Способ изготовления огнеупорных изделий Советский патент 1991 года по МПК C04B35/80 B32B5/08 

Изобретение относится к огнеупорной промышленноети и может быть использовано в качестве огнеупорных конструкционных элементов, работа ющих 1вконтакте с расплавами металлов, . например, в установках для разливки металлов, а также в качестве агрессивноустойчивой теплоизоляции в различных отраслях народного хозяйства. Известен способ изготовления многослойного теплоизоляционного изделия дпя тепловых агрегатов, вктоto

4:

CD

чающий укладывание в формы массы огнеупорного слоя, включающего, мас.%: .огнеупорное глинистое сырье 22-30, шамот 47-70, фосфатное связующее 8-21, его уплотнение с посЛедуияцим укладыванием поверх него массы изоляционного слоя, включающий, мас.%: огнеупорное глинистое сырье 6-22, шамот 24-34, керамзитовый графит 16-53, фосфатное связующее 17-28.

Недостатком указанного способа является низкая термостойкость и низкая металлоустойчивость получаемых изделий. Большое содержание глинистого компонента (в обоих слоях) приводит к уплотнению материала, высокому спеканию его при воздействии температуры термообработки при изготовлении, что обуславливает низкую термостойкость. К тому же. глинистый компонент образует при взаимодействии со сталью легко плавкие соединения с высокой вязкостью, легко смываемые движущимся расплавом. Известно также, что зерна корунда растворяются в контакте с расплавом стали - низкая металлоустойчивость. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ из,готов ления огнеупорных изделий, которые мо гут быть использованы при разливке алюминиевых сплавов, включающий намот ку на шаблон тканого волокна, пропитанного составом, включающим, мас.%: окись хрома 31-54, глина огнеупорная 4-11, фосфатное связующее 35-65. Сушат- при в течение двух ч с последующей термообработкой при в течение двух ч. Этот способ изготовления позволяет получить изделия, устойчивые к распла ву алюминия (температура службы v/OO С), но непригодные для работы в контакте с расплавом cTajiH, так как вследствие значительной скорости пропитки расплавом стали, они не обеспечивают достаточно длительного срока службы. Цель изобретения - увеличение сро ка службы путем повьппения металлоустойчивости и прочности изделий. Эта цель достигается тем, что спо соб изготовления огнеупорных изделий для тепловых установок, преимущественно пня разливки стали, путем нане сения на шаблон тканого волокна, про питанного составом, содержащим огнеупорный наполнитель, фосфатное связу щее, огнеупорную глину, и термообработки, на шаблон наносят углероднографитовое тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мас.%: карбид кремния или графит - 27-56, фосфатное связующее 34-65 и огнеупорная глина 3-10, до образования 1/5-1/3 толщины изделия, после чего наносят кремнеземное тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, Мас.%: алюмосиликатный или магнезиальношпиндельный огнеупорный наполнитель 13-28, фосфатное связующее 37-77, огнеупорная глина - 3-4, карбид.кремния или графит - 6-3, до образования 1/3-1/2 толщины изделия, а затем наносят кремнеземное тканое волокно пропитанное составом, содержащим, мас.%: алюмосиликатный или магнези- . ально-шпиндельный огнеупорный наполнитель 16-65, фосфатное связующее 30-81 и огнеупорная глина 3-5. Нанесение на шаблон углероднографитового тканого волокна, пропитанного связующим, включающим в качестве заполнителя углеродсодержащий компонент, позволяет значительно повысить металлоустойчивость изделий за счет снижения процессов пропитки его металлическим расплавом, что в итоге положительно сказывается на увеличении срока службы изделий. Изменение в последующем слое состава тканого волокна (углероднографитового на кремнеземное) при сохране- с НИИ в составе для пропитки углеродсодержащего компонента, позволяет получить слой изделия, отличающийся от первоначального более низкой теплопроводностью за счет высокой теплоизоляционной способности кремнеземного волокна, и в то же время, близкого по характеру термического расширения к предыдущему слою и последующему, что обеспечивает высокую термостойкость изделий. Нанесение далее кремнеземного тканого волокна, пропитанного составом, в котором отсутствует углеродсодержащий компонент, позволяет понизить теплопроводность изделий и дает возможность эксплуатировать их в окислительной атмосфере, так как углеродсодержащие слои защищены наружным и имеющим оксидный состав. В процессе термообработки изделий происходит усадка материала, причем величина ее понижается от наружного слоя к промежуточному и затем к внутреннему, что обуславливает сжатие . внутреннего слоя промежуточным, промежуточного слоя - наружньм и оберпечи-. вает повышение прочности изделий. Нанесение внутреннего слоя до 1/5-1/3 толщины изделия достаточно для обеспечения высокой его металлоустойчивости; значительное увеличение толщины этого слоя недопустимо, так как повьйпает теплопроводность изделия. что отрицательно сказывается на качестве металлических отливок. К тому же углёроднографитовые ткани стоят дороже чем кремнеземные. Промежуточный компенсационный слой до 1/3-1/2 толщиш изделия обеспечивает компенсацию разни19 1 термических напряжений внутреннего (металлоустойчивого) и наружного (теппоизоляционного) слоев, мезклу которыми он расположен. Значительное увеличение его толщины, т.е. более 1/2 толщины изделия нецелесообразно, так как отрицательно сказывается на теплопроводности изделия. Уменьшение толщины промежуточного слоя менее указанных соотношений не создает эффект компен сацни разницы термических напряжений слоев и не обеспечивает повышение . срока службы изделий. Выбор толщины теплоизоляционного слоя в пределах 1/2-2/3. толщины, изделия определяется конструктивными особенностями изделий и экономическими соображениями. - Приме р. Изготавливают различные составы для пропитки тканых воло кон, приведенные в таблице. 11а шаблон наносят тканое углероднографитоВое волокно, пропитанное составом, приведенным в графе 2 таблицы.. После намотки 1/5-1/3 ТОЛЩИНЫ изделия углероднографитовое волокно за меняют на кремнеземное, пропитанное составом, приведенным в графе 3 таблицы.

Структура изделий и состав (мае.%) слоев исследованных об1)азцов

Прототип

Огнеупорный наполнитель-окись хрома

„огнеупорная глина

растэор гексаметафосфата натрия

прсжежуточный

слой 109

Свойства

характер взаимодействия с расплавом стали

йн.тенсивная пропитка, сопровождающаяся раЗмы- 25,0 ванцем материала и увеличением дааметра канала металлопровода6 После изготовления 1/3-1/2 толщины изделия продолжают наслаивать кремнеземное тканое волокно, но состав для его пропитки соответствует приведенному в графе 4 таблицы. Полученные заготовки сушат при 100120 С, затем подвергают термообработке при со скоростью подъема температуры 30-50 С в ч и выдержкой при конечной температуре 2 ч. В качестве фосфатной связи используют однозамещенный фосфат магния плотностью 1,2 г/см, а также (в составе IV) однозамещенный фосфат алюминия плотностью 1,3 г/см. В качестве наполнителя используют электро-. корунд, высокоглйноземистый , хромитовую руду после вибропомола. В качестве углеродсодержащего ко1мпонента используют карбид кремния и графит.. Свойства изделий, полученных по прототипу и предлагаемому способу, приведены в таблице. Таким -образом, сочетание и последовательность операций предложенного способа позволяют получить, монолитные многослойные изделия с определенMU4 расположением и конкретным назначением слоев, что позволяет значительно повысить металлоустойчивость и прочность изделий при сохранении достаточно низких показателей теплопроводности (0,4-0,5 Вт/мК по прототипу и 0,7-0,8 Вт/мК по предлагаемому способу) и термостойкости (30 воздушных теплосмен по прототипу и 26 теплосмен по предлагаемому способу).

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ для тепловьрс установок преимущественно для разливки ста.ли путем занесения на шаблон тканого во1локна пропитание го сое таном, содержащим огне упорный наполнитель, фосфатное связующее, огнеупорную глину, и термообработки, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службыпутём повьшения металлоустойчпвости и прочности изделий, на шаблон наносят углероднографитовое тканое волокно, пропитанное составом, содержащим, мае.%: карбид кремния или графит 27-56, фосфатное связуняцее 34-65, огнеупорная глина 3-10 до образования 1/5-1/3 толщины изделияj после чего наносят кремнеземное тканое волокно, пропитанное составом, содержащим мае.%: алюмосиликатный i или магнезиально-шпинелвдный огнеупорный наполнитель 13-28, фосфатное связунмцее 37-77 огнеупорная, глина 3-4, карбид кремния или графит 6-3 до образования 1/3-1/2 толщины изделия, а затем наносят кремнеземное тканое волокно, пропитанное составом, содержапрм, мас.%; алюмосиликатный или магнезиально-шпинелидный огнеупорный наполнитель 1б-65,.фосг фатное связующее 30-81 и огнеупорная глина 3-5.