Способ изготовления огнеупорных изделий Советский патент 1981 года по МПК C04B35/65 C04B35/00 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к получению огнеупорных изделий сложной формы, например сосудов с донными патрубками, фильер, труб с торцовыми стенками и др. В настоящее время для изготовления изделий сложной формы в основном используют метод шликерного литья, заключающийся в заливке шликера в формы, сушке, удалении изделия из формы и обжига. Этим способом можно получить тигли, трубки и другие изделия с толщиной стенки до 2-5 мм, в зависимости от общих размеров изделий. Недостатком этого способа являет ся большая усадка при обжиге, что су щес.твенно ограничивает применение этсгго метода. Известен способ изготовления огн упорных изделий, включающий сборку изделий из отдельных деталей путем их склеивания посредством керамичес ких, органических или металлических паст различного химического состава например, путем нанесения на склеив емые поверхности композиций на жидком стекле с последующей термообработкой 1 . Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления изделий сложной формы путем формования заготовок из предварительно смешанной шихты на основе таких оксидов, как А&(2.Оз, МдО, ZrO, их спекания с споследующей сборкой узла из отдельных деталей, причем между соединяемыми керамическими деталями помещают лабо фольгу (или порошки) металлических алюминия, титана, ванадия, либо их оксиды или гидраты. Собранный узел нагревают в окислительной или инертной атмосфере до температуры плавления металла и частичного растворения керамики 2. Изделия сложной конфигурации, полученные описанным способом, обладают недостаточной механической прочностью, термостойкостью из-за изменения химического состава в месте соединения металла и керамики, кроме того, материал в зоне контакта имеет более низкую температуру плавления, чем материал изделия. Цель изобретения - повышение механической прочности, термостойкости и получение равноплотного изделия постоянного химического состава. Поставленная цель достигается за счет того, что в способе изготовления огнеупорных изделий сложной конфигурации путем смешения компонентов формования заготовок с последующим их обжигом, изделия формуют из шихты содержащей металл и его окисел в соотношении 10:90-20:80, а обжиг прово дят в две стадии: первая - в закрытых капселях при 1450-1750 С в течение 1-2 ч под пригрузом/ составляющим 10-50% от величины удельной нагрузки, вызывающей начало размягчения материала, вторая - в воздушной сред при 1300-1500 с в течение 1 ч в воздушной среде без пригруза. В качестве огнеупорного материала берут окислы хрома, олова, алюминия. Порошок окисла металла и мeтaJг л смешивают в шаровой мельнице в течение 10 ч, массу для прессования готовят добавлением 5%-ного раствора поливинилового спирта в количестве 5.-7%. Из полученной массы на гидравлическом прессе под давлением 700 кг/см прессуют кольца диаметром 25 мм с толщиной стенки 5 и 10 мм и высотой 20 мм и диски диаметром 25 мм и толщиной 5 мм. Из отформованных деталей собирают изделия кольцо-диск, кольцо-дна диска, кольцо-диск-кольцо. Контактные поверхности деталей пришлифовывают друг к другу без использования абразивных порошков, Обжиг изделий осуществляют при 1450-1750°С в течение 1-2 ч при огра ниченном доступе воздуха в закрытой корундовой капсуле, в керосиновом горне, причем с целью получения проч ного сцепления деталей, изделия обжи гают под пригрузом с величиной усилия 10-50% от величины удельной нагрузки (не превышающей 1,5-2 кг/см ), вызывающей начало размягчения материала. Нагружающая сила направлена перпендикулярно контактной поверхнос ти деталей по оси изделия. Для пригруза используют огнеупорные диски из материала, не взаимодействующего с материалом образцов. Готовые изделия подвергают повтор ному обжигу при 1300-1500°С в течение 0,5-1,5 ч в воздушной среде без пригруза. Получение обожженных изделий с равноплотной структурой обусловлива ет отсутствие локального разрушения огнеупорного изделия по местам сварки, jfiTO присуще таким изделиям при использовании для их сварки инородных материалов. В процессе обжига изделий на 1-о стадии происходит расплавление мета ла, введенного в состав шихты, с по ледующим его окислением, что способ ствует как свариванию деталей, так спеканию всего изделия. На второй с дии происходит полное окисление металла и низших окислов, а также снятие остаточных напряжений в изделии. Так как металл равномерно распределен по всему объему, усадка в процессе обжига одинакова по всему изделию. Обожженное изделие обладает равноплотной структурой и одинаковьом химичес-i КИМ составом, как .отдельных деталей, так и мест их контакта. Пример 1. Массу и изделия из окисла хрома и металлического хрома с размером зерен менее 60 мкм при соотношении 20 готовят по; приведенной выше технологии. Собранные изделия обжигают в две стадии: на 1-ой стадии под пригрузом 1,5 кг/см при в течение 1 ч при ограниченном доступе воздуха, на. 2-ой стадии в воздушной среде без пригруза при 1500°С в течение 1 ч. Полученные изделия имеют предел прочности при сжатии 350.кг/см . После 15 теплосмен в режиме (1300с воздух) изделия не растрескиваются в местах стыка деталей. П р и м е р 2. Массу изделия из двуокиси олова и металлического олова с зернами менее 60 мкм при соотношении SnO2:Sn 85:15 готовят по приведенной выше технологии. Собранные изделия обжигают в 2 стадии: на 1-ой стадии под пригрузом 1,75 кг/см при в течение 20 ч при ограниченном доступе воздуха, на 2-ой стадии- - в воздушной среде без пригруза при 1300 С в течение часа. Полученные изделия имеют предел прочности при сжатии 275 кг/см . После 14 теплосмен в режиме (1300С воздух) изделия не растрескиваются в местах стыка деталейПример 3. Массу и изделия из окиси алюминия и металлического алюминия с размером зерен менее 60 мкм при соотношении .90:10 готовят по приведенной выше технологии. Собранные изделия обжигают в две стадии: на 1-ой стадии под пригрузом 2 кг/см при 1600°С в течение 1,5 ч при ограниченном доступе воздуха, на 2-ой стадии.- в воздушной среде без пригруза при 1400с в течение 1 ч. Полученные изделия имеют предел прочности при сжатии 600 кг/см . После 12 теплосмен. Е режиме (1300 С воздух) изделия не растрескиваются в местах стыка деталей. У всех полученных изделий была исследована структура контактных пов.ерхностей и определена термостойкость. При исследовании структуры не наблюдается отличие плотности зон контакта от тела деталей. При испытаниях на термостойкость врежиме воздух) не зафиксировано локализации трещин в местах сварки деталей, имеющих ту же температуру плавления, что и все изделие.

58766056

Формула изобретениярытых капселях при 1450-1750®С в течеСпособ изготовления огнеупорныхщим 10-50% от величины удельной наизделий сложной конфигурации путем грузки, вызывающей начало размягчесмешения компонентов, формования за-ния материала, вторая - воздушной

готовок с последующим их обжигом,среде при 1300-1500 с в течение 1 ч

отличающийся тем, что, с 5без пригруза. целью повышения механической прочности, термостойкости и получения равно-Источники информации,

плотного изделия постоянного химичес-принятые во внимание при экспертизе кого состава, изделия формуют из ших- 1. Авторское свидетельство СССР

ты, содержащей металл и его окисел 10 527401, кл. С 04 В 35/04, 1974. в соотношении 10:90-20:80, а обжиг 2. Патент США 3517432,

проводят в 2 стадии: первая - в зак-кл. 29-472.7, опублик. 1972. ние 1-2 ч под пригруэом, составляю