Суспензия

 

Изобретение м.б. использовано: суспензия для электрофоретического формирования металлопроводов, литейное производство , в частности получение металопроводов для литья черных металлов под регулируемым перепадом давления, изготовление литейных форм и других изделий из кварцевой керамики. Сущность изобретения: металлопровод изготавливается из кварцевого стекла и дополнительно содержит нитрид бора при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%: зернистый наполнитель с размером частиц ИКС 0.8 мм 34-46, нитрид бора 0,5-2,0, водный шликер непрозрачного кварцевого стекла с размером частиц не более 50 мкм - остальное. Суспензия устойчива. Полученные изделия имеют открытую пористость 9-10%, прочность при сжатии 35-86 МПа. 4 табл. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 04 В 35/14 гРОИ g

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

SXcC y fIA

1ИаФс у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4798265/33 (22) 25.01,90 (46) 23.04.92, Бюл, ¹ 15 (71) Московский авиационный технологический институт им. К,Э,Циолковского (72) В,И.Коновалов, В.Ф.Гаранин, В,А.Озеров и А.С,Муркина (53) 666.762 (088.8) (56) Заявка Японии ¹ 45-2306, кл. С 04 В 35/14, опублик. 1970, Рыжков Н,Ф., Гинин Э,И, Литье методом вакуумного всасывания. М,; 1982, с, 7375. (54) СУСПЕНЗИЯ (57) Изобретение м.б, использовано: суспензия для электрофоретического формироИзобретение относится к литейному производству, в частности к получению металлопроводов для литья черных металлов под регулируемым перепадом давления и может быть использовано для изготовления литейных форм и других изделий из кварцевой керамики и может найти применение в литейном производстве изделий из кварцевого стекла.

Известны способы введения в тонкодисперсную суспензию зернистого наполнителя, что обеспечивает получение изделий, имеющих после спекания открытую пористость 13-15%, прочность на сжатие 50-60 МПа.

Известна также суспензия для изготовления сталеразливочных стаканов из кварцевого стекла, содержащая крупнозернистый наполнитель, Зерновой состав молотого кварцевого стекла, %: фракция крупнее 1 мм 6,8; 1-0,5 мм 28,5; 0,5-0,35 мм

„„!Ж„„1728193 А1 вания металлопроводов, литейное производство, в частности получение металопроводов для литья черных металлов под регулируемым перепадом давления, изготовление литейных форм и других изделий из кварцевой керамики. Сущность изобретения: металлопровод изготавливается из кварцевого стекла и дополнительно содержит нитрид бора при следующих соотношениях ингредиентов, мас. ; зернистый наполнитель с раз ером частиц НКС %0.8 мм

34-46, нитрид бора 0,5-2,0, водный шликер непрозрачного кварцевого стекла с размером частиц не более 50 мкм — остальное.

Суспензия устойчива. Полученные изделия имеют открытую пористость 9-10%, прочность при сжатии 35-86 МПа. 4 табл.

18,6; 0,35-0,2 мм, 0.2-0,1 мм 29,2:

0,1-0,06 мм 7,3; мельче 0,06 мм 6,1, Стаканы изготавливают вибролитьем с применением вакуума. Цикл сушки отформованного изделия составляет около 3 сут.

Обожженные при 1200 С изделия имеют открытую пористость 12-13%, предел прочности при сжатии 70-75 МПа, термостойкость (1300 С вЂ” вода) 50 теплосмен.

Наиболее близким к изобретению является огнеупорный материал, содержащий порошок кварцевого стекла размером более

250 мк с зернами порошка кварцевого стекла размером менее 44 мкм (содержание последних зерен в смеси составляет

10-70 мас.% от общего количества кварцевого стекла), и в эту смесь на 100 мас,ч, порошка кварцевого стекла вводят 0,1-5 мас,ч, коллоидной двуокиси кремния и 5-30 мас.ч. воды, затем смесь формируют и обжигают при 1300 С.

1728193

Недостатком такой суспензии является то, что изготовленный из нее металлопровод обладает малой прочностью на сжатие

68 МПа, высоким коэффициентом термического расширения в интервале 20-1000 С, 5 равным 0,54. 10, и небольшим сроком службы 34-36 циклов погружения в расплав стали с температурой 1600 С. Кроме того, в условиях литья методом вакуумного всасывания высокая пористость такого металло- 10 провода (она составляет 16 ) приводит к подсосу воздуха через непогруженную стенку металлопровода, что вызывает брак литья по газовым раковинам. Недостатком является также необходимость спекания 15 металлопровода при 1300 С, Целью изобретения является увеличение срока службы металлопровода за счет увеличения прочности, термостойкости в расплаве черных металлов, уменьшение по- 20 ристости металлопровода, снижение температуры обжига, Поставленная цель достигается тем, что суспензия для электрофоретического формования металлопроводов, содержащая 25 водный шликер кварцевого стекла и активатор спекания, дополнительно содержит кварцевое стекло зернистой фракции, а в качестве активатора спекания — нитрид бора при следующем соотношении ингреди- 30 ентов, мас. : зернистый наполнитель с размером частиц кварцевого стекла менее

0,8 34,5-46; нитрид бора 0,5-2,0; водный шликер кварцевого стекла с размером частиц менее 50 мкм остальное. 1

В состав суспензии для изготовления металлопроводов входит водная суспензия кварцевого стекла (шликер), наполнитель— размельченное кварцевое стекло марки КН531 и активатор спекания — нитрид бора, 40

Водный шликер получают помолом кварцевого стекла в шаровых мельницах в течение 20 ч. Для изготовления металлопроводов шликер должен иметь следующие характеристики; вязкость по ВЗ-4 75 с, 45 влажность относительную при 20 С 21, плотность 1,77 г/см, Наполнитель получают помолом кусков кварцевого стекла в валковой дробилке с последующим просеиванием через механическое сито. Размер зерна наполнителя дол- 50 жен быть менее 0,8 мм, Приготовление суспензии производится следующим образом, В емкость смесителя (растворомешалка) загружают наполнитель, нитрид бора и 55 перемешивают в течение 22 мин, затем заливают шликер и тщательно перемешивают до получения однородной массы в течение

10 мин.

Зерновой состав суспензий является одним из основных факторов, определяющих плотность упаковки массы при формовании, ее литейные свойства, а также пористость и прочность керамических изделий, В целях определения оптимальных размеров зернистого наполнителя и размеров частиц шликера проводят исследования, резуг ьтаты которого представлены в табл. 1, При электрофоретическом формовании металлопровода прочность осадка зависит от размера частиц шликера.

Как видно из табл, 1, необходимая технологическая прочность осадка при электрофоретическом формовании металлопровода наблюдается у шликера с размером частиц менее 50 мкм. Размер зернистого наполнителя суспензии влияет

HB плотность осадка, Характеристики суспензии даны в табл. 2.

Че больше размер зерна, тем выше плотнссть осадка при электрофоретическом формовании. При увеличении размера зернистого наполнителя снижается устойчивость суспензии, растет логарифм скорости осаждения частиц, Таким образом, как видно из табл. 2, для получения качественного, однородного осадка с плотностью до 1,86 г/см кварцез ваго стекла должно быть менее 0,8 мм.

Для экспериментальной проверки состава сначала подготовляют 5 смесей, из которых 2,3,4 показывают оптимальный результат. Качество полученных из проверяемых составов проверяют визуально, по плотности осадка при формовании в поле постоянного тока с плотностью тока 0,150,5 10 А/мм .

Результаты испытаний даны втабл,,3 и4, Затем исследуют еще пять составов для определения оптимального содержания нитрида бора, Прочность и пористость определяют после предварительной термообработки при 1000 С.

Как видно из табл. 4, оптимальными являются составы 7-9 с содержанием нитрида бора 0,5-2 мас, /,, обеспечивающим необходимую технологическую прочность не ниже 35 МПа и минимульную пористость не выше 10, Проводят сравнительные исследования свойств металлопровода, полученного из предлагаемой суспензии и известной.

Открытую пористость определяют гидростатическими взвешиванием по ГОСТ

2409-67, скорость растворения материала металлопровода определяют по убыли его

1728193

Таблица 1

Таблица2

Осаждение, мм/с

Плотность осадка, г/см

Размер кварцевого стекла, мм

1,91

1,2

3,2

1,89

1,86

1,0

0,8

1,9

0,5

1,84

1,81

0,45 .

0,41

0,6

0,4

30 веса через 90 мин прибывания в расплаве шлака. Термостойкость металлопровода определяют количеством циклов погружения его в расплав стали ВНЛ-З, имеющейтемпературу 1590 С, до появления трещин, Результаты испытаний приведены в табл. 5.

Как видно из табл. 5, металлопровод, изготавливаемый из предлагаемой суспензии, обладает повышенной стойкостью в расплаве черных металлов, прочностью и плотностью по сравнению с известной суспензией, Из табл. 5 следует, что металлопровод, изготовленный из предлагаемой суспензии, обладая более высокими физико-механическими свойствами и большим сроком службы, обеспечивает значительное повышение производительности труда установок литья черных металлов под действием регулируемого перепада давлений. снизить температуру обжига с 130 до 1000 С, Снижение пористости металлопровода с 16 у известной до 8-10 у предлагаемой суспензии позволяет повысить качество литья за счет устранения инжекции воздуха

5 через стенки металлопровода.

Формула изобретения

Суспензия, преимущественно для электрофоретического формования металлопроводов, содержащая водный шликер

10 кварцевого стекла с размером частиц менее

50 мкм и активатор спекания, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения прочности, термостойкости, срока службы керамических иэделий и уменьшения их

15 пористости, она в качестве активатора спекания содержит нитрид бора и дополнительно кварцевое стекло фракции менее 0,08 мм при следующем соотношении ингредиентов, мас. : нитрид бора 0,5-2,0; кварцевое

20 стекло с размером частиц менее 0,08 мм

34,5-46,0; водный шликер кварцевого стекла с размером частиц менее 50 мкм остальное.

Характеристика суспензии

Суспензия неустойчива, наблюдается расслоение

То же

Суспензия имеет предельно малую устойчивость, необходимую для получения однородного осадка

Суспензия устойчивая

То же

1728193

Таблица3

Условная вязкость, с

Оценка качества

Состав

Водный шлике

Нитрид боа

Наполнитель

Остальное

160

130

118

34,5

82

Таблица 4

Таблица5 и е лагаемой известной

98,0 — 99,5

0,5-2,0

100,0

5 — 7

9 — 10

50-54

22

0,5

58-60

34 — 36

Со е жание компонентов, мас.

Свойства металлопровода

Массовая доля, %

Нитрид бора

Коэффициент термического расширения в интервале температур

20 — 1000 С 10,"C

Пористость, %

Прочность при изгибе при 1000 С, МПа

Прочность при сжатии, МПа

Скорость растворения огнеупора в основном шлаке, г/мин

Срок службы (количество циклов погружения металлопровода в расплав стали ВНЛ-3 при 1590 С до появления т ещин

Оболочка имеет незаливы, на рабочей поверхности пустоты, к использованию не пригодна

Оболочка имеет незначительные незаливы на торцовой, нерабочей поверхности, к использованию пригодна

Оболочка плотная, к использованию пригодна

Оболочка плотная, имеет единичные, не сквозные трещины, пригодна к использованию

Оболочка имеет сквозные трещины, оболочка не пригодна к использованию

Показатели ля с спензии