Способ изготовления теплоизоляции из углеграфитового материала

 

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в машиностроении , металлургии и других отраслях промышленности для тепловой обработки изделий, например, в высокотемпературных вакуумных или газонаполненных индукционных печах. Цель изобретения состоит в упрощении технологии изготовления теплоизоляции . Это достигается за счет того, что теплоизоляцию формуют путем послойной набивки между индуктором и графитовым нагреваемым объектом смеси, содержащей на 5-6 мас.ч. измельченных до 50-100 мм отходов углеродного волокна 1 мае, ч. раствора фенольно-формальдегидной смолы в этиловом спирте при соотношении компонентов в растворе 1:(4-5) соответственно, и последующей сушки при температуре 20- 80°С в течение 16-24 ч, а карбонизацию осуществляют прогревом от графитового нагреваемого объекта со скоростью нагрева объекта 150-250°С/ч до конечной температуры на 100-200° С, превышающей его максимальную рабочую температуру. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 04 В 35/52

ГОсудАРстВеннОе пАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837317/33 (22) 17.04.90 (46) 07.05.93. Бюл, ЬЬ 17 (71) Центральный научно-исследовательский институт материалов (72) И.H.Ãðàíü и В.Н,Малышев (56) Патент ФРГ

hh 2700866, кл. С 04 В 35/54, 1982.

Патент Великобритании

М 1352141, кл. С 01 В 31/02, 1974. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ИЗ УГЛЕГРАФИТОВОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности для тепловой обработки изделий, например, в высокотемпературИзобретение относится к электротермии и может быть использовано в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности для тепловой обработки изделий, например, в высокотемпературных вакуумных или газонаполненных индукционных пе: чах.

Целью изобретения является упрощеwe технологии изготовления теплоизоляции.

Указанная цель достигается 3а счет того, что теплоизоляцию между индуктором и графитовым нагреваемым объектом формуют путем послойной набивки смеси, содержащей на 5 — 6 мас.ч, измельченных до 50--100 мм отходов углеродного волокна 1 мас.ч, раствора фенольно-формальдегидной смолы в этиловом спирте при соотношении компо„„5Q 1813761 А1 ных вакуумных или гаэонаполненных индукционных печах. Цель изобретения состоит в упрощении технологии изготовления теплоизоляции. Это достигается эа счет того. что теплоиэоляцию формуют путем послойной набивки между индуктором и графитовым нагреваемым объектом смеси, содержащей на 5 — 6 мас.ч. измельченных до 50 — 100 мм отходов углеродного волокна 1 мас, ч, раствора фенольно-формальдегиднОЙ смолы в этиловом спирте при соотношении компонентов в растворе 1;(4-5) соответственно, и последующей сушки при температуре 2080 С в течение 16-24 ч, а карбонизацию осуществляют прогревом от графитового нагреваемого объекта со скоростью нагрева объекта 150 — 250 С/ч до конечной температуры на 100-200 С, превышающей его максимальную рабочую температуру. нентов в растворе 1:(4-5) соответственно, и последующей сушки при температуре 2080 С в течейие 16 — 24 ч, а карбонизацию осуществляют прогревом от графитового нагреваемого объекта со скоростью нагрева объекта 150-250 С/ч до конечной температуры на 100 — 200 С, превышающей его максимальную рабочую температуру.

Предлагаемые соотношения исходных компонентов для осуществления заявляемого способа обусловлены следующим.

Измельчение волокон до длины менее

50 мм приводит к увеличению производственных затрат и времени без заметного улучшения качественных характеристик теплоизоляции (теплопроводности, прочности), а при длине волокон более 100 мм усложняется процесс изготовления теплоизоляции (труд1813761 нее осуществить перемешивание исходных компонентов из-за налипания и "обволакивания" волокнами перемешивающего устройства, а также усложняется процесс набивки теплоизоляции и отбор порций из общей перемешанной массы для набивки.

Повышение массовой доли содержания волокон более 6 мас,ч. в смеси приводит к некачественному (неравномерному по объему смачиванию волокон раствором смолы со спиртом, а следовательно, к недостаточно полной объемной последующей карбонизации теплоизоляции и соответственно к снижению механической прочности (сцеплению волокон) теплоизоляции. В результате этого при эксплуатации (например, при замене тигля) происходит отслоение и выпадение целых кусков теплоизоляции.

При уменьшении массовой доли содержания волокон менее 5 мас,ч, наблюдается вытекание излишек раствора при перемешивании и набивке, что ведет к загрязнению используемого оборудования и излишнему расходу материалов раствора.

Уменьшение содержания спирта менее

4 мас,ч. не имеет смысла, т.к, эта величина близка к пределу растворимости смолы в спирте и в результате не обеспечит равномерного смачивания волокон, а следовательно, равномерной (равнопрочной по объему) карбонизации теплоизоляции.

При увеличении содержания спирта более 5 мас.ч. имеет место снижение прочности теплоизоляции после карбонизации, излишнее вытекание раствора при набивке, а также испарение при сушке, что приводит к снижению механического скрепления волокон между собой.

Предлагаемый способ изготовления теплоизоляции намного проще и дешевле известных способов изготовления теплоизоляций. Его использование позволяет снизить количество видов применяемых углеграфитовых материалов и применить один из самых дешевых их видов — отходы производства углеродных волокон, Заметно уменьшается объем ручных непроизводительных операций по нанесению слоев теплоизоляции из разных материалов и по их креплению в индукторе. В предлагаемом способе присутствует только одна ручная операция— послойная набивка материала теплоизоляции, т.к, резка и смешивание исходных компонентов могут производиться в существующих механизированных устройствах, Важным преимуществом предложенного способа является повышенная.механическая прочность получаемой теплоизоляции из-за приобретаемой ею жесткости в процессе карбонизации смеси и способности

50 удерживать приданную ей монолитную форму, что особенно важно при ремонте печей или при замене графитовых нагреваемых объектов (тиглей, пресс-форм и т.n,), Кроме того, способ дает воэможность применения получаемой теплоизоляции с зазором между ею и нагреваемым объектом, например для горячего прессования с "плавающей" (подвижной) матрицей.

Последнее обстоятельство расширяет область применения индукционных высокотемпературных нагревательных печей.

Предлагаемый способ изготовления теплоизоляции реализован на разработанной заявителем вакуумной индукционной установке следующим образом.

Приготавливают раствор иэ фенольноформал ьдегидной смолы СФ010А со спиртом в соотношении 1:5 мас.ч. путем смешивания при комнатной температуре, измельчают отходы углеродного волокна "Углен" до длины волокон 50 — 100 мм и смешивают их с приготовленным раствором в соотношении 5:1.

Полученную массу послойно набивают между нагревателем и графитовым тиглем (шаблоном), сушат при температуре 60 — 80 С в течение 12-24 ч, затем карбонизируют в инертной среде (без продувки) прогревом до температуры на 175 «-25 С превышающую рабочую температуру тигля, со скоростью 200 С/ч.

Скорость нагрева определена экспериментально: при скорости нагрева меньше

150 /ч увеличивается время сушки (снижа. ется производительность) без улучшения качественных свойств теплоизоляции, а увеличение скорости нагрева выше 250 С/ч приводит к снижению качества теплоизоляции— появляются трещины и каналы из-за интенсивного выделения газов.

Перегрев на 100 †2 С в сравнении с максимальной рабочей температуры необходим для более полного проведения процесса карбонизации по толщине карбонизации, т,к. слой теплоизоляции, непосредственно примыкающий к индуктору, охлаждается от него.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа только за счет применения отходов углеродного волокна, т.е, без учета отмеченных технологических преимуществ, может быть оп редел ен следующим образом.

Формула изобретения

Способ изготовления теплоизоляции из углеграфитового материала преимущественно для индукционной печи, включающий формование теплоизоляции с последующей карбонизацией в защитной атмосфере, о т л и1813761

Составитель В.Малышев

Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор

Заказ 1811 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, теплоиэоляцию формуют путем послойной набивки между индуктором и графитовым нагреваемым объектом смеси, содержащей на 5 — 6 мас.ч. измельченных до 50 — 100 мм отходов углеродного волокна 1 мас,ч, раствора фенольно-формальдегидной смолы в этиловом спирте при соотношении компонентов в растворе 1:4-5 соответственно, и последующей сушки при

20-80 С в течение 16-24 ч, а карбониэацию осуществляют прогревом от графитового на5 греваемого объекта со скоростью нагрева объекта 150 — 200 град/ч до конечной температуры, на 100 — 200 С превышающей его максимальную рабочую температуру.