Способ изготовления теплоизоляции из углеграфитового материала Советский патент 1993 года по МПК C04B35/52 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности для тепловой обработки изделий, например, в высокотемпературных вакуумных или газонаполненных индукционных печах.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления теплоизоляции.

Указанная цель достигается за счет того, что теплоизоляцию между индуктором и графитовым нагреваемым объектом формуют путем послойной набивки смеси, содержащей на 5-6 мас.ч, измельченных до 50 -100 мм отходов углеродного волокна 1 мэс.ч. раствора фенольно-формальдегидной смолы в этиловом спирте при соотношении компонентов в растворе 1:(4-5) соответственно, и последующей сушки при температуре 20- 80°С в течение 16-24 ч, а карбониза.цию осуществляют прогревом от графитового нагреваемого объекта со скоростью нагрева объекта 150-250°С/ч до конечной температуры на 100-200°С, превышающей его максимальную рабочую температуру.

Предлагаемые соотношения исходных компонентов для осуществления заявляемого способа обусловлены следующим.

Измельчение волокон до длины менее 50 мм приводит к увеличению производственных затрат и времени без заметного улучшения качественных характеристик теплоизоляции (теплопроводности, прочности), а при длине волокон более 100 мм усложняется процесс изготовления теплоизоляции (труд00

Сл) х|

С

нее осуществить перемешивание исходных компонентов из-за налипания и обволакивания волокнами перемешивающего устройства, а также усложняется процесс набивки теплоизоляции и отбор порций из общей перемешанной массы для набивки.

Повышение массовой доли содержания волокон более 6 мае.ч. в смеси приводит к некачественному (неравномерному по объему смачиванию волокон раствором смолы со спиртом, а следовательно, к недостаточно полной объемной последующей карбонизации теплоизоляции и соответственно к снижению механической прочности (сцеплению волокон) теплоизоляции. В результате этого при эксплуатации (например, при замене тигля) происходит отслоение и выпадение целых кусков теплоизоляции.

При уменьшении массовой доли содержания волокон менее 5 мас.ч. наблюдается вытекание излишек раствора при перемешивании и набивке, что ведет к загрязнению используемого оборудования и излишнему расходу материалов раствора.

Уменьшение содержания спирта менее 4 мас.ч. не имеет смысла, т.к. эта величина близка к пределу растворимости смолы в спирте и в результате не обеспечит равномерного смачивания волокон, а следовательно, равномерной (равнопрочной по объему) карбонизации теплоизоляции.

При увеличении содержания спирта более 5 мас.ч. имеет место снижение прочности теплоизоляции после карбонизации, излишнее вытекание раствора при набивке, а также испарение при сушке, что приводит к снижению механического скрепления волокон между собой.

Предлагаемый способ изготовления теплоизоляции намного проще и дешевле известных способов изготовления теплоизоляции. Его использование позволяет снизить количество видов применяемых углеграфито- вых материалов и применить один из самых дешевых их видов - отходы производства углеродных волокон. Заметно уменьшается объем ручных непроизводительных операций по нанесению слоев теплоизоляции из разных материалов и по их креплению в индукторе. В предлагаемом способе присутствует только одна ручная операция - послойная набивка материала теплоизоляции, т.к. резка и смешивание исходных компонентов могут производиться в существующих механизированных устройствах.

Важным преимуществом предложенного способа является повышенная .механическая прочность получаемой теплоизоляции из-за приобретаемой ею жесткости в процессе карбонизации смеси и способности

удерживать приданную ей монолитную форму, что особенно важно при ремонте печей или при замене графитовых нагреваемых объектов (тиглей, пресс-форм и т.п.).

Кроме того, способ дает возможность применения получаемой теплоизоляции с зазором между ею и нагреваемым объектом, например для горячего прессования с плавающей (подвижной) матрицей.

Последнее обстоятельство расширяет область применения индукционных высокотемпературных нагревательных печей.

Предлагаемый способ изготовления теплоизоляции реализован на разработанной

5 заявителем вакуумной индукционной установке следующим образом.

Приготавливают раствор из фенольно- формальдегидной смолы СФ010А со спиртом в соотношении 1:5 мас.ч. путем смешивания

0 при комнатной температуре, измельчают отходы углеродного волокна Углен до длины волокон 50-100 мм и смешивают их с приготовленным раствором в соотношении 5:1. Полученную массу послойно набивают меж5 ду нагревателем и графитовым тиглем (шаблоном), сушат при температуре 60-80°С в течение 12-24 ч, затем карбонизируют в инертной среде (без продувки) прогревом до температуры на 175 ± 25°С превышаю0 щую рабочую температуру тигля, со скоростью 200°С/ч.

Скорость нагрева определена экспериментально: при скорости нагрева меньше 150°/ч увеличивается время сушки (снижа

5 ется производительность) без улучшения качественных свойств теплоизоляции, а увеличение скорости нагрева выше 250°С/ч приводит к снижению качества теплоизоляции - появляются трещины и каналы из-за интен0 сивного выделения газов.

Перегрев на 100-200°С в сравнении с максимальной рабочей температуры необходим для более полного проведения процесса карбонизации по толщине карбонизации,

5 т.к. слой теплоизоляции, непосредственно примыкающий к индуктору, охлаждается от него.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа только за счет

0

5

применения отходов углеродного волокна, т.е. без учета отмеченных технологических преимуществ, может быть определен следующим образом.

Формула изобретения Способ изготовления теплоизоляции из углеграфитового материала преимущественно для индукционной печи, включающий формование теплоизоляции с последующей карбонизацией в защитной атмосфере, о т л и

чающийся тем, что, с целью упрощениясоотношении компонентов в растворе 1:4-5

технологии изготовления, теплоизоляцию фор-соответственно, и последующей сушки при

муют путем послойной набивки между индук-20-80° С в течение 16-24 ч, а карбонизацию

тором и графитовым нагреваемым объектомосуществляют прогревом от графитового насмеси, содержащей на 5-6 мас.ч. измель-5 греваемого объекта со скоростью нагрева

ценных до 50-100 мм отходов углеродногообъекта 150-200 град/ч до конечной темпеволокна 1 мас.ч. раствора фенолъно-фор-ратуры, на 100-200°С превышающей его макмальдегидной смолы в этиловом спирте присимальную рабочую температуру.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности для тепловой обработки изделий, например, в высокотемпературных вакуумных или газонаполненных индукционных печах. Цель изобретения состоит в упрощении технологии изготовления теплоизоляции. Это достигается за счет того, что теплоизоляцию формуют путем послойной набивки между индуктором и графитовым нагреваемым объектом смеси, содержащей на 5-6 мас.ч. измельченных до 50-100 мм отходов углеродного волокна 1 мае, ч. раствора фенольно-формальдегидной смолы в этиловом спирте при соотношении компонентов в растворе 1:(4-5) соответственно, и последующей сушки при температуре 20- 80°С в течение 16-24 ч, а карбонизацию осуществляют прогревом от графитового нагреваемого объекта со скоростью нагрева объекта 150-250°С/ч до конечной температуры на 100-200° С, превышающей его максимальную рабочую температуру. ё