NO771482L - Por¦st sammensatt material og fremgangsm}te for dets fremstilling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et porøst sammensatt material inneholdende kjemisk bundne kjeramiske fibre.

Forskjellige typer av ildfaste termisk isolerende materialer

er allerede kjent og som motstår den termiske og kjemiske innvirkning av smeltet aluminium. Blant disse nevnes spesielt ildfaste materialer som utgjøres «Sv en ildfast sement-og kjerccroiske<0>fibre hvori fibrene og sementen er varmbundet, idet butongen da er delvis sintret.

En grundig undersøkelse av disse kjente ildfaste materialer

har gjort det mulig å iaktta at naturen av bestanddelene i den sement som anvendes i disse materialer kan ha en skadelig innvirkning på egenskapene for disse materialer når de kommer i kontakt med aktive smeltede metaller som for eksempel støpejern eller aluminium.

Det er også kjent porøse ildfaste materialer som dannee-*av store komaggregater bundet av et bindemiddel som for eksempel <uW^tn&u>v\itføftø|ft£.^s& sintret ved høyt trykk. Ved siden av det forhold at disse materialer ikke kan støtes når de formes på grunn av at de oppnås under trykk, har de også den mangel at de for lett fuktes av det smeltede metall.

Det er derfor foretatt eksperimenter for å danne ildfaste materialer som ikke har de mangler og ulemper som de ovenfor beskrevne materialer og som er basert på et brett område av aggregater og omfattende^ fibre med aluminiumoksydinnhold mellom 45 og 95%. Disse eksperimenter har ført til en ny klasse av porøse sammensatte materialer. Oppfinnelsen vedrører således et porøst sammensatt material som utgjøres av en blanding av kjeramiske fibre og et aggregat bundet av et metallfosfat og hvori aggregatet utgjør mellom 5o og 89% av den totale vekt av blandingen og hvori aggregatet er tatt fra gruppen som utgjøres av aluminiumoksyd, corund,

zircon og tabulært aluminiumoksyd.

Det var derved mulig å tilveiebringe et brett område av materialer omfattende: - kjeramiske fibre som utgjør 9 til 5o vektprosent av den totale vekt av blandingen - et aggregat som utg"jør 5o til 95% av den totale vekt av blandingen - og et bindemiddel som utgjør 2 til lo vektprosent av den totale vekt av blandingen

For å utgjøre det bindemiddel som utvikler en fosfatbinding,

var det mulig å anvende kommersielle bindemidler fremstilt spesielt av firmaene Zschimmer og Schwartz, Foseco og ICI, omfattende orto*-fosforsyre, aluminiumfosfater: eller aluminiumklorfosfat. Det var også mulig å erstatte det kommersielle bindemiddel med en 5o% aluminium monofosfatløsning*

De etterfølgende eksempler gis fér å illustrere oppfinnelsen,

de anvendte materialer og den enkle fremstillingspr.osess.

EKSEMPEL 1

I en industriblander av planettypen ble 2.26o kg T6o tabulært aluminiumoksyd som passerer gjennom sikt nr. 17 blandet med o.54o kg aluminiumoksyd fiber "Fibral" fremstilt av firmaet S.E.P.R. Under blandingen brytes fiberen i stykker. En blanding av pulver og fiberbiter med lengde en millimeter oppnås på denne måte;

a

0.060kg av et pulver av et fosfatholdig bindemiddel fremstilt av Zschimmer og Schwartz med betegnelsen nr. KB 6ol3 innføres så

og den tørre blanding av bestanddeler homogeniseres.

looo cc vann tilsettes deretter etterhvert. Det oppnås en pasta som kunne formes i en form festet på et vibrerende bord.Veggene i formen var på forhånd: grundig innsmurt med et konvensjonelt slipemiddel, for eksempel "Trennemulsion" fremstilt av Zschimmer og Schwartz.

Materialet vibreres bare under den tid som er nødvendig til at

det kan nøyaktig anta støpeformens form, men det er ingen fare for å etterlate materialet på det vibrerende bord inntil adskillelse av bestanddelene foregår.

Produktet holdes i formen i to timer for herding. Etter tørking ved henstand i ovn ved opptil 2oo°C oppnås et støpt produkt med dets endelige form. Krymping når en meget lav verdi på mindre enn o.5%, dvs- for en bjelke som er lo cm lang vil lengdekrympingen være mindre enn millimeter.

For oppnåelse av fullstendig fjernelse av vannmolekyler inneholdt

i porene og som kan være blitt tilbake innesperret på tross av ovnsbehandlingen ved 2oo°C kan det være fordelaktig å holde det støpte produkt i ovnen mens temperaturen gradvis heves til 8oo°C.

Produktet har da de følgende egenskaper:

- densitet 1.7

- total porøsitet lik eller større enn 55%

- Young's modul ss 3o.ooo kg/cm2

- trykkfasthet loo kg/cm2

- termiskelednings-evne målt ved 3oo<D>C = o.3 watt/meter pr. C/time.

Det skal imidlertid forstås at sluttproduktet oppnås ved omgivelsenes temperatur ved kjemisk reaksjon, idet ovnsbehandliggen bare har

den funksjon å fjerne de siste molekyler av vann.

Motstanden overfor termiske sjokk for det oppnådde produkt er ytterst god. Dette produkt motstår uten ulemper eller ned-bryting (ikke engang delvis) gjentatte Neddykkinger i bad av smeltet aluminiumlegering eller av rent smeltet aluminium.

EKSEMPEL 2

En fremstilling som fører til et produkt med samme egenskaper

ble gjennomført ved innblanding av aluminium monofosfat ved tørr-blanding av:

- 2.26o kg aluminiumoksydpulver som passerer sikt nr. 17

- o.54o kg aluminiumoksydfibér av "Fibral<n>typen fremstilt av

- o.54o kg av en løsning av 5o% aluminium monofosfat i en liter betong hvoretter vann ble innblandet.

I dette tilfelle må det støpte produkt holdes i formen under ovnsbehandlingen og tas først ut etter ovnsbehandlingen ved 2oo° C.

Når det anvendes mejjfet sure bindemidler er det nødvendig i den

tørre blandingen å innblande et mageasiuminnhold på mindre enn 2% av den totale vekt for å nøytralisere syreoverskuddet. Det endelige produkt £orblir uendret.

Ved på nytt å referere til beskrivelsen av det første eksempel,

sees det at granulometrien av aggregatpulveret var spesifisert.

V,

Forsøk viser imidlertid at bruken av et aggregatpulver som ikke er så fint ikke endrer kvaliteten av sluttproduktet i særlig grad.

I de forsøk som er beskrevet ovenfor var det anvendte aggregatP aluminiumoksydpulver. Bruken av andre aggregater som for eksempel zirkon, ildfast aluminosilikatleifce, corund eller tabulært aluminiumoksyd har ført til resultater som er like tilfredsstillende. Oppfinnelsen vedrører således en hel gruppe av sammensatte materialer hvor aggregatene og fibrene er kjemisk bundet ved dannelse av>efc bindemiddel i form. av metallfOsfat på grunn av innvirkningen av et surt fosfat på aggregatene.

Denne gruppe av materialer er derfor helt forskjellig fra de sammensatte materialer hvor bindingen oppnås ved delvis sintrincp av sementen eller i tilfelle med kalsiumaluminat-baserte sementer ved varmreaksjon av kalk-CaO i sementen med den ildfaste fiber. Denne virkning ble oppnådd bare under den endelige oppvarmingsfase mens i det foreliggende tilfelle dannes den kjemiske binding i kulden. I det foreliggende tilfelle kan følgelig produktet be-handles i luften ved en mer eller mindre høy temperatur uten noen endring i tilstanden av sluttproduktet.

Det foreliggende material finner full anvendelse ved fremstilling av innretninger for håndtering, overføring, rensing og støping av smeltet aluminium og smeltet støpejern. Selvom de materialer som er beskrevet ovenfor synes å være de mest fordelaktige for oppfinnelsen i en spesiell teknisk situasjon, er det klart at forskjellige modifikasjoner kan gjøres i sammensetningen av aggregatene uten å gå utenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (9)

1. Porøst sammensatt material, kar,ak teri sert ved. at det består av en blanding av kjeramiske fibre og aggregatebundet av et metallfosfat hvori aggregatet utgjør mellom 5o og & 9% av den totale blandingen og hvori aggregatet er tatt fra gruppen som utgjøres <0> av aluminiumoksyd, corund, zirkon og tabulært aluminiumoksyd.

2. Material som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter et bindemiddel som utvikler den kjemiske fosfatbinding og som har en vekt på mellom 2 og lo% av den totale vekt»

3. Material som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at fibrene utgjør mellom 9 og 43% av den totale vekt og selv har et aluminiumoksydinnhold på mer enn & o%.

4. Material som angitt i krav 1 til 3, karakterisert ved at det h«r en termisk ledningskoeffisient på o«3: v/ att pr. meter/°C og time.

5. Material som angitt i krav 1 til 4, karakterisert ved at det har en porøsitet på minst 5o%.

6. Material som angitt i krav 1 til 5, karakterisert ved at det har en Young <*> s modul på 3o*ooo til loo.ooo kg/cm2.

7. Material som angitt i krav 1 til 6, karakterisert ved at det har en trykkfasthet større enn \ å>o kg/cm2.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av et pfcodukt fra det porøse sammensatte material som er angitt i krav 1 til 7, karakterisert ved ^øfcgende trinn: - tørrblanding av aggregatpulverne, aluminiumoksydfibrene og bindemiddelet med en sur kjemisk binding; - gradvis innføring av en mengde vann som er større enn 1/4 av vekten av de tørre produkter} - forming inntil det sammensatte material herder; - ovnsbehandling opptil minst 2oo°C

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8^ karakterisert ved at ovnsbehandlingen full-føres ved gradvis stigende temperatur opptil 8oo° C.