Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к производству огнеупорных изделий, а именно к составам, используемым для изготовления огнеприпаса (капселей, коробов, стаканов, лодочек и др.) при обжиге керамических изделий, в том числе керамических длинномерных стержней сложной конфигурации, необходимых при литье по выплавляемым моделям из жаропрочных сплавов, например лопаток для авиационных двигателей. Состав шихты включает компоненты в следующем соотношении, мас. %: муллит плавленый или бой муллитокорундовых изделий, фракций, мм: 3,0-0,8 12-20; 0,8-0,2 8-16; электрокорунд 80- 50 20-32; 10 10-18; глинозем 27,5-32,7; карбид кремния 10- 14 0,5-1,0; дисперсный алюминий 0,8-1,6. Техническим результатом изобретения является снижение температуры обжига при сохранении термостойкости крупногабаритных изделий. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2191167
Класс(ы) патента: C04B35/101, C04B35/185
Номер заявки: 2001109978/03
Дата подачи заявки: 16.04.2001
Дата публикации: 20.10.2002
Заявитель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют"
Автор(ы): Шадрин Л.В.; Рудницкий С.В.; Степанова Е.А.; Чиковани И.О.
Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют"
Описание изобретения: Изобретение относится к производству огнеупорных изделий, а именно к составам, используемым для изготовления огнеприпаса (капселей, коробов, стаканов, лодочек и др.) при обжиге керамических изделий, в том числе керамических длинномерных стержней сложной конфигурации, необходимых при литье по выплавляемым моделям из жаропрочных сплавов, например лопаток для авиационных двигателей.
Известна высокоглиноземистая шихта для изготовления огнеупорных изделий, содержащая, мас.%:
Электрокорунд с размерами зерен, мм: 0,8-1,0 - 45-55
0,12-0,16 - 8-12
Обожженный технический глинозем с удельной поверхностью около 7500 см2/г - 22-28
Огнеупорная глина - 12-17
(См. а.с. СССР 166895, кл. С 04 В 35/10, опубл. 30.06.69).
Однако для получения огнеупорных изделий, изготовленных из этой шихты, требуется высокая температура обжига - 1650oС.
Известна также шихта для изготовления прессованных огнеупоров, включающая, мас. %: корунд - 23-38, муллитокорундовый шамот - 15-50, глина огнеупорная или каолин - 7-12, муллит плавленый - 20-35 (См. а.с. СССР 628135, МПК С 04 В 35/10, опубл. 15.10.78).
Недостатком изделий из данной шихты является также высокая температура обжига - 1550-1600oС.
Наиболее близкой по составу к предлагаемой является шихта для изготовления огнеупорных изделий с применением плавленого муллита, корунда и глинозема, содержащая, мас.%: муллит плавленый - 15-30, корунд - 35-60, глинозем - 25-35 (См. а.с. СССР 607822, МПК С 04 В 35/10, опубл. 25.05.78).
Огнеупорный материал на основе этой шихты отличается достаточно высокой прочностью и термостойкостью, но для его получения требуется высокая температура обжига 1580-1750oС.
Технической задачей предлагаемого состава шихты для изготовления огнеупоров является снижение температуры обжига при сохранении термостойкости крупногабаритных изделий. Размеры рабочих изделий, например коробов - 320 х 245 х 125 мм, стаканов - ⊘ 200 мм, высота - 260 мм при толщине стенок изделий 12-15 мм, обусловлены размерами керамических стержней, необходимых при литье по выплавляемым моделям.
Следует отметить, что, как правило, при производстве огнеупорных изделий типа огнеприпаса в целях снижения экономических затрат (особенно связанных с расходом электроэнергии и топливного газа) требуется, чтобы условия их обжига совпадали с условиями их эксплуатации. В этих же целях используют бой огнеупорных изделий. Поэтому температуру обжига огнеупорных изделий целесообразно приближать к температуре их эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что шихта для изготовления огнеупорных изделий, включающая муллитосодержащий материал, корунд и глинозем, дополнительно содержит дисперсный алюминий и карбид кремния, а в качестве муллитосодержащего материала дополнительно используют бой муллитокорундовых изделий, а в качестве корунда - электрокорунд, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Муллит плавленый или бой муллитокорундовых изделий, фракции, мм: 3-0,8 - 12-20
0,8-0,2 - 8-16
Электрокорунд 80- 50 - 20-32
10 - 10-18
Глинозем - 27,5-32,7
Карбид кремния 10- 14 - 0,5-1,0
Дисперсный алюминий - 0,8-1,6
Поставленная задача решается также тем, что:
1. Используют глинозем Гк;
2. Удельная поверхность глинозема Гк составляет 6500-7200 см2/г.
Изготовление формовочной смеси и изделий осуществляют по следующей технологии: подготовка исходных компонентов - дробление и рассев боя, предпочтительное содержание муллита в котором не менее 15%; помол глинозема, например, марки Гк (содержание α-АL2O3 в котором желательно иметь не менее 93%) до достижения его удельной поверхности, равной 6500-7200 см2/г; смешение компонентов с водой; формование методом вибролитья; сушка и обжиг.
Все компоненты огнеупорной шихты смешивают в сухом виде в лопастном смесителе. Затем добавляют воду в количестве 6,5-9 мас.%, сверх 100% и дополнительно перемешивают. Изделия формуют на вибростенде. После затвердевания массы формы разбирают, а заготовки сушат и обжигают.
Состав и количественные соотношения компонентов муллита плавленого или боя муллитокорундовых изделий, электрокорунда и глинозема обеспечивают спекаемость массы при более низкой температуре обжига и обеспечивают прочность и термостойкость обожженного материала. Указанные пределы гранулометрического состава компонентов подобраны с целью обеспечения максимальной подвижности формовочной массы в процессе вибрации, что в свою очередь обеспечивает оптимальную укладку массы в форме.
Применение порошка дисперсного алюминия обусловлено следующими факторами: алюминий, поглощая большую часть свободной воды, связывает ее с образованием коллоидного гидрата оксида алюминия Аl(ОН)3, который, располагаясь тонким слоем вокруг крупных частиц указанных выше компонентов, оказывает дополнительное связующее действие. Особенно это важно на стадии сушки заготовки в форме. В этот момент большая часть свободной воды связывается с дисперсным алюминием, образуя Аl(ОН)3, а незначительная часть Н2O испаряется. При этом происходит экзотермическая реакция, идущая с выделением большого количества тепла, температура заготовки повышается до 50oС и выше и увеличивается объем заготовки. Оптимальное увеличение объема при оптимальном разогреве ведет к уменьшению несплошностей изделий за счет выхода воздуха из массы на поверхность изделия. В этом случае на поверхности изделий от пузырьков воздуха образуется минимальное количество раковин, которые не влияют на качество изделий в целом.
Для обеспечения таких условий твердения изделий в форме в огнеупорную массу вводят порошок карбида кремния зернистостью 10,14 в указанных количествах, который уменьшает разогрев заготовок и их объемное расширение.
При введении дисперсного алюминия ниже указанного предела не происходит связывания (твердения) массы за счет образования Аl(ОН)3, а при увеличении содержания алюминия идет очень сильный разогрев массы с появлением паров воды, при котором процесс формования трудно осуществить.
В процессе обжига Аl(ОН)3 разлагается с образованием активного оксида алюминия (Аl2О3), который армирует стеклокристаллическую фазу и упрочняет ее. В стеклокристаллическую фазу входит и оксид кремния (α-кристаболит), образующийся при окислении карбида кремния. Их равномерное расположение вокруг крупных зерен оказывает дополнительное спекание массы, что способствует получению достаточно прочных и термостойких изделий при температуре обжига 1360oС.
Из предлагаемой шихты были изготовлены короба и стаканы.
Полученные изделия были использованы для обжига крупногабаритных стержней в туннельной печи в засыпке из глинозема при температуре обжига 1360oС. Термостойкость изделий оценивают количеством ходок (теплосмен) изделий. В таблице 1 и 2 приведены составы огнеупорной шихты и технические характеристики изделий из нее.
В таблице 1 приведены составы предлагаемой шихты и прототипа.
В таблице 2 приведены свойства предлагаемого состава шихты и прототипа.
Из таблиц 1 и 2 видно, что изделия из предлагаемой шихты, обожженные при достаточно низкой температуре (1360oС), имеют удовлетворительные рабочие характеристики, позволяющие использовать их в качестве огнеприпаса (короба, стаканы) при обжиге крупногабаритных длинномерных керамических стержней, необходимых при изготовлении лопаток авиадвигателей литьем по выплавляемым моделям из жаропрочных сплавов.
По сравнению с прототипом керамические изделия из предлагаемой шихты имеют достаточно высокую термостойкость (остаточную прочность при перепаде температур 1250-20oС воздух-вода) при пониженной (1350-1360oС) температуре обжига.
Значение термостойкости может оцениваться по количеству теплосмен и остаточной прочности. Термостойкость предлагаемой шихты, оцениваемая по количеству теплосмен (воздух-вода), при перепаде температур 1300-20oС составляет 28-35, а ее термостойкость, оцениваемая по остаточной прочности при перепаде температур 1250-20oС (воздух-вода) после 8 циклов составляет 100, после 35 циклов - 70-90.
Приведенные данные подтверждают сохранение термостойкости материала, изготовленного из предлагаемой шихты.
Кроме того, полученные экспериментально данные о количестве ходок изделий до разрушения также указывают на возможность изготовления изделий с высокой термостойкостью:
для стаканов (⊘ 100 мм, h=260 мм) - 30-35 ходок;
для коробов - (320 х 245 х 125 мм) - 20-25 ходок.
Формула изобретения: 1. Шихта для изготовления огнеупорных изделий, включающая муллитосодержащий материал, корунд и глинозем, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисперсный алюминий и карбид кремния, в качестве муллитосодержащего материала используют муллит плавленый или бой муллитокорундовых изделий, а в качестве корунда - электрокорунд при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Муллит плавленый или бой муллитокорундовых изделий фракций, мм:
3,0-0,8 - 12-20
0,8-0,2 - 8-16
Электрокорунд 80- 50 - 20-32
10 - 10-18
Глинозем - 27,5-32,7
Карбид кремния 10- 14 - 0,5-1,0
Дисперсный алюминий - 0,8-1,6
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что используют глинозем к.
3. Шихта по п.2, отличающаяся тем, что используют глинозем к с удельной поверхностью 6500-7200 см2/г.