Шихта для виготовлення карбідокремнієвих вогнетривких виробів

Винахід відноситься до вогнетривкої промисловості і може бути використаний для виготовлення вогнетривких виробів, що вживаються в теплових агрегатах фарфоро-фаянсової промисловості у вигляді нагружених плит, балок, а також муфелів печей нітроцементації металічних деталей в машинобудуванні. Відома шихта для виготовлення вогнетривких виробів на основі карбіду кремнію і глини /а.с. №553232, кл.С04В 35/00, 1973р./, яка відрізняється раціональним співвідношенням довжини, ширини і висоти зерен карбіду кремнію. Виготовлення виробів в промислових масштабах з такої шихти завдає труднощів, так як виникає потреба сортувати зерна згідно з певним співвідношенням висоти, ширини та довжини зерен. Найбільш близькою за технічною суттю і результатом, що досягається, є шихта, що містить карбід кремнію, алюмосилікатний компонент і тимчасову зв'язку /Гнесін Г.Г. Кн. "Карбідокремнієві матеріали", вид. Металургія, Москва, 1977, с. 136 - 137/. Однак вироби, вироблені із вищевказаної шихти, мають низьку міцність при згині в умовах високих температур. В основу винаходу поставлена задача створити шихту для виготовлення карбідокремнієвих вогнетривких виробів, в якому використання каоліну з вмістом каолініту не менше 96% і тимчасової зв'язки в вигляді суспензії лігносульфонату технічного з вмістом від 13 до 18% зв'язаного азоту, і кремнію кристалічного у співвідношенні від 10 : 1 до 30 : 1 відповідно, забезпечує підвищення міцності при згині в умовах високих температур, що в свою чергу підвищує стійкість і строк експлуатації нагружених виробів при обпалюванні кераміки чи футеровки теплових агрегатів. Поставлена задача вирішується тим, що в шихту для виготовлення карбідокремнієвих вогнетривких виробів, яка містить карбід кремнію, алюмосилікатний компонент і тимчасову зв'язку, згідно з винаходом в якості алюмосилікатного компоненту використовують каолін з вмістом каолініту не менше 96%, а в якості тимчасової зв'язки - суспензію із лігносульфонату технічного, з вмістом від 13 до 18% зв'язаного азоту, і кремнію кристалічного у співвідношенні від 10 : 1 до 30 : 1 при такому співвідношенні компонентів, мас.%: карбід кремнію 92 - 95 каолін з вмістом каолініту не менше 96% 3-4 суспензія лігносульфонату технічного, з вмістом від 13 до 18% зв'язаного азоту і кремнію кристалічного в співвідношенні від 10 : 1 до 30 : 1 2-4 Істотно новим є використання як алюмосилікатного компоненту чистого каоліну /96% чистого мінералу каолініту/, який внаслідок низького вмісту плавнів /K, Na, Fe, Ca/ створює при спіканні в'язкий кремнеземистий розплав з мінімальною кількістю склофази при охолодженні. Маючи більш високу, чим глина, температуру спікання /на 200 - 300°С/, каолін забезпечує більш високу міцність при згині при Т 1300 1400°С, відсутність глазурованої поверхні, та більш щільну структуру /менше закритих пор/. Новим є застосування суспензії з лігносульфонату технічного, який містить зв'язаний азот /замість переважно існуючих катіонів Na+1 i Са+2/ і диспергованого в ній кремнію кристалічного. Вміст азоту замість Na+1 і Са+2 знижує кількість склофази і підвищує її в'язкість при спіканні, придушує окислення тонких зерен карбіду кремнію, а вміст кремнію сприяє створенню в закритих порах оксинітриду кремнію - реакційне створеної додаткової з'язки і знижує міру окислення карбіду кремнію. Це, в свою чергу, збільшує високотемпературну /1300°С/ міцність при згині, дозволяє уникнути глазурування поверхні виробів як в процесі їх обпалу, так і в процесі експлуатації таких як нагружені плити чи інші вироби. В лабораторних умовах та на дослідному виробництві ВАТ”УкрНДІВ" були виготовлені вироби на основі запропонованої шихти і прототипу наступним чином. Зернистий карбід кремнію змішували з тонкомеленим карбідом кремнію і каоліном, зволожували суспензією з лігносульфонату технічного, що містить зв'язаний азот, і диспергованого в ньому тонкого порошку кремнію, пресували, сушили і обпалювали вироби на повітрі при температурі 1380°С. Винахід ілюструється прикладами, наведеними в таблиці. Як видно з таблиці, вироби, що вироблені із запропонованої шихти порівняно з прототипом, володіють в 1,5 рази більшою міцністю при згині при високих температурах. Промислове виробництво виробів в об'ємі заказів намічено організувати на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ" в 1997 - 1998рр. Таблиця Склад шихт і властивості карбідокремнієвих вогнетривких виробів Показники По запропонованому Позагопничні По про складу значення тотипу 1 2 3 4 5 6 92 93,5 95 90 97 92 Глина фр. < 0,1мм 5 Каолін фр. < 0,1мм 4 3,5 3 5 2 Склад, %: Карбід кремнію 0 - 1,6 мм Лігносульфонат технічний /звичайний/ 3 4 3 2 5 1 /10 : 1/ /20 : 1/ /30 : 1/ /5 : 0,5/ /35 : 1,5/ 16 18 19 10 6 10 Н/ммг 140 150 136 60 30 110 Відкрита пористість, % 15 15 16 19 26 17 Закрита пористість, % 4 4 3 6 2 8 0,02 0,02 0,02 0,04 0,1 0,24 Суспензія лігносульфонату технічного з вмістом від 13 до 18% зв'язаного азоту та кремнію кристалічного в співвідношенні від 10 : 1 до 30 : 1 Властивості: Границя міцності при згині, Н/мм2 /при 1420°С/ Границя міцності при стисненні, Повзучість, % /8 год при 1450°С/