Способ изготовления многошамотных изделий Советский патент 1938 года по МПК C04B33/22 

Известно, что одним из важнейших признаков шлакостойкости огнеупорного материала является его плотность. Чем материал плотнее, чем меньше его пористость, чем меньше, следовательно, площадь взаимодействия с разъедаюш,ей магмой/ тем, при прочих равных условиях, его шлакостойкость выше.

При рассмотрении условий взаимодействия шлака с поверхностью шамотного огнеупора становится очевидным, что эти условия не одинаковы во всех точках этой поверхности. Крупные зерна шамота, как обладаюш,ие меньшей пористостью, разъедаются медленно, промежутки же между крупными зернами, состояш,ие из пористой мелкой массы, разъедаются быстрее.

Механизм разъедания шлаком шамотного черепка можно представить себе следующим образом: мелкая пористая масса вокруг более крупных зерен растворяется в шлаке быстрее, Вследствие этого вокруг более крупных зерен образуются углубления, открывающие воздействию шлака все большую и большую поверхность крупных зерен. Это происходит до тех пор, пока не будет растворена

вся окружающая каждое крупное зерно рыхлая пористая масса, и в этот момент остаток крупного зерна отделится от поверхности огнеупора. В то же время, занимая относительно значительную поверхность сечения огнеупора, крупные и труднее разъедаемые зерна сдерживают общую интенсивность разъедания и этим обеспечивают некоторую среднюю стойкость, ббльшую, чем это вытекает из устойчивости мелкой пористой массы, и меньшую, чем следует из стойкости плотной массы крупных зерен.

Ускоренное разъедание пористых участков зависит только от величины их пористости, так как природа вещества материала огнеупора одинакова как в крупных зернах, так и в мелких.

Так как общая шлакостойкость изделия определяется шлакостойкостью наиболее слабых участков, то, усиливая тем или иным способом стойкость только этих слабых участков, можно резко повысить среднюю шлакостойкость всего изделия в целом.

Количество крупных зерен в шамоте при известных условиях производства может быть доведено даже

до 85-90%, вследствие чего количество массы, нуждающееся в улучшении, может оказаться весьма незначительным. Эго улучшэние легко осуществляется путем замены шамотной мелочи мелочью другого состава, обладающей повышенной шлакостойкостью, что экономически может быть вполне оправдано даже при относительно высокой стоимости заменителя. При дешевых заменителях, например, магнезиальных, их количество целесообразно повысить.

Из наиболее распространенных веществ, обладающих в различных условиях значительной химической стойкостью, можно указать на магнезиальные, бариевые, циркониевые силикаты и алюмосиликаты, хромистые соединения и др.

Так как с другой стороны наиболее плотные массы с наименьшим количеством мелочи в их составе можно изготовлять из так называемых многошамотных масс, то лучшей комбинацией, обеспечивающей наибольшую шлакостойкость шамотных изделий, будет многошамотная масса, в которой тонкая фракция шамота полностью заменена тонкой фракцией вещества заведомо более шлакостойкого.

Осуществить это можно в различных случаях различными путями. Применяя в качестве заменителя хромит или циркон, его следует вводить в тонкомолотом виде в количестве, компенсирующем удаленную тонкую шамотную фракцию.

В случае же магнезита или окиси бария, исходя из требования обеспечения температуры спекания того же порядка, как и в основной шамотной массе, сначала необходимо приготовить соответствующие алюмосиликаты путем предварительного смешения технических окислов с глиной с последующими обжигами при высокой температуре, обеспечивающей завершение реакции между ними в твердой фазе, и размолом перед введением в массу.

Для магнезиального шамота удовлетворительной по огнеупорности и температуре спекания является точка 6 ло диаграмме Рэнкина и Мервина

(эвтектика: форстерит - периклаз - шпинель) состава: МдО-56%; Д12Оз - 16%, SiO.-28% с температурой плавления 1700°.

Для бариевого шамота по диаграмме Рике пригодным является бариевый полевой шпат состава: ВаО-41 %, ftljOj-27% и SiOg-32% с температурой плавления 1780

Содержание добавки, вводимой для замещения мелкой фракции, зависит от типа многошамотной массы. При составлении последней только из двух групп зерен содержание добавки будет соответствовать 15-40%, при массах из трех размеров зерен- 10-15%.

Из указанных предпосылок в-ытекают нижеследующие варианты предлагаемого способа производства щлакостойких шамотных изделий.

1. При составлении многошамогной массы из нее удаляют шамотную мелочь и заменяют ее равным количеством молотого магнезиального алюмосиликата состава, близкого к МдО- 56%, RIaOg -16% и SiOj-28%, составленного из смеси высококачественной огнеупорной глины (например, Боровичской кремневки, Латнинской глины и т. п.) и магнезита (обжиг до 1550- 1600°). При этом следует различать два варианта:

а)двухфракционный многошамот: из тонкой фракции, содержание которой обычно берется в пределах 30-50%, отсевается мелочь ниже 1-0,5 мм. Содержание мелочи составляет 15-40%. Соответствующее количество магнезиального алюмосиликата перерабатывается под бегунами с минимальным количеством глиняного шликера (2-4% по глине от веса всей многошамотной массы) до тонкости помола не менее 0,2 МЛ1, после чего производится обычными приемами смешение всей массы,

б)трехфракционная масса: этот случай отличается от предыдущего только тем, что отпадает выделение из тонкой фракции мелочи менее 0,5 мм, так как третья тонкая фракция, идущая в шихту, при содержании ее 10-15%, целиком должна состоять из зерен менее 0,5 мм.

Таким образом здесь вся третья

фракция полностью состоит из магнезиального алюмосиликата.

2.Взамен магнезиального алюмосиликата берется бариевый с содержанием ВаО около 41%, Д12Оз около 27% и Si02 около 32%. Эта смесь составляется из высококачественной огнеупорной глины и углекислого бария и обжигается до 1500°. Приготовление массы производится согласно вышеуказанному (см. п. 1).

3.При составлении многошамотной массы из нее удаляется шамотная мелочь ниже 1-0,5 мм,, заменяемая равным количеством тонкомолотого (менее 0,2 мм} циркона или хромита. Количественные соотношения заменяемой мелочи аналогичны вышеуказанным-(см. п. 1).

4.Вся мелкая фракция как в двухфракционном многошамотном методе (30-50% мелочи), так и в трехфракционном (10-15%) заменяется одинаковой по зерновому составу и по количеству фракцией оливина, форстерита или дунита.

Для всех указанных здесь способов производства обжиг отформованных (пневматическим трамбованием или на гидравлических прессах) изделий производится при температуре около МОО.

Описанные выше специальные огнеупоры должны применяться в температурных условиях, при которых реакции в твердой фазе соответствуюш,их компонентов шихты не могут протекать с практически заметной быстротой.

Области наиболее целесообразного их применения следующие: ковшевой кирпич, стеклоприпас, электротермия легких металлов, ванны для плавки свинцовистой бронзы и др.

Предмет изобретения.

1.Способ изготовления многошамотных изделий, отличающийся тем, что, с целью сообцдения им шлакоустойчивости, в многошамотной шихте мелкую фракцию шамота (зерно менее 1 MfjC заменяют равным количеством тонко измельченного (зерно менее 0,2 м.1) шлакоустойчивого вещества, как например, бариевого или магнезиального алюмосиликата, циркона, хромита, оливина, форстерита или дунита.

2.Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что из мелкой фракции шамота заменяют тонко измельченным шлакоустойчивым веществом лишь мелочь с зерном менее 0,5 мм.