Способ изготовления корундовых огнеупоров Советский патент 1983 года по МПК C04B35/10 C04B35/63 

О

СО 4

Изобретение относится к техноло,гии керамики и огнеупоров и может быть использовано при изготовлении плотных корундовых огнеупоров, предназначенных для раб.рты в условиях контакта с агрессивными расплавами и больших механических нагрузок.( наг пример сталеразливочного припасав, а также технической керамики и огнеупоров , сохраняющих высокую плотность и прочность при службе в восстановительной атмосфере.

Известен способ изготовления корундовых огнеупоров прессования из шихты на основе технического глинозема с добавкой 0,5-5 мас.% окиси титана. Этот способ позволяет получить плотные корундовые изделия при температуре обжига 1500-1550с ПРОТИВобычных 1750°С 1.

Недостатком изделий, полученных по этому способу, является снижение механической прочности при службе в восстановительной среде вследствие восстановления четырехвалентного титана до низших валентностей

, ..

Наиболее близким к изобретению по .технической сущности является способ изготовления корундовых огнеупоров путем прессования из шихты на основе технического глинозема, с добавками низших окислов титана (Т1а.0з, Tie; в количестве 0,5-2ве-с. и последующего.обжига при 1450-1550° в восстановительной среде С 2.

Однако огнеупоры, полученные по способу-прототипу, характеризуются недостаточной механической прочностью, связанной с их микроструктурой. ..

Кроме того, при использовании этого-- способа является необходимость предварительного получения низших окислов из двуокиси титана обжигом ее в атмосфере водорода (150°С, 2ч с последующим измельчением в вибромельнице в течение 20 ч проведение обжига отформованных изделий обязательно в восстановительной среде, что требует оснащения печей специальньом оборудованием.

Целью изобретения является повышение механической прочности, плотности, и упрощение технологии.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу изготовления корундовых огнеупоров, включающему смешение глинозема с титансодержащей добавкой, формование и обжиг при 1450-1750°С, в качестве титансодержащей добавки используют органическйэфир ортотитанОвой кислоты или продукт егб гидролитической яоликонденсации в количестве 1,5-7,0 мас.%.

Использование в качестве титансодержащей добавки органического эфира ортотитановой кислоты или продук-та его гидролитической поликонденсации обеспечивает образование в огнеупоре в процессе обжига восстановительной среды за счет выделяющихся при термоДёструкции титаноорганического соединения углеводородов {при 500-600 С и их разложения на угле-, род и водород ( при 1000°С. Твердый остаток после термодеструкции титаноорганического соединения восстанавливается до более низких степеней окисления.

Таким образом, предлагаемый спосо.б исключает последующее восстановление четырехвалентного титана в процессе службы изделия в восстановительной среде и предотвращает связанные с .ним разуплотнение и разупрочнение огнеупора. Отпадает также необходимость предварительного восстановления TiO в атмосфере водорода до низших окислов И-- применения восстановительной среды при спекающем обжиге изделий обязательные для способа-прототипа/ что обуславливает упрощение технологии.

Дополнительным и весьма существенным эффектом введения титансодержащей добавки в виде органического эфира ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсации является кристаллизация корунда в таблитчатой форме. Таблитчатая форма кристаллов обеспечивает прочное срастание кристаллов в процессе обжига, образование прочного каркаса, что приводит к - увеличению механической прочности и плотно.сти огне.упора.

Влияние добавки органического эфи.г ра ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсаЦии на упрочение и уплотнение корундового огнеупора становится заметным при введений от 1,5 до 7,0v.ac.% (в рассчете на чистое вещество. Введение добаЬки в количестве свыше 7 мас.% Приводит к возрастанию деформации, огнеупора под нагрузкой, не вызывая дальнейшего увеличения прочности и уплотнения материала. Образование кристаллов корунда таблитчатой формы и связанное с ним упрочнение материала начинаются при 1450с и завершаются при 1750°С. Дальнейшее повышение температуры обжига не приводит к улучшению технических свойств огнеупора.

Предлагаемый способ изготовления корундовых огнеупоров осуществляют следующим образом. .

Добавку органического эфира ортотитановой кислоты или продукта его поликонденсации вводят в сьфой технический глинозем в процессе его помола Или после помола (остаток на сите 063 не более 5%, после чего ; добавляют временное технологическое ;

связующее,прессуют массу и подвергают спекающему обжигу в печи любого типа. Воздушчая среда печи (окисли тельная или восстановительная; не влияет на характер процесса и свойства спеченного материала. ТемпераТура обжига в предела:х 1450-1750 С, вьодержка при конечной температуре 4-6 ч.

Сырой технический глинозем из-г мельчают в вибрационной мельнице до остатка на сите 063 не более 5%. Титаноорганическ то добавку вводят на стадии помолаJ .В качестве, временного технологического связующего используют раствор сульфитно-спиртовой барды плотностью 1,18-1,20 г/см в количестве 4-5% (сверх 100%) к глинозему . Образщл в фо)рме цилиндров диаметром и высотой 10 a4 (для определения предела прочности ПРИ сжатии, открытой пористрст И и усадки и в форме прямоугольных призм 15 х X 1Q X 4 мм (для определения предела прочности при статическом изгибе прессуют на .гидравлическом прессе при удельном давлении прессования 100:.МПа. :

В табл. 1 приведены вещественный состав масс, температура обжига и режим термообработки, имиткрукяцей службу огнеупоров в восстановительной среде (образцы в капселе,, коксовая засыпка).. В табл. 2 сопоставительно представлены свойства образцов, изготрв ленных по предлагаемому способу и .способу-прототипу. В качестве титан содержащей добавки используют тётраэтоксититан ( ТЭТ.; , тетрайзопропоксититан (ТИПТ, тетрабутоксититан (ТБТ и полйбутйлтитанат ( ПБТЛ. j Как видно из табл. 2 образцы, изготовленные по предлагаемому способу, характеризуются высокой плотностью (от крытая пористость не превышает 5% и существенно, более высокой прочностью, чем образцы, изготовленные 0 по способу-прототипу. При этом длительная выдержка спеченного ргнеупора, изготовленного по предлагаемому способу, /при температуре.службыизделий11550с) . в, печи с восстановительной-средой,об5 разуемой коксовой засыпкой капселя, ;не вызывает снижения плотности и прочности образцов.

..Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРУНДОВЫХ ОГНЕУПОРОВ, включающий смешение |глинозема с титансодержащей добавкой, формование и обжиг при 1450-1750 с, отличающийся тем, что, с щелью повышения механической прочности, йлотности и упрощения технологии, в качестве титансодержащей добавки используют органический эфир ортотитановой кислоты или продукт его : гидролитической поликонденсации в количестве 1,5-7,0 мас.%.

в расчете на полимер. Обжиг осуществлен в восстановительной среде по способу-прототипу.

таблица 2