Электроизоляционная композиция Советский патент 1984 года по МПК H01B3/02 

IsD

4::

Изобретение относится к электроизоляции и может найти применение, в частности, при производстве периклаза, используемого в качестве наполнителя в трубчатых электронагревателях.

Известна электроизоляционная композиция на основе периклаза, модифицированного хлористым натрием или оксидом алюминия и циркония 1J .

Однако плавленный периклаз с указанными добавками имеет невысокие электроизоляционные свойства. Электросопротивление при 1000°С 1,23.,75.10, при 6,75.10 3,27.10, при бООС 7,90-10 1,18-10 Ом. см.

Наиболее близкой к предлагаемой по техническому существу является электроизоляционная композиция на онове плавленного периклаза, модифицированного силикатом магния.

Указанная добавка позволяет повысить электросопротивление периклаза вследствие предотвращения разрушения зерен периклаэа ,

Однако указанная композиция имее недостаточно высокое электросопротиление при высоких температурах (.при 6,35-10, при 1,5 х хЮ Ом-см) и большие токи утечки (12,2 мл.; .

Цель изобретения - повышение . электроизоляционных свойств композиции.

Поставленная цель достигается тем, что электроизоляционная композиция, содержащая плавле 1ый перикла и модифицирующую добавку, в качестве модифицирующей добавки содержит смесь мелкодисперсных метакаолинита и метакристобалита при следующем содержании компонентов, мас.%:

Плавленый периклаз 98,0-99,5

Мелкодисперсный

метакаолинит0,4-1,5

Мелкодисперсный

метакристобалит 0,1-0,5

Смесь мелкодисперсных метакаоЛинита и метакристобалита при введении ее в периклаз покрывает зерна периклаза, тем самым предохраняя их от разрушения, и при 600-1000 С взаимодействует с поверхностью зерен, частично залечивая их дефекты и образуя тонкие электроизоляционные пленки в виде муллита, форстерита и алюмомагнезиальной шпинели, имеющие электросопротивление при 1000°С от 10 до 10 Ом.см. Это приводит к увеличению электроизоляцирнных свойств периклаза.

Введение в. композицию указанной смеси в количестве 0,5-2,0 мас.% способствует скольжению зерен при изготовлении нагревателей. Скольжение препятствует разрушению зерен периклаза и способствует их аксиальному расположению и более плотной укладке при уплотнении трубчатых нагревательных элементов. Это обусловливает улучшение теплопроводности периклаза и равномерное распределение температуры по объему нагревательного элемента. В ре.зультате в трубчатом нагревателе с предлагаеNttJM электроизоляционным материалом отсутствуют локальные перегревы и повышаются электроизоляционные свойства. За счет высокой реакционной способности при невысоких температурах добавка реагирует с частицами периклаза и частично залечивает дефекты поверхности периклаза, которые являются источниками электропроводности . Вследствие этого снижаются концентрация дефектов на поверхности зерен периклаза и электропроводность материала.

При содержании метакаолинита менее 0,4 и метакристобалита менее О,1 мае.%, не происходит полного и качественного покрытия поверхности зерен плавленого периклаза,-что не обеспечивает повышения электроизоляционных свойств.

При содержании указанных компонентов соответственно более 1,5 и 0,5 мас.% происходит снижение плотности периклаза в трубчатом электронагревателе, что приводит к снижени электроизоляционных свойств.

Введение добавки с размером частиц не более 10 мкм обеспечивает покрытие частиц тонкой пленкой, способствующей скольжению зерен и залечиванию поверхностных дефектов зерен плавленого периклаза.

Использование добавки с размером частиц более 10.мкм снижает эффект введения добавки, поскольку при этом частицы добавки только частичн покрывают зерна периклаза,вследстви этого не предохраняют от разрушения и значительно труднее вступают в реакцию с поверхностью з.ерен периклаз а, так как снижается реакционг ная способность добавки.

Содержание примесей щелочей и оксидов железа в указанных материалах не должно превышать 1,0 мас.% каждого. Содержание примесей более указанного количества приводит к тому, что при температуре выше 900с резко возрастает доля электронной проводимости и снижаются электроизоляционные свойства периклаза.

В качестве исходных сырьевых материалов для получения метакаолинит можно использовать обогащенный каолин, GFHeynopHyjro глину на основе каолина, накрит, диккит, галлуазит.

Для получения метакристобалита можно использовать кварц, халцедон.

опал, люссатит, кремнеземистое стекло,.

Исходные материалы подвергают нагреву до 80-1100°С, При этом происходит удаление свободной и конституционной воды и переход их в реакционно-активные формы. Минералы алюмосиликатной группы переходят в рентгеноаморфный метакаолинит, обладающий высокой удельной поверхностью. Полученные материалы после прокалки смешивают в заданном-соотношении . Образующаяся смесь метакаолинита и метакристобалита имеет микрочешуйчатую структуру, высокую реакционную способность и повышенные электроизоляционные свойства,

Метакаолинит с содержанием приме,сей щелочей и оксидов железа менее 0,1 мас.% получают известными методами химического обогащения сырьевых материалов..

Пример. Периклаз, выплавленный в электродуговой печи, с содержанием, мас,% МоО 97,3, СаО 1,00;

SiOa 7.,Ь Ре,0з 0,09i AljOj 0,15 охлаждают до 100-150°С и измельчают до величины зерен менее 0,5 мм. Добавку готовят из природной смеси каолинита и кремнезема при соотношении 4:1.

Содержание примесей- в добавке изменяе.тся от С,б до 1,3 мас.%. Добавку вводят в плавленый периклаз в количестве 0,5-3,0 мас.% и перемешивают в мешалке 15-20 мин.

В таблице приведены электроизоляционные свойства предлагаемой и известной композиции.

(N

a1

1Л

но

гЧ

г

ел

о

о

тН

IJ3

о

иэ о

из о

1Л

о

оо

о

оо

CTl

о СП

со

1Л го

О

rN

(N

Чъ

rs

ttм- о

о

оо

о го

го

оо

11Л

п

iH

о

о

ТГ

I

I

о

о гм

о гч

гН

о (d

s

о о

ю о

«

ж fa Id 2

G

н о в о ft

пЗ

и

Е

i;

иэ о

ю о

s .

-1 ч

о

Id к я

ЯЗ

ю

g

CN

(N

о

о

00

оо

1Г)

о

о (N

СГ

rСП

0%

01

a

Реэультатаы, приведенные в таблице показывают,; что наилучшие электроизоляционные свойства достигнуты в вариантах 1-5, где общее содерйсание добавки изменяется от 0,5 до 2,0 мас.%, содержание щелочных примесей и оксидов железа не превышает 1,0 мас,%, а размер частиц добавки не более 10 мкм. Электросопротивление периклаза с предлагаемой добавкой увеличивается по сравнению с прототипом при в 4-5 раз, при SOOC в 12-15 раз, токи утечки tснижаются в 4 раза. При этом введение предлагаемой добавки не снижает электрической прочности (удельного пробивного напряжения)по сравнению с прототипом.