35/18 

Описание патента на изобретение RU2301211C1

Изобретение относится к производству огнеупорных и керамических материалов, используемых для непрерывной разливки сталей, и в печных огнеупорах.

Известен шликер для получения керамического материала (Авторское свидетельство СССР №1339110, С04В 35/10, опубл. 23.09.1987 г.), включающий, мас.%:

электрокорунд83,5-88,4ортофосфорная кислота0,1-0,5вода11,5-16,0

Недостатком данного шликера является низкая термостойкость полученного из него материала, что не позволяет использовать его для изделий, работающих в режиме термоудара.

Известна также высокоглиноземистая вяжущая суспензия (патент РФ №2141459, С04В 35/10, опубл. 20.11.1999 г.), включающая, мас.% на сухое вещество:

высокоглиноземистый материал70-90высокодисперсное кварцевое стекло5-30

Недостатком суспензии является высокая пористость и низкая прочность отливок из нее. Для повышения прочности и снижения пористости необходима более высокая температура спекания, однако для данной суспензии это невозможно, т.к. вяжущую суспензию получают на основе муллита или боксита, которые, имея большое количество примесей, в том числе и щелочных, вызывают образование кристобалита в кварцевой составляющей смеси при обжиге и, следовательно, разрушение отливок в процессе охлаждения.

Наиболее близкой (прототипом) является высокоглиноземистая суспензия на основе смеси суспензий плавленого кварца и электроплавленого корунда (Тимошенко К.В., Пивинский Ю.Е. Реотехнологические свойства смешанных суспензий в системе SiO2-Al2O3 и некоторые свойства материалов на их основе. Огнеупоры и техническая керамика, 2001 г., №9).

Недостатком этой суспензии является низкая прочность и термостойкость отливок из нее, расслоение отливок по толщине.

Технической задачей изобретения является повышение прочности, термостойкости и исключение расслоения отливок по толщине.

Для решения этой задачи высокоглиноземистая вяжущая суспензия для получения керамического материала, содержащая смесь суспензий электроплавленого корунда и плавленого кварца, получаемых раздельным мокрым помолом, дополнительно содержит графит, этилсиликат и ортофосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:

электроплавленый корунд56,95-78,49плавленый кварц20-40графит1,0-2,0этилсиликат0,01-0,05ортофосфорная кислота0,5-1,0

При смешении суспензий из материалов с таким разным удельным весом (γAl2O3 ˜ 4 г/см3, γSiO2 ˜ 2,21 г/см3) и последующим их литьем в активные формы наблюдается расслоение смеси по толщине отливки, так как более легкие частицы SiO2 быстрее оттягиваются на активную сторону формы, что легко можно увидеть на поперечном разрезе отливки после обжига: на границе SiO2-Al2O3 наблюдается трещиноватость.

Чтобы избежать подобного явления в смесь суспензий дополнительно вводят "связующий" компонент: графит мелкой фракции менее 0,05 мм, мешающий частицам SiO2 и Al2O3 легко двигаться относительно друг друга. А так как мелкодисперсный графит сразу впитывает в себя влагу из суспензии, то для того, чтобы его легко можно было ввести в суспензию, потребовалось смачивание графита выгорающей органической добавкой - этилсиликатом.

При этом введение графита более 2% делает суспензию не текучей, а введение менее 1% не позволяет достичь желаемого эффекта, т.к. не полностью устраняет расслоение суспензии при отливке.

Кроме того, наличие такого небольшого количества графита практически не отразилось на изменении пористости, а, выгорая при температуре обжига, графит существенно увеличил термостойкость отливок.

Смачивание графита этилсиликатом менее 0,01% не увлажняет его полностью; это не позволяет легко смешать его с суспензией, т.к. несмоченый графит, впитывая влагу, затрудняет текучесть, а введение этилсиликата более 0,05% образует жирную пленку на поверхности, которая, закрывая поры активной формы, препятствует отбору влаги и образованию черепка.

Чтобы нейтрализовать щелочные ионы в суспензии и тем самым увеличить температуру спекания отливки с целью снижения пористости и увеличения прочности в смешанную суспензию дополнительно вводят 0,5-1,0% ортофосфорной кислоты.

Щелочные ионы в кварцевой составляющей суспензии при высокой температуре вызывают образование кристобалита, который при охлаждении разрушает отливку. Дополнительное введение ортофосфорной кислоты позволило обжечь отливки из суспензии плавленый кварц - электроплавленый корунд при температуре 1450°С, при этом отливки не разрушились: рентгенофазовый анализ показал отсутствие кристобалита.

Введение ортофосфорной кислоты менее 0,5% не позволяет полностью нейтрализовать щелочные ионы, образующиеся в процессе помола материалов (это подтверждается наличием кристобалита в отливках), а содержание кислоты свыше 1% нарушает рН суспензии, отливки становятся рыхлыми и прилипают к форме.

Технология изготовления отливок из предлагаемой суспензии заключается в следующем.

Корундовую и кварцевую суспензию получают раздельно по методу мокрого помола в шаровых мельницах: корундовую - в мельнице с корундовой футеровкой и корундовыми мелющими телами в присутствии электролита (в качестве электролита используется ортофосфорная кислота); кварцевую - в мельнице с кварцевой футеровкой и кварцевыми мелющими телами до остатка на сите 005 - не более 10% и плотности:

ρ Al2O3=2,7-3,0 г/см3;

ρ SiO2=1,86-1,89 г/см3.

После получения готовых суспензий их смешивают, добавляют ортофосфорную кислоту, смоченный этилсиликатом графит и загружают эту смесь в мельницу без мелющих тел для перемешивания и стабилизации.

После окончания стабилизации (не менее 0,5 часа) суспензия готова к отливке. Ее заливают в активные (гипсовые) формы, после окончания формообразования (2-8 часов в зависимости от толщины отливки) извлекают из форм и обжигают.

На основе заявляемой суспензии по указанной технологии изготавливались крупногабаритные изделия печного огнеупора размерами до 400×200×50 мм, которые обжигались в газовых печах при 1450°С в течение не менее 6 часов. Такие изделия, используемые в качестве подставок и опор для обжига керамики при температурах до 1400°С, работают в циклических режимах "нагрев - охлаждение" в электрических и газовых печах не менее 1 года.

Состав и свойства обожженных при 1450°С отливок из предлагаемой высокоглиноземистой суспензии приведены в таблице.

Отливки из суспензии по прототипу обжигались при максимальной температуре 1300°С, а прочность и термостойкость определялись экспериментальным путем.

Из данных таблицы следует, что керамический материал из предлагаемой суспензии имеет повышенную прочность и термостойкость, чем по прототипу.

ТаблицаКомпоненты и свойстваСостав, мас.%1234ПрототипЭлектроплавленый корунд78,4967,6756,9551,9550-70Плавленый кварц2030404530-50Графит1,01,52,02,0-Этилсиликат0,010,030,050,05-Ортофосфорная кислота0,50,81,01,0-Плотность (ρкаж), г/см32,702,532,422,4-Пористость (Поткр), %11,28,010,922,2615Показатель трещиностойкости, Кс, МПа·м1/2-2,15---Прочность на изгиб, σизг, МПа1281401327540-70Прочность на сжатие σсж, МПа44050045020080Количество теплосмен 1000°С - вода11131287

Похожие патенты RU2301211C1

название год авторы номер документа
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2004
  • Храновская Татьяна Матвеевна
  • Саванина Надежда Николаевна
  • Дъяченко Олег Петрович
  • Русин Михаил Юрьевич
  • Хамицаев Анатолий Степанович
  • Рогов Гарий Кириллович
  • Суздальцев Евгений Иванович
  • Викулин Владимир Васильевич
RU2267469C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ МАСС ДЛЯ МОНОЛИТНЫХ ФУТЕРОВОК 1998
  • Пивинский Ю.Е.
  • Гришпун Е.М.
  • Рожков Е.В.
RU2153480C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТИГЛЕЙ ИЗ КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ 2004
  • Пивинский Ю.Е.
  • Пивинский Я.Ю.
RU2264365C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ И КОРУНДОВЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1998
  • Пивинский Ю.Е.
  • Гришпун Е.М.
  • Рожков Е.В.
RU2153482C2
Способ изготовления огнеупорных изделий 1991
  • Усатиков Иван Федорович
  • Гальченко Татьяна Георгиевна
  • Пьяных Евгений Георгиевич
  • Пьяных Андрей Евгеньевич
  • Кленин Валерий Александрович
  • Ермолов Анатолий Михайлович
SU1809825A3
СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ 2006
  • Никишин Владимир Андреевич
  • Вдовец Виктор Михайлович
  • Рудницкий Сергей Владимирович
  • Шувалов Владимир Викторович
  • Полозов Владимир Анатольевич
RU2333070C1
ОГНЕУПОРНАЯ НАБИВНАЯ МАССА 1992
  • Солодова Л.И.
  • Штерн Э.К.
  • Бекенов К.Д.
  • Галкин Ю.М.
RU2041180C1
СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ В ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ 1999
  • Никифоров С.А.
  • Терентьев Н.Н.
  • Гилевич И.Б.
  • Никифорова М.В.
RU2146983C1
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОРУНДО-КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ 2019
  • Плотников Владимир Николаевич
  • Фуников Игорь Михайлович
  • Пивинский Станислав Евгеньевич
RU2713541C1
Суспензия для получения огнеупорных изделий 1981
  • Пивинский Юрий Ефимович
  • Дабижа Александр Аксентьевич
  • Иванова Людмила Петровна
SU975666A1

Реферат патента 2007 года ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТАЯ ВЯЖУЩАЯ СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области производства огнеупорных и керамических материалов, используемых для непрерывной разливки сталей, а также в печных огнеупорах. Высокоглиноземистая вяжущая суспензия включает следующие компоненты, мас.%: электроплавленый корунд 56,95-78,49, плавленый кварц 20-40, графит 1,0-2,0, этилсиликат 0,01-0,05, ортофосфорная кислота 0,5-1,0. Технический результат - повышение прочности на сжатие до 500 МПа, термостойкости (1000°С - вода) до 13 теплосмен и устранение расслоения отливок. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 301 211 C1

Высокоглиноземистая вяжущая суспензия для получения керамического материала, содержащая смесь суспензий электроплавленого корунда и плавленого кварца, получаемых раздельным мокрым помолом, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит графит, этилсиликат и ортофосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.% на сухое вещество:

Электроплавленый корунд56,95-78,49Плавленый кварц20-40Графит1,0-2,0Этилсиликат0,01-0,05Ортофосфорная кислота0,5-1,0

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2301211C1

ТИМОШЕНКО К.В., ПИВИНСКИЙ Ю.Е
Реотехнологические свойства смешанных суспензий в системе SiO-AlО и некоторые свойства материалов на их основе
Огнеупоры и техническая керамика, 2001, №9
ОГНЕУПОРНАЯ НАБИВНАЯ МАССА 1992
  • Солодова Л.И.
  • Штерн Э.К.
  • Бекенов К.Д.
  • Галкин Ю.М.
RU2041180C1
Огнеупорный наполнитель для противопригарных покрытий 1983
  • Чулкова Анна Давыдовна
  • Чебурков Евгений Михайлович
  • Иванов Валентин Николаевич
  • Яковлева Галина Владимировна
SU1171177A1
Способ закрепления детали и устройство для его осуществления 1987
  • Ткачев Виктор Иванович
  • Винер Мария Константиновна
  • Витенчук Анатолий Андреевич
  • Хромов Семен Наумович
SU1537449A1
Устройство для подачи штучных заготовок в зону обработки 1982
  • Морозов Василий Иванович
  • Карманов Юрий Павлович
SU1123773A1

RU 2 301 211 C1

Авторы

Храновская Татьяна Матвеевна

Бородай Феодосий Яковлевич

Хамицаев Анатолий Степанович

Даты

2007-06-20Публикация

2005-12-23Подача