Способ изготовления корундовых огнеупоров

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРУНДОВЫХ ОГНЕУПОРОВ, включающий смешение |глинозема с титансодержащей добавкой, формование и обжиг при 1450-1750 с, отличающийся тем, что, с щелью повышения механической прочности , йлотности и упрощения технологии , в качестве титансодержащей добавки используют органический эфир ортотитановой кислоты или продукт его : гидролитической поликонденсации в количестве 1,5-7,0 мас.%.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕОНИХ

РЕСПУЬЛИН (у) С 04 В 35/10

ГООУД ЖЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21)3334879/29-33 (22)03;09 ° 81 (46)15 ° 05.83. Бюл. 9 18 (72)A. Е. Жуковская, А. А. Кортель, В. A. Кротиков, Г. Г. Мельникова, Н. П. Харитонов и Е. A. Шерман (71)Ордена Трудового Красного Знамени

Институт химии силикатов им.И.В.Гребенщикова и Всесоюзный государственный институт научно-исследователь--ских и проектных работ огнеупорной промышленности ,(53)666.763.5(088.8) (56)1. Павлушкин Н. М. Спеченный ко-. рунд. М., Госстройиздат, 1961, с.110111. 2. Авторское свидетельство СССР

Р 331045, кл. С 04 В 33/32, 1970.

„,SU„„, 1017694 А (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРУН ДОВЫХ ОГНЕУПОРОВ, включающий смешение глинозема с титансодержащей добавкой, формование н-обжиг при 1450-1750 С, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с .целью повышения механической прочности, плотности и упрощения технологии, в качестве титансодержащей добавки используют органический эфир ортотитановой кислоты или продукт его гидролитической поликонденсации в

:количестве 1,5-7,0 мас.Ъ.

1017694

Изобретение относится к техноло,гии керамики и огнеупоров и может быть использовано при изготовлении плотных корундовых огнеупоров, предназначенных для работы в условиях контакта с агрессивнмми расплавами и больших механических нагрузок.(на-., пример сталеразливочного припаса), а также технической керамики и огнеупоров, сохраняющих высокую плотность и прочность при службе в восстановительной атмосфере.

Известен способ изготовления корундовых огнеупоров пут м прессования из шихты на основе технического глинозема с добавкой 0,5-5 мас.Ъ

15 окиси титана. Этот способ позволяет получить плотные корундовые иэделия при температуре обжига 1500-1550 С против обычных 1750 С 13.

Недостатком изделий, полученных 20 по этому способу, является снижение механической прочности при службе в восстановительной среде вследствие восстановления четырехвалентного титана до низших валентностей 25 (3+ - ° 2.+)

Наиболее близким к йзобретению по технической сущности является способ изготовления корундовых огнеупоров путем прессования из шихты gp на основе технического глинозема с добавками низших окислов титана (Т1>0 з, Тi0) в количестве 0,5-2 вес.Ъ и последующего обжига при 1450-1550 С в восстановительной среде Г 21.

Однако огнеупоры, полученные по способу-прототипу, характеризуются недостаточной механической проч- ностью, связанной с их микроструктурой. 40

Кроме того, при использований этого. способа является необходимость предварительного получения низших окислов иэ двуокиси титана обжигом ее в атмосфере водорода (150 С, 2 ч ) с последующим измельчением в вибромельнице в течение 20 ч, проведение обжига отформованных изделий обязательно в восстановительной среде, что требует оснащения печей специальным оборудованием.

Целью изобретения является повышение механической прочности, плотности и упрощение технологии, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления корундовых огнеупоров, включающему смешение глинозема с титансодержащей добавкой, формование и обжиг при

1450-1750ОCi в качестве титансодержащей добавки используют органическийо0. эфир ортотитановой кислоты или про-. дукт егс> гидролитической лоликонденсации в количестве 1,5-7,0 мас.Ъ, Использование в качестве титансодержащей добавки органического эфи- 65 ра ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсации обеспечивает образование в огнеупоре в процессе обжига восстановительной среды за счет выделяющихся при термо@еструкции титаноорганическоIo соединения углеводородов (при

500-600 С) и их разложения на углерод и водород (при 1000 C) . Твердый остаток после термодеструкции титаноорганического соединения восстанавливается до более низких степеней окисления °

Таким образом, предлагаемый способ исключает последующее восстановление четырехвалентного титана в процессе службы изделия в восстановительной среде и предотвращает связанные с ним разуплотнение и разупрочнение огнеупора. Отпадает также необходимость предварительного восстановления Т10 в атмосфере водорода до низших окислов и применения восстановительной среды при спекающем обжиге изделий обязательные для способа-прототипа, что обуславливает упрощение технологии.

Дополнительным и весьма существенным эффектом введения титансодержащей добавки в виде органического эфира ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсации является кристаллизация корунда в таблитчатой форме. Таблитчатая форма кристаллов обеспЕчивает прочное срастание кристаллов в процессе обжига, образование прочного каркаса, что приводит к увеличению механической прочности и плотности огнеупора.

Влияние добавки. органического эфиг ра ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсации на упрочение и уплотнение корундового огнеупора становится заметным при введении от 1,5 до 7,0 мас.% (в рассчете на чистое вещество). Введение добавки в количестве свыше 7 мас.Ъ приводит к возрастанию деформации. oI" неупора под нагрузкой, не вызывая дальнейшего увеличения прочности и уплотнения материала, Образование кристаллов корунда таблитчатой формы и связанное с ним упрочнение материала начинаются при 1450 С и завершаются при 1750 С. Дальнейшее повышение температуры обжига не приводит к улучшению технических свойств огнеупора.

Предлагаемый способ изготовления корундовых огнеупоров осуществляют следующим образом.

Добавку органического эфира ортотитановой кислоты или продукта его поликонденсации вводят в сырой технический глинозем в процессе его помола или после помола (остаток на сите 063 не более 5Ъ), после чего добавляют временное технологическое .

1017694

Варианты. Компоненты, мас.Ъ

Х„-- тура,. с

М .О .T3T . THIIT. TBT . . ПТВ . Тi 0 + Тi0

Темпера 1750

1,5

98,5

96,0

1750

4,0

7,0

93,0

1750

96,0

4,0

1600

4,0

96,0

1450

1600.б

4., 0

96, 0

9 8, 0

1 7 5 0

2,0

3,0

97,0

5,0

95,0

1750

1500

99,0

1,0

Способ-.прототип

1500

1,0

99,0

Х

В расчете на полимер. ! Обжиг осуществлен в восстановительной среде по способу-прототипу. связующее, прессуют массу и подвергают спекающему обжигу в печи любого типа. Воздушиая среда печи (скисли тельная или восстановительная) не влияет на характер процесса и свойства спеченного материала. Температура обжига в пределах 1450-1750 С, выдержка при конечной температуре

4-6 ч.

Сырой технический глинозем из-. мельчают в вибрационной мельнице до остатка на сите 063 не более 5Ъ.

Титаноорганическую добавку -вводят на стадии помола,.В качестве временного технологического связующего используют раствор сульфитно-спиртовой барды плотностью 1,18-1,20,г/cM в количестве 4-5Ъ (сверх 100%) к глинозему. Образцы в форме цилиндров диаметром и высотой 10 мм (для определения предела прочности при сжатии, открытой пористости и усадки) и в форме прямоугольйых призм 15 х х 10 х 4 мм (для определения предела прочности при статическом изгибе прессуют на .гидравлическом прессе при удельном давлении прессования

100 .МПа.

В табл. 1 приведены вещественный состав масс, температура обжига и режим термообработки, имитирующей службу огнеупоров в восстановительной среде (образцы в капселе,, коксо-.. вая засыпка).

В- табл. 2 сопоставительно представлены .свойства образцов, изготовленных по предлагаемому способу и ,способу-прототипу. В качестве титан10,содержащей добавки используют тетраэтоксититан (TBT) тетраизопропоксититан (THAT), тетрабутоксититан (ТБТ) и полибутилтитанат (ПБТ).

Как видно из табл. 2 образцы, из15 готовленные по предлагаемому способу, характеризуются высокой плотностью (открытая пористость не превышает

5%У и существенно более высокой прочностью, чем образцы, изготовленные

20 -по способу-прототипу. При этом длитель. ная выдержка спеченного агнеупора, из" готовленного по предлагаемому способу, при температуре. службы изделий(1550 С! в. печи с восстановительной средой,об25 разуемой коксовой засыпкой капселя, не вызывает снижения плотности и прочности образцов. ,Таблица 1

1017694

Таблица 2

Свойства после дополнительной термо; обработки в восстановительной среде при 1550 С в течение 60 ч

Свойства после обжига

Вари аиты

Предел прочност при сжатии, МПа

Пористость открытая, П, об,Ъ

Предел прочност прн сжатии, МПа

Пористость Усадка открытая, в обП, об Ъ жиге, о

430

-0,2

470

150

23,5

150

3,1

-0,8

320

310

100

23,6

3,2

-0,2

285

280

1,6

85

240

235

4,2

-0,9

Р

200

4,5

"1,0

200

-0,8

4,0

260

90

-0,4

620

22,7

200

630

190

450

1,5 21.,2

2,0 25,2

480

1,4

-0,9

150

155

280

300 95

1i8

"1,0

Способ-прототип

7,2 20,1

110 40

105

+0,3

7,3

Составитель P. Малькова

Редактор О. Персиянцева Техред К.Мыцьо Корректор А . Дзятко

М 4 Ж

Тираж -622 - - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Рау)аская наб., д. 4/5

Заказ 3472/26

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1,6 28,4

4,4 23,5

4,6 .21,8

4,0 24,0 редел прочности при изгибе, ХПа

Дополни тельная усадка (-) и рост(+Д. редел .рочно-, сти при изгибе, МПа