Огнеупорная шихта Советский патент 1982 года по МПК C04B35/583 C04B35/14 

(54) ОГНЕУПОРНАЯ ШИХТА

I

Изобретевде относится к высокотемпературным огнеупорным материалам и может быть использовано в металлургической промышленности, например для футеровки кристаллизаторов.

Известен огнеупорный материал, содержащий, вес.%: нитрид бора 50-95 и монофосфат алюминия 5-50 11.

Однако этот материал характеризуется недостаточной механической прочностью и низкой теплопроводаостью.

Известен материал, содержащий, вес.%: алюмофосфаТное св язующее 5-20., окись алюминия 1-10 и нитрщ1 бора ост Ельное 2.

Однако такой огнеупорньй материал имеет недостаточно высокую рабочую телятературу, низкие прочность и теплопроводность.

Наиболее близким техническим решепием к предлагаемому является материал, содержа- ( ищи, вес.%: нитрид бора 30-70 и двуокись кремния 5Ю2 30-70 3.

Недостатками данного материала являются низкий коэффициент термичеосого расширения, несмачнваемость жидким металлом, а также низкая

величина коэффициента теплопроводности, что при изготовлении из него кристаллизатора приводит к медленному затвердеванию непрерывного слитка и, как следствие, к резкому уменьшению скорости его вытягивания, ухудшающему качество поверхности слитка и снижающему производительность.

Цель изобретения - авторегулируемость теплоотбора в кристаллизаторе, а также увеличение срока службы и механической прочнос10та кристаллизатора.

Указанная цепь достигается тем, что огнеупорная шихта, преимущественно дляфутеровки кристаллизаторов, включающая нитрид бора и двуокись кремния, дополдательно со15держит медь при следующем соотношении. компонентов, вес.%:

Нитрид бора30-45

Двуокись кремния25-50

Медь10-40

20

Уменьшение содержания меди ниже 10% приводит к снижению коэффициента теплопроводности материала, что при изготовлении из него кристаллизатора приводит к малой 390 скорости роста корки слитка, что сопровожда ется ухудшением качества его поверхности ,н снижением производительности. Увеличение содержания меди свыше 40% сопровождается уменьшением прочностных свойств материала, что при изготовлении из него кристаллизатора приводит к износу последнего, искажению внутренней его полости, приводящему к браку заготовок по поверхностным трещинам. Предложенный огнеупорный материал обладает авторегулируемостью теплоотбора и состоит из нитрида бора, связанного окисью кремния, величина козффищ«ента линейного рас1Ш1реш1Я которого близка к нулю, и меди со рачительным коэффициентом линейного расширения. Под авторегулируемостью теплопроводности и, как следствие, теплоотбора, нонммается изменение этих веливдн в нужном направлении с изменением температуры материала. В результате этого в предлагаемом материале теплопроводность увеличивается с повышением температуры и соответственно понижается с понижением температуры. Обеспечивается это явле1ше за счет того, что материал в виде сме«ж из указанных составляющих приготавливается при высокой темпе ратуре, когда имеется плотное прилегание частиц этих составляющих, что соответствует максимальной теплопроводности материалу. При охлаждении материала до комнат1гой температуры частицы меди сжимздатся, в результате чего создаются газовые зазоры между медью и нитридом бора, связанного окисью кремнйя, имеющего велитану коэффи 1шента линейного расширения близкой к нулю, что приводит к резкому уменьшению эффективной теплопроводности , всего материала. Промежу1ОЧ1ше значения температуры определяют и промежуточные значения теплопроводиостиТаким образом, при разливке горячего металла теплопроводйость материала кристаллизатора и теплоотбор от металла увеличивается, при разливке металла с низкой температурой теплопроводность материала кристаллизатора понижается и теплоотбор от металла снижается, обеспечивая его разливку полностью. При номинальной температуре разливаемого металла теплопроводность материала кристаллизатора устанавливается проме-, жуточной относительно крайних значений. Авторегулируемость теплоотбора обеспечивает получение литого металла стабильно высокого качества, а применение известного материала, не обладающего способностью к авторегулированию теплоотбора, приводит к ухудшению качества металла, так как при .разливке горячего металла получаются трещи|ны, а при разливке холодного металла ухудшается поверхность заготовок из-за появления заворотов. Кроме того, в результате низкого коэффициента теплопроводн ости известного материала при обычных скоростях вытягиваЙ1Я заготовки металл выливается под кристаллизатором, позтому необходимо снижение скорости вытягивания по крайней мере в 2 раза, что соответственно снижает производительность. Технология получения предлагаемого материала состоит в следующем. Порошок нитрида бора, меди и двуокиси кремния, смешивают в вибромельнице или шаровой мельнице. Готовуго шихту загрзокают в Г1йфитовую пресс-форму, которую нагревают в индукторе до 1100° С. По достижении температуры к пуансонам прикладывают удель ное давление 50 кг/см, затем медленно поднимают температуру до 1700-17 50° С и удельное давление до |50-200 кг/см. Выдержка при максимальных температурах и давле 1иИ 10-15 мин, после чего снижают температуру до 1500-1400° С, а затем снимают давление.. Результаты испытаний предлагаемого материала в сравнении с известным представлены в таблице. .5 Как видно из таблицы, теплопроводность кристаллизатора, вьтолненного из предлагаемой шихты, находится в пределах от 13-18 до 60-65 ккал/м -ч град, а вьшолиенного из известной существенно ниже и остается пост янной при изменении температуры, равной 12 ккал/м. ч-град. Кроме того, прочность кристаллизатора из предлагаемой шихты 1350-1500 кг/см из известной - 1300 кг/см. Срок службы кри таллизатора из предлагаемой шихты 80- ,70 тыс.т отлитого металла до полного его износа, из известной шихты в соответствии с несколько пониженной прочностью 50- 70 ТЫС.Т отлитой стали. Таким образом, использование предложенной огнеупорной шихты в кристаллизаторах позволяет снизить процент поверхностных Дефектов на заготовках из стали, чугуна или металлов до 1% и увеличить срок службы и прочностные свойства кристаллизаторов. Формула изобретения Огнеупорная шихта, преимущественно для футеровки кртсталлизаторов, включающая нитрид бора и двусжись кремния, отличающаяся тем, что, с целью авторегулируемости теплоотбора в кристаллизаторе, а также увега1чеш1Я срока службы и механической прочности кристаллизатора, она дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, вес.%: Нитрид бора30-45 Лруокись кремния25-50 Медь10-40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции N 2139550, кл. С 04 В 35/00, публик. 1973. 2.Авторское свидетельство СССР Я 658115 кл. С 04 В 35/58, 1977. 3.Патент США № 32Ю614, кл. 106-39, опублик. 1966.