Патент на изобретение №2159750

(54) ОГНЕУПОРНАЯ МАССА

(57) Реферат:

Огнеупорная масса для литейного производства и изготовления огнеупоров может быть использована в машиностроительной и металлургической отраслях народного хозяйства. Огнеупорная масса содержит, вес.%: шамот – 48,06; огнеупорная глина – 51,916; борная кислота – 0,024. Минералогический состав основных элементов отоженных огнеупорных изделий составил, вес.%: Al₂O₃ – 28; SiO₂ – 48,61; В₂О₃ – 0,028. Огнеупорные изделия из предлагаемой огнеупорной массы спекаются при более низких температурах, имеют повышенную (в 1,5-2 раза) стойкость к воздействию шлаков, высокие механические характеристики. 1 табл.

Изобретение относится к составам огнеупорных масс для литейного производства и производства огнеупоров и может быть использовано в машиностроительной и металлургической отраслях народного хозяйства.

Известен состав [1] огнеупорной массы, содержащий, вес.%: глина огнеупорная – 1-11, магний сернокислый – 4-10, порошок обожженного магнезита – 15-35, шамот – остальное. Данная огнеупорная масса имеет сложный многокомпонентный состав с высокой температурой (согласно [2] – 1575^oC) образования жидкой фазы системы MgO – Al₂O₃ – SiO₂, что обуславливает высокую стоимость получаемых огнеупорных изделий. Последнее ограничивает диапазон применения огнеупорных изделий из данной массы, например, для футеровки туннельных обжиговых печей.

Разработан состав огнеупорной массы система каолинит – Al₂O₃– SiO₂ – B₂O₃ [3], который также содержит дорогостоящие компоненты, в частности обогащенный каолинит. При этом температура термической обработки изделий из данной огнеупорной массы достаточно высока (1400 – 1450^oC), а физико-механические характеристики – низкие.

Известна огнеупорная масса системы Al₂O₃-SiO₂, содержащая, вес.%: шамот – 48, глина огнеупорная – 52 [4]. Фракционный состав шамота при пластическом формовании изделий влажности 16-19% составлял: фракции > 3 мм – 0,8%, фракций < 0,54 мм – 49,0%. Минералогический состав отожженных огнеупорных изделий составлял, вес.%: Al₂O₃ – 28; SiO₂ – 48,63.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является огнеупорная масса [5], содержащая, вес. %: огнеупорную глину – 15-25, графит – 15-20, натриевое жидкое стекло – 15-20, высококремнеземистый заполнитель -5-15, борсодержащий компонент – 1-5, кремнефтористый натрий – 1-2, шамот – остальное.

Однако рассматриваемый состав-прототип огнеупорной массы содержит ряд недостатков, препятствующих получению требуемого технического результата.

Состав-прототип огнеупорной массы обладает высокой степенью растрескивания изделия-сырца при высокой скорости сушки, что влияет на продолжительность данной операции, обуславливая постепенно удаление влаги и предотвращая растрескивание последнего. В противном случае в изделии образуются крупные магистральные трещины, приводящие к его разрушению. Изделия, получаемые из рассматриваемой огнеупорной массы, подвергаются высокотемпературной (1200^oC) обработка, что повышает энергоемкость процесса. При этом изделия имеют недостаточно высокие физико-механические свойства и химическую стойкость воздействию агрессивных сред (например, шлаков хромо-кобальтовых сплавов).

Эти и другие недостатки устраняются предлагаемым техническим решением.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается состав огнеупорной массы, состоящий, вес.%: шамот – 48,06, огнеупорная глина – 51,916, борная кислота (H₃BO₃) – 0,024. Фракционный состав шамота при пластическом формировании изделий влажности 16-19% составлял: фракции > 3 мм – 0,8%; фракции < 0,54 – 49,0%. Минералогический состав отожженных огнеупорных изделий составлял, вес.%: Al₂O₃ – 28; SiO₂ – 48,61; B₂O₃ – 0,028.

Задача, решаемая заявленным составом огнеупорной массы, заключается в повышении физико-механических свойств изготавливаемых огнеупорных изделий.

Введение в состав огнеупорной массы минерализирующей добавки в заданном количестве H₃BO₃ позволяет значительно (в 5-10 раз) сократить цикл сушки изделия сырца. Изготавливаемые из заявляемого состава изделия подвергались сушке размещением последних в разогретом до 350 – 400^oC сушиле. При этом растрескивание изделий из заявляемой огнеупорной массы не наблюдалось, в то время как изделия, выполненные из состава-прототипа, растрескиваются.

При обжиге огнеупоров системы Al₂O₃ – SiO₂ B₂O₃ играет роль активной минерализующей добавки, который активизирует процесс образования муллита [3] . Первые зародыши кристаллов муллита образуются уже при 900^oC. При дальнейшем росте температуры процесс муллитообразования интенсифируется. Таким образом, реализуется возможность снижения температуры обжига огнеупорных изделий до 900-950^oC при повышении физико-механических свойств (таблица).

Из таблицы видно, что изменение концентрации H₃BO₃ в огнеупорной массе приводит к снижению физико-механических свойств изделий.

Признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: огнеупорная масса включает: шамот, огнеупорную глину и борную кислоту.

Отличительные: количественное соотношение компонентов, вес. %: глина огнеупорная 51,916; шамот 48,06; борная кислота 0,024.

Причинно-следственная связь между существенными признаками и достигаемым техническим решением осуществляется посредством способности H₃BO₃, в указанном количестве при образующемся в процессе обжига огнеупорных изделий, B₂O₃ образовывать жидкую фазу при более низких температурах термообработки, способствуя интенсивному взаимодействию элементов системы Al₂O₃-SiO₂ с образованием муллита 3Al₂O₃ 2SiO₂ и более полному спеканию структуры огнеупорного изделия. В совокупности действия полиморфных превращений и физико-химических процессов повышаются физико-механические свойства получаемых огнеупорных изделий.

Промышленная применимость разработанного состава огнеупорной массы обуславливается доступностью и невысокой стоимостью компонентов огнеупорной массы; сокращением длительности операции сушки сырца-огнеупора и брака последнего по трещинам; снижение энергозатрат и длительности операции обжига огнеупорных изделий за счет снижения температуры процесса до 900-950^oC; повышение физико-механических свойств огнеупорных изделий и, как следствие, их стойкости, что сокращает количество ремонтов печного оборудования. Кроме перечисленного, была определена повышенная стойкость к действию шлаков при плавке хромо-кобальтовых сплавов предлагаемых составов в 1,5-2 раза по сравнению с составом-прототипом.

Повышенная термостойкость разработанных огнеупорных масс, их низкая температура обжига реализовала возможность использования последних для изготовления многоразовых литейных форм для заливки сталей и чугунов. Стойкость литейных форм из огнеупорной массы составляет: 70 заливок расплава сталей; 100 заливок чугуна, не менее 300 заливок алюминиевых сплавов.

Использованная литература
1. Огнеупорная масса. Кабанов В.С., Суворов С.А, Власов В.В., Редько Г. С. Ленингрд. технол. ин-т. А.с. 963975, СССР. Заявл. 07.07.80, N 2954516/29-33, опубл. в Б.И., 1982, N 37, МКИ C 04 B 33/22.

2. Стрелов К. К. Теоретические основы технологии огнеупоров.- М.: Металлургия, 1985, с. 234.

4. Мамыкин П.С., Стрелов К.К. Технология огнеупоров.- М.: Металлургия, 1970, с. 275-302.

6. Авт. св. СССР N 1090676 А, опубл. 07.05.1984, кл. C 04 B 33/22.

6. Долотов Г. П. , Кондаков Е.А. Печи и сушила литейного производства: Учебник для техникумов, 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1984, с. 232.

Формула изобретения

Огнеупорная масса, включающая шамот, огнеупорную глину и порошок борной кислоты, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, вес. %: глина огнеупорная – 51,916; шамот – 48,06; борная кислота – 0,024.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 19.11.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2003

Извещение опубликовано: 20.04.2003