Способ изготовления углеродсодержащих огнеупорных изделий Советский патент 1992 года по МПК C04B35/54 

1

(21)4844560/33

(22) 29.06.90

(46) 23.09.92. Бюл. № 35

(71)Запорожский индустриальный институт

(72)Р.И.Рагулина, Н.В.Темногорова, В.Т.Комаров, А.Д.Литманович, Н.А.Топтаева и Л.Я.Шварцман

(56)Заявка Японии № 60-47224, кл. С 04 В 35/52, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1323552, кл. С 04 В 35/54, 1987. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОД- СОДЕРЖАЩИХ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

(57)Использование: в огнеупорной абразивной, химической промышленности при изготовлении тиглей, муфелей труб,

применяемых для плавки, разливки металлов, сплавов и возгонки цинка. Сущность изобретения: способ включает смешивание компонентов огнеупорной массы, содержащей графит, карбид кремния, кремний металлический, огнеупорную глину, увлажнение, формование, сушку и обжиг в восстановительной атмосфере, при этом графит предварительно перемешивают с кремнием металлическим, а соотношение фракций 0,063:(2,0-0,5) мм всех компонентов шихты огнеупорной массы составляет (1,0-2,0): 1,0. В качестве кремния металлического используют аспирационную пыль дробления и размола кремния. Характеристика изделий: средний срок службы изделий 100-680 ч. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к изготовлению углеродсодержащихогнеупорных изделий и может быть использовано в огнеупорной абразивной, химической промышленности при изготовлении тиглей муфелей труб, применяемых для плавки, разливки металлов, сплавов и возгонки цинка.

Известен способ изготовления огнеупорных изделий на основе углерода и карбида кремния. Согласно этому способу в смесь, состоящую из углеродного и карби- дкремниевого сырья добавляют порошки металлического алюминия и кремния. В качестве связующего материала используется как глина, так и органическое связующее, образующее при обжиге углеродную связку Отформованные изделия подвергают обжиСО

с

гу в восстановительной среде - коксовой мелочи при температуре 1300-1600°С.

Получение качественных огнеупорных изделий по указанному способу требует высокие температуры обжига. Недостатком его является также низкая производительность и трудоемкость из-за необходимости создавать при обжиге восстановительную среду из коксика.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления углеродсодержащего огнеупора, согласно которому компоненты шихты-графит и огнеупорную глину, взятые в соотношении 3U-56 и 44-70 мас.% соответственно подвергают совместному гранулированию при 350-450°С, после чего гранулы в количестве 70,5-87% от веса ших

О CJ 4 Ю

ты смешивают с карбидом кремния и кремнием металлическим, а затем проводят увлажнение, формование, сушку и обжиг в восстановительной атмосфере. Создание защитного слоя из глины и графита, частичное гранулирование компонентов позволяет снизить газопроницаемость и окисляемость изделий.

Недостатком данного процесса является то, что при совместном гранулировании графита и глины образующаяся пленка из глины на зернах графита замедляет процесс карбидообразования от взаимодействия графита с кремнием, вследствие чего химическая устойчивость изделий будет резко снижаться.

Эксплуатационная стойкость таких изделий не высокая и составляет70 % отстой- кости данного вида углеродсодержащих огнеупорных изделий.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления углеродсодержащих огнеупорных изделий, включающем смешение компонентов огнеупорной массы с размером частиц менее 2 мм, содержащей графит, карбид кремния, кремний металлический, огнеупорную глину, увлажнение, сушку и обжиг в восстановительной атмосфере, графит предварительно перемешивают с кремнием металлическим, а соотношение фракций - 0,063 мм и (-2 + 0,5) мм всех компонентов шихты огнеупорной массы поддерживают в пределах (1,0+2,0): 1,0. В качестве кремния металлического используют аспирационную пыль дробления и размола кремния.

Таким образом, по сравнению с наиболее близким аналогичным решением той же задачи, предложенное техническое решение имеет новые отличительные признаки: графит подвергается предварительному перемешиванию с кремнием металлическим; соотношение фракций - 0,063 мм и (-2 + 0,5) мм в шихте огнеупорной массы поддерживается в пределах (1-2,0): 1; в качестве кремния металлического используют аспирационную пыль дробления в щеко- вых дробилках и размоле кремния в шаровых мельницах, являющихся отходами производства металлургической и химической промышленности.

Пример. Состав шихты огнеупорной массы готовился из следующих материалов, мас.%: чешуйчатый графит 21,5-49, огнеупорная глина 10-49; карбид кремния 3-60; кремний технический 5-10,5.

При проведении опытных работ были изготовлены огнеупорные массы для муфелей полусухого прессования (1),карбидкремнистых тиглей ТКГ (2) и графитсодержащих

тиглей ТГК (3), а также масса по прототипу.

В составе шихты огнеупорных масс по

прототипу использовался дробленый технический кремний, содержащий фракции - 0,063 мм - 25,7% - 0,5 + 0,063 - 74,3%, гранулированный продукт, содержащий графит и огнеупорную глину.

0 Расчет фракционного состава шихты огнеупорной массы по способу-прототипу произведен по составу огнеупорной массы, взятому из материалов описания изобретения.

5 Соотношение фракций - 0,063 : (-2 + 0,5) мм регулировались в основном фракционным составом карбида кремния, расходуемого в виде шлифзерна №№ 10-120, а также составом шихты для повышения эксплуата0 ционной стойкости изделий без удорожания, что достигалось заменой дорогостоящего кускового кремния дешевыми отходами дробления и размола - аспи- рационной пылью.

5 Состав огнеупорной массы приведен в табл.3.

После взвешивания компоненты шихты подаются на смешивание: графит с кремнием металлическим предварительно смеши0 ваются в сухом виде, после чего в смеситель загружается карбид кремния, огнеупорная глина (с каолином). Материалы вместе перемешиваются в течение 15 минут. Затем в сухую смесь добавляют техническую воду до

5 влажности 10-12 мас.%. С увлажнением смешивание продолжают еще в течение 40- 45 минут.

Увлаженная смесь подвергается подсушке и рыхлению в дезинтеграторах. Фор0 мовка изделий осуществляется методом гидростатического прессования при давлении 15-25 МПа, с одновременным вакууми- рованием смеси. Спрессованные изделия подвергают сушке на металлических обог5 ревательных листах или в туннельных сушилках при температуре 40-165°С в течение 2-4 суток. Затем глазируют наружную поверхность изделий, после чего их обжигают в печах периодического действия в

0 восстановительной атмосфере при температуре не менее 1289-1350°С.

Произведены промышленные испытания изготовленных углеродсодержащих из- делий: муфелей на возгонке цинка,

5 карбидкремнистых тиглей ТКГ на плавке бронз и графитсодержащих тиглей ТГГ на плавке и раздаче алюминиевых слитков (см. табл.4).

Данные промышленных испытаний сведены в табл.4-10. Туда же были внесены

аналогичные эксплуатационные характеристики огнеупорных изделий по способу-прототипу.

Формула изобретения 1. Способ изготовления углеродсодер- жащих огнеупорных изделий, включающий приготовление шихты путем смешивания графита, карбида кремния, металлического кремния и огнеупорной глины, увлажнение, формование, сушку и обжиг, о т л иХимический состав аспирационной пыли технического кремния

Массовая доля, %

Si

Fe

Al

98,4/97,2

0,68/1,2

0,44/0,78

Фракционный состав шихтовых материалов

0

чающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, графит предварительно перемешивают с металлическим кремнием, а соотношение фракций компонентов шихты 0,063:(2,0-0,5) мм шихты составляет 1,0-2,0:1,0.

Таблица 1

Са

Tl

Сумма при- мес.

0,38/0,74

0,035/0,2

1,53/2,92

Таблица 2

Таблица А

Эксплуатационные характеристики углеродсодержащи х изделий при различных соотношениях фракций

Таблица 3

разгар стенок незначительный

Термические трещины,

ЗМ

33,5

Продолжение табл. k

стенок

1:1

80

Термические трещины,

26,9

«,5

Срок службы изделий менее 100 ч не допускается по техническому требованию к муфелю.

Таблица 6

Эксплуатационные характеристики углеродсопержащих изделий для соотношения фракции (-2,0-0,5) мм и -0,095 мм

Срок службы изделий менее 50 ч не допускается по техническому требованию к тиглю ТКГ.

Пр.одолн ение таблА 5

69

50

Образование сетки, трещин, разлив расплава при использовании

Таблица

Эксплуатационные характеристики углеродсодержащих излелий для соотношения фракций (-2,0-0,5)нн и -0,095 мм

Срок службы изделий менее 50 ч не допускается по технологическому требованию к тиглю ТКГ

Таблица 9

Эксплуатационные характеристики углеродсодержащих изделий для соотношения фракций (-2,0-0,2)мм и -0,0&3 мм

Срок службы изделий менее 550 ч не допускается по техническому требованию к тиглю ТГГ.

Таблица 10

Эксплуатационные характеристики углеродсодер«а,их изделий для соотношения фракций (-2,0-0,5)мм и -0,095 мм