Теплоизоляционный легковесный огнеупор
Назначение: изобретение относится к огнеупорной промышленности. Сущность изобретения: огнеупор содержит в основе а- AlaOa в виде полых сфер и тонкодисперсную связку: 0,1-20,0% в виде зерен а -А120з размером 0,063 мм, оксинитрида кремния 5-10% и кремния элементарного 3-10%. 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 04 В 35/10
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
СО
О ф CO Я )>
0,1 — 20,0
3 — 10 (21) 4817981/33 (22) 24,04.90 (46) 07.03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (72) Н. М. Пермикина, Е. А. Герасимова, Е. А.
Кучарова, Ю. В. Забелин, В, Ф, Дегтярев и
Н. Ф. Ужаков (73) Восточный научно-исследовательский и прОектный институт огнеупорной промышленности (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1281551, кл. С 04 В 35/20, 1985.
Изобретение относится к. огнеупорной промышленности.и может быть использовано для изготовления огнеупорных изделий, применяемых в футеровке тепловых агрегатов при температуре до 1600 С, Целью заявляемого технического решения является увеличение термостойкости и снижение газопроницаемости при сохранении высокой прочности.
Поставленная цель достигается тем, что в известном огнеупоре, содержащем aAlzOa в виде полых сфер и тонкодисперсную связку, связка содержит а -Al203 оксинитрид кремния и кремний элементарный при следующем соотношении компонентов (мас.%): а-А!20з в виде полых сфер Основа а-AI20a тонкодисперсный
Оксинитрид кремния 5 — 10
Кремний элементарный
„„. Ж„„1801102 А3 (54) ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЛЕГКОВЕСНЫЙ ОГНЕУПОР (57) Назначение: изобретение относится к огнеупорной промышленности. Сущность изобретения: огнеупор содержит в основе aAlz0z в виде полых сфер и тонкодисперсную связку: 0,1 — 20,0% в виде зерен а -AI203 размером 0,063 мм, оксинитрида кремния
5 — 10% и кремния элементарного 3 — 10 3 табл.
Предлагаемый огнеупор представляет из себя а-AlzOa в виде полых сфер, пустоты между сферами заполнены тонкодисперсной пористой связкой. Пористая связка имеет вид зерен размером менее 0,063 мм и представлена минеральным составом: аА!20з, кремний элементарный и кристаллический оксинитрид кремния, локализованный по границам сфер и поверхности пор, образованных пространствами между частицами.
Данные изделия получают формованием из масс, содержащих пустотелые корундовые сферы и элементарный кремний.
Оксинитрид кремния образуется в процессе обжига изделий в атмосфере азота при температуре 1400 С, Наличие в составе огнеупора крупных сфер и тонкодисперсной связки из указанных компонентов, взятых в заявленных соотношениях, обеспечивают изделиям повышение термостойкости и уменьшение газопроницаемости, На повышение термостойкости оказывает влияние тот факт, что
1801102 данная композиция имеет более низкий т,к,л.р, по сравнению с чистым А!гОз, Понижение коэффициента газопроницаемости определяется образованием замкнутых пор меньшего диаметра, которое обусловлено процессом реакционного спекания за счет взаимодействия компонентов шихты с газообразным азотом, в частности, оксинитрид кремния, образовавшийся в результате взаимодействия с газовой средой, локализуется по поверхности пор, соответственно снижая их размер. Уменьшение размер пор приводит к снижению газопроницаемости огнеупора в целом, что повышает его устойчивость к агрессивным средам, Присутствие в составе огнеупора оксинитрида кремния в количестве менее 5% не дает эффекта по термостойкости и газопроницаемости из-за незначительного количества добавки, - Наличие в огнеупоре оксинитрида кремния более 10% усложняет технологический процесс; возникает необходимость менять режим обжига (увеличивать выдержку), что повышает расход электроэнергии и азота.
Кроме того, образующийся в большом количестве оксинитрид кремния перекрывает поры, что затрудняет дальнейшее реакционное спекание, а, следовательно, остается непрореагировавшей часть Si, что ухудшает эксплуатационные свойства огнеупора, Содержание элементарного кремния менее 3% также не дает эффекта из-за малого количества добавки и возникает необходимость повышения температуры обжига до 1600 С, .. При содержании Si элементарного более,10% ухудшаются эксплуатационные свойства огнеупора, из-за наличия большого количества легкоплавкой фазы (с плавления Si = 1410 С), Содержание тонкодисперсного аАЬОз в связке менее 0,1% снижает прочность изделий, а содержание более 20% затрудняет процесс образования оксинитрида кремния, т.к, наблюдается эффект экранирования частиц элементарного кремния.
Нами установлено, что сочетание аА! Оз в виде полых сфер и тон кодисперсной связки, представленной а -AlzOa, оксинитридом кремния и кремнием элементарным, позволяет получить структуру огнеупора, обладающую значительной термостойкостью и низкой газопроницаемостью при сохранении остальных эксплуатационных характеристик, а также снизить температуру спекания для получения данной структуры. Указанная структура
55 огнеупора в составе известных огнеупоров отсутствует. Это позволяет сделать вывод о существенности отличий, Пример выполнения.
Для изготовления предлагаемого легковесного теплоизоляционного огнеупора использовали технические материалы: пустотелые корундовые сферы, тонкомолотый глинозем с размером зерна < 0,063 мм, например, марки ГК и вибромолотый кремний элементарный марки KP-О. Составы шихт представлены в табл, 1, Компонент шихты — пустотелые корундовые сферы размером 5,0 — 0,1 мм смешивают со связкой — лигносульфонатом техническим плотностью 1,20 г/см и температурой 35 — 40 С. Различие в примерах конкретного исполнения заключается в том, что в одном случае в качестве тонкомолотой составляющей применяется кремний элементарный, а в другом — смесь из порошков глинозема и кремния элементарного. На предварительно увлажненные связкой пустотелые корундовые сферы вводят тонкомолотую составляющую: либо кремний элементарный, либо смесь его с глиноземом, массу хорошо перемешивают. Прессование ведут при давлении, обеспечивающем сохранность сфер. Изделия сушат при температуре не более 100 С в течение суток. Обжиг проводят в газонаполнительной печи в среде особо чистого азота по режиму, обеспечивающему получение оксинитрида кремния. Минеральный состав и свойства огнеупора приведены в табл. 2 и 3.
Как видно из таблиц, полученный согласно изобретению огнеупор характеризуется таким же значением плотности, что и прототип, но превосходит последний по прочности и термостойкости. Кроме того,. температура спекания заявляемых огнеупоров значительно ниже и составляет
1450 С.
Снижение таких структурных характеристик заявляемого огнеупора, как газопроницаемость, капельная пористость, средний диаметр пор позволяет сделать вывод о большей его устойчивости к агрессивным условиям службы.
При равных значениях кажущейся плотности, заявляемый огнеупор имеет в своем составе более мелкие поры, чем прототип, а это обусловливает создание мелкотрещиноватой структуры огнеупора, которая, согласно литературным данным, является наиболее термически устойчивой.
1801102
Таблица 1
Состав шихт заявляемого и известного теплоизоляционного легкоплавкого огнеупора
Таблица 2
Минеральный состав заявляемого и известного теплоизоляционного легковесного огнеупора
Таблица 3
Физико-химические свойства заявляемого и известного теплоизоля цион ного легковесного огнеупора
Формула изобретения
Теплоизоляционный легковесный огнеупор, содержащий а-А1 0з в виде полых сфер и тонкодисперсную связку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения тер- 5 мостойкости и снижения газопроницаемости при сохранении высокой прочности, связка содержит а — AlzOz, оксинитрид
* Лигносульфонат технический сверх 100 . кремния и кремний элементарный при следующем соотношении компонентов, мас, :
a — Al Оз в виде полых сфер Основа
Тонкодисперсная связка а — А!гОз 0,1 — 20,0
Оксинитрид кремния 5 — 10
Кремний элементарный 3 — 10
1801102
Продолжение табл, 3
15
25
Составитель Н.Соболева
Техред М.Моргентал Корректор H.Påâcêàÿ
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 1185 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
