SU966080A1 - Огнеупорна масса - Google Patents

Description

(5) ОГНЕУПОРНАЯ I-IACCA

1

Изобретение относитс  к огнеупорной промышленности и может быть использовано дл . изготовлени  высокопрркстых огнеупорных изделий на основе двуокиси циркони , используемах в качестве тепло- и электроизол ции в тепловых агрегатах, работающих при температуре до 2 О О 0° С,

Известна огнеупорна  масса- дл  получени  пористых изделий, на основе двуокиси циркони  стабилизированной 6 мас.% окиси кальци  13.

Недостатками этой массы  вл ютс  повышенна  усадка на стадии сушки (до 50% линейных), чрезвычайно низка  прочность сырца и нестабильность пеномассы, что не позвол ет изготовл ть этим способом пористые огнеупорные издели  с пористостью выше 75% и геометрическими размерами более 10Ох хЮООхБО мм, причем и в этом случае брак изделий из-за трещин достигает

80%.

Кроме того, в этой массе недостаточно высокЬе электросопротивление получаемой керамики, привод щее к электрическому пробою футеровки в электропеч:ах. Это св зано с тем, что используема  дл  этого способа стабилизированна  двуокись циркони  имеет

содержание стабилизирующих добавок, соответствующее максимуму электропроводности материала.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  масса дл  получени  высокопористрого огнеупорного материала на основе молотой нестабилизированной двуокиси циркони 

10 с размером частиц до 60 мм в количестве 80-85% и гипса 15-20% 2.

Недостатками известной массы  вл ютс  высока  дополнительна  усадка при температурах службы 1700 15 -1800 С, недостаточно высокие электросопротивление и механическа  прочность .

Больша  дополнительна  усадка и недостаточно, высока  механическа 

20 прочность изделий, получаемых на основе этой массы, св заны с тем, что формирование структуры изделий и образование стабилизированной двуокиси циркони  лимитируетс  диффузией окиси циркони  и сопровождаетс  образо25 ванием цирконата кальци  - промежуточного продукта реакции. В технологии циркониевой керамики известно, что дл  получени  высококачественной керамики из стабилизированной двуоки30 си циркони  необходимо либо производить предварительный синтез тверд растворов, либо вводить стабилизиру ющие добавки в таких количествах, чт бы процесс образовани  твердых раст воров завершалс  до начала спекани  керамики. Дл  окиси кальци  это количество не превышает обычно 3 5 мас.%, чего недостаточно дл  обра зовани  полностью стабилизированной двуокиси циркони . По известному способу ввод т 15-20 мас.% полуводного гипса, что соответствует 6,48 ,9 мас.% окиси кальци  в двуокиси циркони . Большое содержание. окиси кальци$ и большой размер частиц двуокиси циркони  (60 мкм) приводит к. тому, что даже после обжига при пористые огнеупорные издели  представлены двухфазным материалом - ста билизированной двуокисью циркони  и цирконатом кальци , причем структура пленок материала вокруг сферических пор  вл етс  микропористой, что привод ит к значительной усадке изделий при высоких температурах и их низкой механической прочности. Недостаточно высокое электросопротивление пористых огнеупорных изделий -на основе двуокиси циркони , получае1«их известным способом,  вл етс  .следствием того, что количество окиси кальци , вводимой в ма териал, близко к наиболее электропроводным составам. Увеличение соде жани  вводимого гипса свыше 20 мас. способствует увеличению Электросопротивлени  изделий, но одновременно резко снижаетс  механическа  прочность и возрастает дополнительна  усс1Дка при высоких температурах, кроме того, в материалах остаетс  нeзнaчитeльнde количество свободной окиси кальци , вызывающее разрушени изделий за счет гидратации СаО. Таким образом, известный материа имеет значительную усадку при 17001800°С , не высокие механическую про ность и электросопротивление, что, в конечном счете, приводит к низкой надежности работы пенокерамики в ка честве футеровки высокотемпературны электропечей. Целью изобретени   вл етс  сниже ние усадки изделий при 1700-1800°С, повышение электросопротивлени  и механической прочности. Поставленна  цель достигаетс  те что огнеупорна  масса, включакада  двуокись циркони  и гипс, содержит двуокись циркони  стабилизированную с размером частиц менее 5 мкм при следующем соотношении компонентов, вес.%: Стабилизированна  двуокись циркони  с размером частиц менее 5 мкм85-90 Гипс10-15 Применение в качестве суспензии двуокиси циркони  суспензии порошка полностью стабилизированной двуокиси циркони  с размером частиц менее 5 мкм позвол ет получать- после обжига спеченную и прочную структуру пленок вокруг сферических пор, тем самым снизить дополнительную усадку изделий при высоких температурах за счет спекани  пленочного каркаса и повысить механическую прочность изделий. Интересным и неожиданным  вл етс  характер св зывани  гипса с двуокисью циркони  в случае использовани  в качестве суспензии двуокиси циркони  суспензии порошка двуокиси циркони , стабилизированной 15 мас.% окиси иттри , размером частиц менее 2 мкм, полученного совместным осаждением компонентов: при содержании гипса до 15 мас.% процесс образовани  твердого раствора происходит без промежуточной фазы - цирконата кальци , поэтому издели  имеют высокую механическую прочность и не дают дополнительную усадку до 1850-1900°С. Введение гипса в пеномассу суще- , ственно снижает усадку изделий на . стадии сушки, повышает прочность сырца и позвол ет получать пенокерамику значительных размеров. Установлено , что минимальным количеством гипса, позвол ющим получать издели  с пористостью до 90% и размерами 250x115x65 мм,  вл етс  6-8 мас.% по отношению к двуокиси циркони .При содержании гипса свыше 15 мас.% снижаетс  механическа  прочность изделий ирезко возрастает дополнитель-г на  .усадка при высоких температурах. Оптимальной с точки зрени  повышени  электросопротивлени   вл етс  добавка гипса свыше 10 мас.%. Пример 1. Из порошка двуокиси циркони , стабилизированной 4. мас.% окиси кальци  и 2 мас.% окиси магни  с размером частиц до 5 глсм, готов т суспензию с плотностью 1,9 рН 2,5. Полученную суспензию смешивают в лопастном смесителе в течение 1 мин с заранее приготовленной пеной на основе 5%-ного водного раствора клеёканифольной эмульсии при соотношении суспензи :пена 1:4,5. Приготовленную пеномассу смешивают с гипсом в лопастном смесителе со скоростью 60 70 об/мин в течение 1-1,5 мин при следующем соотношении компонентов, вес.%: . Двуокись циркони  90 Гипс10 Смесь разливают в разъемные формы размерами 350x200x150 мм, сушат со скоростью до 250°С и обжигают со скоростью до leOO с изотермической выдержкой в течение 8 ч. Готовые пористые блоки имеют следующие свойства:

Обща  пористость,% 90

Предел гфочности при

сжатии при 20°С, 219

Н/см

Электросопротивление

при lOodc, Омсм1570

Дополнительна  усадка

при , %

(4 ч выдержки)0,4

Пример 2. Суспензию порс дка двуокиси циркони , стабилизированной 4 мас.% СаО и 2 мас.% МпО плотностью 1,85 г/см и рН, равньш 2, смешивают с заранее приготовленной пеной в соотношении 1:5. Приготовленную пеномассу смешивают с гипсом при следутощем соотношении компонентов , вес.%:

Двуокись циркони  87

Гипс13

Готовые пористые блоки имею следующие свойства:

. ..-...-.

Обща  пористость,% 90,0

Предел прочности при

сжатии при 20°С,

К/см

217

Электросопротивление при , Ом-см 2070

Дополнительна  усадка

при 1850°С, %

(4ч выдержки

0,5 Пример 3. Суспензию порошка двуокиси циркони , стабилизированой 4 мас.% СаО и 2 мас.% MnQ плотностью 1,85 г/см, рН, равным 2, смшивают с пеной в соотношении 1:5. Приготовленную пеномассу смешивают с гипсом при следующем соотношении компонентов,.-вес.%:

Двуокись циркони  85 Гипс . 15

Полученные блоки имеют следующи свойства:

Обща  пористость, % 90,0 Предел прочности при сжатии при 20С, Н/см 200 Электросопротивление при , ОМСМ 2900; Дополнительна  усадка при 1850°С, %

(4 ч вьадержки)0,8

Пример 4. Суспензию порсш а двуокиси циркони , стабилизировЛлой 15 мас.% окиси иттри  с размером частиц до 5 мкм, плотностью 1,9 г/смЗ и рН, равным 2,8, сме.шивают с пеной в соотношении 1:4,5. Приготовленную пеномассу смешивгиот с гипсом при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Двуокись циркони  90 Гипс10

Полученные блоки имеют следующие свойства:

Обща  пористость,% 88,5 Предел прочности при . сжатии при 20°С, Н/см 256 Электросопротивление при 1000°С, Ом-см 1530 Дополнительна  усадка при ,% (4ч выдержки)0,3

Пример 5. Суспензию порошка двуокиси циркони , Ьтабилизированной 15 мас.% окиси иттри  с размером частиц до 2 мкм, плотйостью 1,9 г/см и рН, равным 2,5, смешивают с пеной в соотношении 1:4,5, а затем ввод т гипс при следующем соотношении кса«1понентов, вес.%: Двуокись циркони  90 Гипс10

.Полученные блоки имеют следующие свойства:

Обща  пористость,% 89 Предел прочности при сжатии при 200с, Н/см 319 Электросопротивление при , Ом-см 1470 Дополнительна  усадка при 18500с,% (4ч выдержки)0,2

Пример 6. Суспензию порошка двуокиси циркони , стабилизированной 15 мас.% окиси иттри  с размером

частиц до 2 мкм, плотностью 1,9 г/см и рН, равным 2, смешивают с пеной в соответствии 1:4,5, а затем ввод т гипс при следующем соотношении компонентов , вес.%:

Двуокись циркони  85 Гипс15

( Полученные блоки имеет следующие свойства:

Обща  пористость,% 90 Предел прочности при сжатии при 20°С, Н/см .245

Электросопротивление 1000°С, Ом-см 2600 Дополнительна  усадка при , % (4 ч выдержки) 0,35

Из таблицы видно, что предлагаеtfte составы позвол ют получить певометодом пористые огнеупорные издели  на основе двуокиси циркони , имеющие оптимальное сочетаиИе таких свойств, как повьйденна  устойчивость и дополнительной усадке при высоких температурах, высока  механическа  прочность и электросопротивление, значительно превышающих свойства керамики, изготовленной по составу прототипа.

Claims (2)

1.Высокоогнеупорные материгшы Сб. статей под рёд, Д.Н.Полубо ринова и Д.С.Рутмана. М,, металлурги 

1966.,

2. Авторское свидетельство СССР 149703, кл. С 04 В 35/48, 1962.