NO148587B - Anordning med diesel-elektrisk trefasedrift av lokomotiv, saerlig for rangeringsformaal - Google Patents

Abstract

Anordning med diesel-elektrisk trefasedrift av lokomotiv, særlig for rangeringsformål.

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av porøst, formet, ildfast legeme.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte til fremstilling av et formet, ildfast produkt, som har meget stor porøsi-

tet „

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en frem-

gangsmåte til fremstilling av en isolerende sten, brikke eller gjen-

stand av annen fasong som har stor renhetsgrad, lav spesifikk vekt,

gode isoleringsegenskaper, er motstandsdyktig mot hoy temperatur og dessuten har god styrke.

Fra DAS 1126302 er det kjent en fremgangsmåte til frem-

stilling av et porost, keramisk materiale ved bruk av kuler eller partikler av organisk materiale, hvoretter brenning foretas. I patent-

ets fremgangsmåte blir således polymerpartikler blandet med en masse

av tungtsmeltelig materiale slik at det oppnås en i alt vesentlig homogen masse av keramisk materiale inneholdende polymerpartikler. Etter blandeoperasjonen av materialet oppstår det ingen porer i det ubrente materiale fordi alle mellomrommene er fylt med tungtsmeltelig materiale. Ved brenning av ovennevnte blanding oppnås således bare porer som resulterer fra ødeleggelsen av polymere.

De ifolge oppfinnelsen fremstilte produkter inneholder tre typer av porer, nemlig lukkede porer som representeres av hulrom i partiklene, små porer i de hule partiklers vegger og porer som strek-ker seg mellom de hule partikler.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt

en fremgangsmåte til fremstilling av et porbst, formet, ildfast legeme med et smeltepunkt over 14G0°C, ved blanding av et tungtsmeltelig pulver med et bindemiddel, et partikkelformet organisk materiale og en væske, kjennetegnet ved at det dannes et belegg av tungtsmeltelig pulver rundt hver organiske partikkel, hvoretter blandingen formes i en form hvorved porer opprettholdes mellom tilstøtende belagte organiske partikler, og at blandingen deretter brennes hvorved det organiske materiale fjernes fra blandingen og blandingen omdannes til et ildfast legeme med en total porositet som er storre enn 65

Oppfinnelsen skal bli"forklart nærmere under henvis-ning til tegningen, hvor

fig. 1 er et perspektivriss av en ildfast sten som er blitt fremstilt i henhold til oppfinnelsen, og

fig. 2 i storre målestokk viser overflaten av et snitt som er tatt hvor som helst i stenen i fig. 1.

Som antydet i fig. 1 er stenen 10 dannet av hule, kule-formige partikler 11, som er forenet med hverandre slik at det fåes et fast sammenhengende legeme. Som vist i fig. 2 inneholder partiklene 11 hulrom 12, og mellom partiklene 11 finnes det porer 13.

Dessuten forekommer det i partikkelveggene 14 porer, som imidlertid er for små til å sees på tegningen. Som det fremgår av tegningen står porene 12 ikke i nettverkskommunikasjon med hverandre, mens porene 13 som regel vil gjore dette.

Ved utforelsen av foreliggende oppfinnelse blir forst tungtsmeltelige eller ildfaste pulvere og passende væsker og bindemidler blandet med et beregnet volum av organiske partikler. Partiklenes volum og blandingens konsistens reguleres slik at et tynt lag av pulver, væske og bindemiddel kommer til å omgi hver enkelt partikkel. Denne tilstand kan kontrolleres ved observering av blandingen. Deretter plaseres blandingen i en fonn og formes i denne vinder vibrering med meget lett trykk, for å hindre deformering av de organiske partikler, eller ødeleggelse av porene mellom partiklene under formeoperasjonen. Den således formede gjenstand tas ut fra formen og tbrkes. På dette tidspunkt kan gjenstanden undersøkes for å fastslå at den inneholder porer mellom partiklene. Hvis slike porer ikke forekommer, har forme-trykket vært for stort, eller blandingens konsistens må korrigeres. Deretter blir gjenstanden brent, slik at de organiske partikler fjernes ved smeltning, spaltning, forflyktigelse eller forbrenning, og at de ildfaste pulvere sintres sammen, så gjenstanden får brukbar styrke.

Da partiklene av organisk materiale forsvinner under brenneoperasjonen dannes det en kontinuerlig struktur av hule partikler. Strukturens faste eller massive parti er fysisk og kjemisk homogen, uten variasjon i partiklenes sammensetning seg imellom.

Når massive kuler av ens størrelse pakkes sammen vil de innta (se "ffiechanical Packing of Spherical Particles" av R.K. Mc Geary, Journal of American Ceramic Society, side 514, oktober 1961) 62,5 i» av det tilgjengelige volum, og etterlate 37,5 $ porer mellom kulene. Det maksimale porevolum for hulrommene i partiklene som anvendes i foreliggende oppfinnelse er derfor 62,5 i». Da partiklenes hulrom ikke er innbyrdes forbundet, og da partiklene må ha en endelig veggtykkelse,

må det maksimale volum for hulrommene ligge under 62,5 % av det totale produktvolum.

Hvis det som et grensetilfelle velges at hvor hulrom-diameteren er så stor som 25 ganger partikkelveggtykkelsen, er forholdet mellom partikkelvolum og hulromvolum lik 1,26. Hvis i dette tilfelle, partiklene inntar så meget som 62,5 $ av produktvolumet, kan hulrom-volumet maksimalt utgjore 49,5 $ > av produktvolumet. Por at produktet skal ha en brukbar mekanisk styrke kan veggens porbsitet ikke være meget over 30 $>. Hvis det ikke forefantes noen porer mellom partiklene ville den totale porbsitet (ved et forhold på 1,26 mellom partikkelvolum og hulvolum samt en veggporbsitet på 30 $ >) utgjore 65 For at den totale porositet skal være over 65 i» må det forefinnes porer mellom partiklene. Det fremstilte produkt inneholder alle tre typer av porer, og dets samlede porbsitet er derfor minst 65

I praksis vil enhver ildfast, formet gjenstand som frem-stilles ifolge foreliggende oppfinnelse,inneholde minst ca, 5 $ porositet i formav porer mellom partiklene. Den virkelige porbsitet hos de fremstilte ildfaste legemer vil derfor være fra ca. 70 $ opp til en ovre grense på ca. 97 %« Man er istand til å fremstille formede gjenstander med 97 i° porbsitet, som har en knusestyrke av 3,5 kg/cm , men også svakere, formede gjenstander er av verdi. Eksempelvis kan ildfaste stener, som har en knusestyrke av bare 0,7 kg/cm og en volumvekt av 0,5 g/cm^, stables i en 20 m hby vegg uten at de nederste stener knuses av vekten av de ovenfor beliggende stener.

De organiske partikler skal ha en slik stbrrelse at de hule partikler i den brente gjenstand ikke er storre enn 6,35 mm i sin stbrste dimensjon og ikke er mindre enn 0,25 mm i sin minste dimensjon. Dette vil si, når det tas hensyn til krympingen under brenningen, at

de organiske partikler stbrste dimensjon skal være mellom ca. 7,5 mm og 0,25 mm.

Det er fordelaktig hvis partiklene har kuleform, men fasonger som nærmer seg til kuleform kan også anvendes. Det kan f.eks. benyttes irregulære fasonger, som hos malt kork. Det er særlig fordelaktig å anvende perler som består av polystyren. Slike perler, som lett fåes i handelen, har meget nær kuleform og brenner bort fullstendig, og etterlater under ifo anorganisk rest. Selv om det i de fblgende eksempler er angitt bruk av perler som har innbyrdes ens stbrrelse, er det mulig å oppnå gode resultater ved å blande to eller flere stbrr-elser.

I oppfinnelsens fremgangsmåte kreves det bruk av en sammensetning som gir en sterk vegg, da produktet ellers vil bli svakt. Det kan benyttes mange forskjellige sammensetninger,for å antyde hvilke varieteter som kan benyttes, anfbres de nedenstående eksempler.

Eksempel I

Aluminiumoksy-kloridet loses opp i vann og blandes deretter med metylcelluloseopplbsningen. Aluminiumoksydpulveret rbres ut i denne opplbsning så det dannes en pasta, som har en jevn, flbte-lignende konsistens. Deretter tilsettes polystyrenperlene til pastaen. Blandingens konsistens reguleres slik at perlene blir omgitt med et belegg av pastaen. Deretter bringes blandingen i en form og presses forsiktig i denne, idet det bareaivendes så hoyt trykk at den onskede fasong oppnås. Som foran nevnt er et hoyere trykk ikke onskelig, for det forste fordi perlene kan bli deformert og for det annet fordi pastaen da vil bli presset ut mellom perlene og fylle porene mellom perlene. Deformering av perlene under pressingen kan også bevirke at den formede gjenstand sprekker når de komprimerte perler avlastes for trykk etter pressingen.

Det er her nevnt bruk av polystyren, men andre mater-ialer er med hell blitt anvendt i stedet, f.eks. kork, fro, valnott-skall og paradiklorbenzen.

Den formede gjenstand tas ut av formen og tbrkes. Deretter brennes den ved 1750°C i en ovn med forbrenningsatmosfære. Her-under brennes perlene bort og etterlater i stedet porer. Aluminiumoksy-kloridet spaltes og etterlater et fint pulver av aluminiumoksyd som er fordelt i det kalsinerte aluminiumoksyd og hjelper til ved sintringen av aluminiumoksydet. Det kalsinerte aluminiumoksyd sintrer sammen og danner sterke, tynne vegger. Man får på denne måte et produkt som har en total porositet på 94 $ og en knusestyrke på 5,25 kg/cm .

Undersøkelse av det brente produkt viste at dette be-stod av innbyrdes forenede hule kuler, med porer mellom kulene. Hul-romporene hadde en diameter av ca. 2,25 mm og de hule partiklers diameter var ca. 2,5 mm.

Den anvendte brenntemperatur avhenger av en rekke fak-torer. Hvis produktet skal benyttes ved en temperatur som ligger nær" ved produktets smeltepunkt kreves det en hby brenntemperatur, for at krympingen under benyttelsen av produktet skal bli minst mulig. Skal produktet benyttes ved lavere temperaturer, f.eks. ved 1000 - 1500°C

kan det med hell anvendes en lavere brennetemperatur f.eks. 1450°C.

Men for at man ved lavere brenntemperatur skal oppnå.tilstrekkelig styrke hos produktet, er det fordelaktig å anvende kalsinert aluminiumoksyd som har finere partikkelstorrelse, f.eks. + 900 mesh (Standard U.S. sikt).

Eksempel II

Det kolloidale aluminiumoksyd ble blandet med vann, cqg deretter gikk man frem som i eks. I. Det erholdte produkt hadde een total porositet på 70 # og en knusestyrke på 18,2 kg/cm .

Det ble tatt et snitt gjennom den formede gjenstand. IEn rett linje ble trukket vilkårlig tvæs over dette snitt. Dimen-ssjjonene av og avstandene over hulrommene og porene mellom partiklene ble målt. Den midlere stbrrelse av fast materiale langs denne linje war 1,57 mm. Den midlere avstand av porene langs denne linje var ^13 mm. Det ble også observert porer gjennom partikkelveggene, men tSiisse utgjorde som regel bare en liten brokdel av veggtykkelsen, og idisse porer er ikke inkludert i de ovennevnte lineære målinger. For-USindelsene mellom de hule partikler var kjemisk og fysisk homogen fra Sten ene partikkel til den annen.

Metylcelluloseopplbsningen anvendes i denne blanding Mar å gjore oppløsningene mere viskose og å gi legemet tilstrekkelig arjåstyrke og torrstyrke. Andre organiske bindemidler kan benyttes i jstbedet.

IBksenrpel III.

Oksykloridet loses opp i vann og blandes deretter med aneH^rjleelluloseopplosningen. Zirkoniumoksyd-pulverne tilblandes så ifåes en pasta. Perlene tilsettes og blandes inn i pastaen. Det Hmcmes et legeme, som torkes og brennes på den i eks. I angitte måte. Det fåes et zirkoniumoksyd-produkt som har en total porositet på 80 jtø og en knusestyrke på over 35 kg/cm .

Eksempel IV.

Disse bestanddeler blandes sammen. Blandingen plaseres5 i en rund pappform og vibreres, mens man presser for hånd, under an-vendelse av en flat plate. Det pressede stykke lufttorkes i 3 timer og blir deretter torket natten over i en ovn ved 175°C. Det foretas brenning i en nitrogenatmosfære. Brenningen foregår forst opptil 600°G" i 6 timer, deretter i 1 time for å brenne bort perlene, og så i 8 timer ved opptil 1390°C, med fblgende 10 timer for å omdanne silisiumet til silisiumnitrid og å binde dette sammen. Det fåes et produkt som består av 86 i Si-^N^ og 14 i> Si, hvilket i dette mengdeforhold har en teore-tisk volumvekt på 3,3 g/cm^. Det dannede produkt hadde en volumvekt av 0,44 g/cm^, hvilket svarer til en total porbsitet på 87 Produktets knusestyrke var 25,2 kg/cm 2.

Et stykke av dette ildfaste produkt ble impregnert med en harpiks og deretter kuttet så man fikk en snittflate. Over denne snittflate ble det trukket en vilkårlig, rett linje. Ved målingene ble det ikke skjelnet mellom hulromporer og porer mellom partiklene. Den midlere lengde av fast materiale langs dette lengdesnitt var 0,54 mm og porens midlere lengde var 1,27 mm.

Eksempel V.

Silisiumkarbidpulveret blandes med væskene og omrbres

i et blandeapparat inntil blandingen har fått en klebrig, nesten sirup-lignende konsistens. Perlene tilsettes og det omrbres til man har en homogen blanding. Forming og tbrking foregår som i eks. I. Deretter brennes produktet i reduserende, karbonholdig atmosfære ved opptil

1800°C og holdes i 15 min. på denne temperatur. Produktets volumvekt er 0,5 g/crn^ og dets totale porositet-er 84 %. Knusestyrken er 25,9 kg/cm<2>.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et porost, formet, ildfast legeme med et smeltepunkt over 1400°C, ved blanding av et

   tungtsmeltelig pulver med et bindemiddel, et partikkelformet organisk materiale og en væske, karakterisert ved at det dannes et belegg av tungtsmeltelig pulver rundt hver organiske partikkel, hvoretter blandingen formes i en form hvorved porer opprettholdes mellom tilstøtende belagte organiske partikler, og at blandingen deretter brennes hvorved det organiske materiale fjernes fra blandingen og blandingen omdannes til et ildfast legeme med en total porositet som er storre enn 65