Огнеупорная масса для разливки металлов - SU1742261A1
Код документа: SU1742261A1
Описание
Изобретение относится к изготовлению огнеупорных изделий, предназначенных для разливки металлов, в частности при получении ленты из аморфных или микрокристаллических сплавов.
Известен мертель из кристаллических кварцитов, глины, алюмохромфосфатной связки с добавкой карбида кремния.
Присутствие в составе мертеля кристаллического кварцита не позволяет получить из такой массы термостойких изделий с низким коэффициентом линейного расширения . Связка не обогащена корундом.
Наиболее близким к изобретению является состав огнеупорных материалов, содержащий , мас.%: фосфатная связка 12 - 18; электрокорунд 5 - 20; пластификатор 6 - 10; тонкомолотый муллит 10 - 30; карбид кремния - остальное.
Недостатком огнеупора данного состава является сравнительно низкие термостойкость , плотность и прочность изделий, высокий коэффициент термического расширения , что ограничивает возможность применения его в качестве конструкционных материалов при высоких температурах.
Целью изобретения является повышение предела прочности при сжатии, термостойкости и снижение пористости и коэффициента термического расширения.
vi
4 hO Ю О
Поставленная цель достигается тем, что состав содержит дополнительно зернистый плавленый кварц и ССБ при следующем соотношении исходных компонентов, мае.%: фосфатная связка 3 - 10; карбид кремния 14,5 - 42,0; корунд 10 - 35; зернистый плавленый кварц фракции 3 мм 27 37; сульфитно-спиртовая барда (ССБ) 0,5 - .1,0; огнеупорная глина - остальное.
Диапазоны концентраций компонентов в шихте выбраны из следующих соображений: увеличение содержания карбида кремния выше 42% приводит к необходимости уменьшения содержания карбида кремния, выше 42% приводит к необходимости уменьшения содержания керамической связки (глины + корунд), меньше 20% или плавленного кварца меньше 27% приводит к резкому снижению плотности и прочности огнеупора и его термостойкости, т.е. основных качественных показателей огнеупоров для разливки металлов/
Уменьшение содержания карбида кремния меньше 14,5% снижает плотностные характеристики их. Повышение содержания керамической связки (глина + корунд) больше 45 приводит к повышенной усадочности массы, а также из-за повышенного содержания глины и, соответственно, стеклофазы, к снижению термических свойств и термостойкости огнеупора,
Снижение содержания фосфатной связки и ССБ менее 3,5% неэффективно и не позволяет получить высокопрочные изделия в безобжиговом виде. Составы, содержащие более 11 % фосфатной связки и ССБ, в процессе обжига вспучиваются, при этом ухудшаются все качественные показатели.
Улучшение качественных показателей предлагаемого огнеупора по сравнению со свойствами известного огнеупора обусловлено введением плавленного кварца в количестве 27 - 37% в сочетании с карбидом кремния и высокоглиноземистофосфатной связкой с добавкой 0,5- 1,% ССБ. Повышение плотности и прочности изделий способствует введению в их состав зернистого плавленного кварца, который при прессовании в сочетании с такими твердыми материалами , как карбид кремния и корунд, интенсивно дробится. При этом образуется структура, приближающаяся к оптимальному зерновому составу. Такая структура, где зернистая часть представлена карбидом кремния и плавленным кварцем, а связка высокоглиноземистого состава из глины, корунда, ССБ и фосфатного связующего менее подвержена термическим расширениям и более термостойка. Введение ССБ улучшает прессуемость массы и, соответственно , качество изделий.
Эффект достигается только при указанном содержании плавленного кварца. Снижение его ниже 27% или повышение выше 37% сопровождается ухудшением всей гаммы свойств.
Применение плавленного кварца и ССБ в составах керамических материалов изве0 стно, но неизвестно применение такого сложного по составу и структуре вещества, сочетающего карбид кремния, плавленный кварц, корунд, глину, фосфатную связку и ССБ в комплексе, обеспечивающего такие
5 важнейшие для разливки металлов свойства , как высокие плотность, прочность, термостойкость и низкий коэффициент термического расширения. Эти свойства обусловлены введением в состав ССБ фос0 фатной связки и специальной гранулометрической структурой, а также образованием при сравнительно невысоких температурах алюмо-, силико- и каолинито-фосфатных связок с корундом, кварцем и глиной. При
5 высоких температурах частичное разложение карбида кремния приводит к образованию активного диоксида кремния, который связывает карбид кремния и зерна плавленного кварца, а также реагирует с высокогли0 ноземистой связкой, образуя муллитовые сростки.
П р и м е р . В качестве сырья для изготовления образцов применяют: карбид кремния фракции 0,2 - 0,1 мм, корунд фрак5 ции менее 0,063 мм, плавленный кварц фракции 3 - 0 мм, глину огнеупорную ДН-1, концентрат ССБ, муллит фракции менее 0,08 мм.
В качестве фосфатной связки применя0 ют: ортофосфорную кислоту (плотностью 1,6 г/см3) и алюмохромфосфатную связку (плотностью 1,55 г/см.
Смешение и увлажнение опытных масс производят в лабораторных смесительных
5 бегунах в следующем порядке: загрузка наполнителя (карбид кремния + плавленый кварц), увлажнение ортофосфорной кислотой и шликером с добавкой ССБ, введение смеси глины с корундом и обработка массы
0 в течение 10 мин. Влажность масс в пределах 3-6%.
Прессуют образцы на лабораторном гидравлическом прессе при удельном давлении 50 МПа. Сушат образцы при 120°С до
5 остаточной влажности не более 1% с последующей термообработкой в электропечи при 520°С с выдержкой при конечной температуре 4 ч. Часть образцов от каждого из составов обжигают при 1400°С в засыпке коксиком с выдержкой 4 ч.
По указанной технологии изготовлены образцы трех составов с применением в качестве фосфатной связки ортофосфорной кислоты (составы 1 - 3) и трех составов с применением в качестве фосфатной связ- ки - алюмохромфосфатной связки (составы 4 - 6), а также четыре массы с выходом за границы диапазонов предлагаемых пределов: две (7 и 8) для масс с ортофосфорной кислотой и две (9 и 10) для масс с алюмох- ромфосфатной связкой.
Составы масс и свойства образцов из них приведены в табл. 1 и 2.
Испытания проведены по единой методике на одинаковом количестве образцов (среднее из трех определений).
Определяют открытую пористость, предел прочности при сжатии, термическую стойкость и коэффициент термического расширения.
В результате сравнительных испытаний установлено, что образцы, предлагаемого состава (1 - 6) отличаются от известных образцов (11) более высокими показателями предела прочности при сжатии в 1,5 - 1,8 раза и термостойкости, а также меньшей в 1,5 - 1,8 раза пористостью и коэффициентом термического расширения меньше в 1,5 - 1,7 раза. Указанные преимущества справедливы как при безобжиговом варианте технологии, так и после обжига при 1400°С. Выход за границы диапазона предлагаемых пределов компонентов вызывает ухудшение качественных показателей об разцов.
Формула изобретения Огнеупорная масса для разливки металлов , включающая фосфатную связку, карбид кремния, корунд, огнеупорную глину , отличающаяся тем, что, с целью повышения предела прочности при сжатии и термостойкости, снижения пористости и коэффициента термического расширения, она содержит дополнительно зернистый плавленный кварц фракции :S 3 мм и сульфитно-спиртовую барду при следующем соотношении компонентов, мас.%: фосфатная связка 3 - 10; карбид кремния 14,5 - 42,0; корунд 10 - 25; зернистый плавленный кварц фракции 3 мм 27- 37; сульфитно- спиртовая барда 0,5 - 1,0; огнеупорная глина - остальное.
Таблица
Реферат
Изобретение относится к изготовлению карбидкремнийсодержащих огнеупоров для разливки металлов. Состав может использоваться для изготовления керамических элементов установок спинингования аморфных и микрокристаллических лент, Огнеупорная масса содержит, мас.%: фосфатная связка 3.- 10; карбид кремни М4,5 - 42,0; корунд 10 - 25; зернистый плавленный кварц фракции 3 мм 27 - 37; сульфидно- спиртовая барда 0,5 - 1,0; глина огнеупорная - остальное. Огнеупорную массу готовили следующим образом. В смесительные бегуны загружали карбид кремния и плавленный кварц, увлажняли фосфатной связкой и шликером с добавкой ССБ, вводили смесь глины с корундом и обрабатывали массу в течение 10 мин. Открытая пористость огнеупора 14, 2 - 16,9%, предел прочности при сжатии 88 - 127 Мпа, коэффициент термического расширения 3,52 - 4,54 -106 град 1. Термическая стойкость - более 10 теплосмен. 2 табл. сл С
Формула
