ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2007 года по МПК C04B35/103 C04B35/583 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, может быть использовано при изготовлении футеровки нагревательных печей различного типа, в частности муфельных для стоматологии, а также плавильных тиглей и фасонных огнеупорных изделий.

Известна шихта для изготовления огнеупорных изделий на основе карбида кремния, электрокорунда, глинозема, огнеупорной глины, каолина, оксихлорида алюминия и оксида редкоземельного металла (RU 2096386, опублик. 20.11.1997 г.).

Однако в процессе термоциклирования в изменяемой газовой среде наблюдается диссоциация карбида кремния, что сопровождается изменением объема и, как следствие, разрушением изделий.

Известно применение оксида циркония в шихте, содержащей электрокорунд, глинозем, диоксид циркония, окись магния и диоксид титана (SU 779353, опублик. 1980 г.).

Однако изделия, изготовленные из указанной шихты, обладают высокой пористостью, а предел прочности при сжатии значительно снижается при увеличении количества теплосмен.

Наиболее близким к изобретению является шихта для изготовления огнеупорных изделий на основе электрокорунда, глинозема, огнеупорной глины или каолина, алюмосодержащего соединения, оксида редкоземельного металла из группы La₂О₃, Nd₂O₃ и Gd₂О₃, диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия, и муллита плавленого (RU 2132312, опублик. 27.06.1999 г.).

К недостатку известной шихты относится низкая химическая устойчивость к реакционно-активным расплавам (шлаковые расплавы, сплавы на основе титана и циркония).

В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении химической устойчивости к реакционно-активным расплавам, термостойкости и огнеупорности в вакууме и защитных средах.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Шихта для огнеупорных изделий содержит нитрид бора, электрокорунд, муллит плавленый, глинозем, огнеупорную глину и каолин, оксид редкоземельного металла из группы La₂О₃, Nd₂О₃ и Gd₂О₃ и алюмосодержащее соединение при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрид бора25-55Электрокорунд15-40Муллит плавленый10-15Глинозем10-25Огнеупорная глина и каолин5-15Оксид редкоземельного металла из группы La₂O₃, Nd₂O₃ и Gd₂О₃0,5-5Алюмосодержащее соединение0,1-5,0

В качестве соединения, содержащего алюминий, может использоваться хлористый алюминий или углекислый алюминий или гидроксид алюминия.

В составе шихты нитрид бора, электрокорунд и муллит плавленый являются структурообразующими веществами, определяющими служебные физико-химические свойства готового изделия, такие как химическая устойчивость к различным видам реакционно-активных расплавов, термостойкость, огнеупорность, механическая прочность. При этом нитрид бора обладает высокой термостойкостью и химической прочностью по отношению к реакционно-активным расплавам.

При выходе содержания указанных веществ за нижние границы диапазонов происходит уменьшение химической устойчивости к различным видам реакционно-активных расплавов, а также термостойкости готового изделия.

При выходе содержания указанных веществ за верхние границы диапазонов происходит изменение химической устойчивости к различным видам реакционно-активных расплавов и снижение механической прочности.

Наличие этих добавок в составе шихты для огнеупорных изделий.

Содержание глинозема и огнеупорной глины и каолина, являющихся связующими добавками в составе шихты, ниже указанного диапазона снижает прочностные характеристики готового изделия, а выше - ухудшает термостойкость, огнеупорность и химическую стойкость к различным видам реакционно-активных расплавов.

Оксид редкоземельного металла из группы La₂О₃, Nd₂О₃ и Gd₂О₃ и алюмосодержащее соединение играют роль модифицирующих добавок в составе шихты, направленно изменяющих ее физико-химические свойства.

Содержание этих добавок в составе шихты ниже указанного диапазона приводит к увеличению времени и температуры спекания, а также снижает реакционную способность шихты.

Содержание модифицирующих добавок в составе шихты выше указанного диапазона также приводит к увеличению времени и температуры спекания и изменению химических свойств получаемого из шихты изделия. Кроме того, повышение содержания этих добавок приводит к существенному удорожанию изделий.

При изготовлении огнеупорных изделий методом водного шликерного литья (или пластического формования) шихтовую смесь, содержащую электрокорунд, муллит плавленый, глинозем, огнеупорную глину и каолин, подвергают помолу в шаровой мельнице сухим способом в течение нескольких часов.

Затем исходную шихту увлажняют до влажности 25-40% в лопастном смесителе. После этого проводят дошихтовку и влажное смешение полученного шликера с нитридом бора, оксидом редкоземельного металла из группы La₂О₃, Nd₂О₃ и Gd₂О₃ и алюмосодержащим соединением. Шликер оставляют на вызревание в течение 24 часов. Затем изготавливают изделия различными способами, после чего проводят естественную сушку в течение одних суток и обжигают полученные изделия в защитной среде (азот или аргон или вакуум) при остаточном давлении до 0,01 атм.

Кроме того, способом получения изделий данного шихтового состава может являться известная технология горячего литья на парафиновых связях.

Изобретение поясняется таблицей, в которой приведены результаты исследований, показывающие зависимость состава шихты и свойств готового изделия данного шихтового состава.

Из шихты описанного состава были изготовлены огнеупорные тигли для выплавки и разливки стоматологических сплавов. Изготовленные тигли выдерживали до 35 плавок никелевых сплавов и до 27 плавок кобальтовых сплавов, в то время как тигли из известной шихты выдерживали 25 и 15 плавок соответственно.

Таблица.Состав шихты и получаемые свойства изделияСоставы, мас.%123Нитрид бора453460Электрокорунд25177Муллит плавленый101520Глинозем10105Огнеупорная глина и каолин7207Оксид редкоземельного металла из группы La₂O₃, Nd₂O₃ и Gd₂О₃0,530,2Алюмосодержащее соединение2,510,8Огнеупорность, °С170517001500Пористость открытая, %13,011,810,0Предел прочности при сжатии, кг/см²210018001400Термостойкость253214Краевые углы смачивания к доменному шлаковому расплаву при 1500°С95110100

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, может быть использовано при изготовлении футеровки нагревательных печей различного типа, в частности муфельных для стоматологии, а также плавильных тиглей и фасонных огнеупорных изделий. В изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении химической устойчивости к реакционно-активным расплавам, термостойкости и огнеупорности в вакууме и защитных средах. Шихта для огнеупорных изделий содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: нитрид бора 25-55, электрокорунд 15-40, муллит плавленый 10-15, глинозем 10-25, огнеупорная глина и каолин 5-15, оксид редкоземельного металла из группы La₂О₃, Nd₂O₃ и Gd₂O₃ 0,5-5, алюмосодержащее соединение 0,1-5. В качестве алюмосодержащего соединения используют гидроксид алюминия, хлористый алюминий или углекислый алюминий. 3 з.п. ф-лы. 1 табл.

1. Шихта для огнеупорных изделий, содержащая нитрид бора, электрокорунд, муллит плавленый, глинозем, огнеупорную глину и каолин, оксид редкоземельного металла из группы La₂O₃, Nd₂O₃ и Gd₂O₃ и алюмосодержащее соединение при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрид бора25-55Электрокорунд15-40Муллит плавленый10-15Глинозем10-25Огнеупорная глина и каолин5-15Оксид редкоземельного металла из группы La₂О₃, Nd₂O₃ и Gd₂O₃0,5-5Алюмосодержащее соединение0,1-5,0