Спосіб виготовлення карбідокремнієвих виробів на алюмосилікатній зв’язці

Винахід відноситься до вогнетривкої промисловості і може бути використаний при виготовленні вогнетривких виробів підвищеної щільності для футеровки теплових агрегатів у металургії, машинобудуванні і хімічній промисловості. Відомий спосіб виготовлення вогнетривких виробів із карбіду кремнію з алюмосилікатною зв'язкою, що включає змішування карбіду кремнію певних фракцій з меленою глиною, зволожування сульфітноспиртовою бардою (лігносульфонат технічний), формування, сушіння та випалювання [Е.А. Герасимов, И.Я. Гузман, Г.Е. Карась и др. "Карбидкремниевые огнеупоры для обжига фарфора", Огнеупоры, 1988, №12, с.33-34]. Однак, вироби, виготовлені даним способом, мають невисокі J показники міцності, щільності і стираності. Найбільш близьким по технічній сутності досягнутого результату до передбачуваного винаходу є спосіб виготовлення карбідокремнієвих виробів, що включає тонкий помел частини карбіду кремнію, змішування його з залишковою частиною зернистого карбіду кремнію і з тонкомеленим глинистим компонентом, зволожування тимчасовий зв'язкою із водяного розчину меласи, формування, сушіння і випалювання при температурі 1380-1430°С [Кайнарский И.С., Дегтярева Э.В. "Карборундовые огнеупоры", Харьков, Металлургиздат, 1963, с.74-75]. Однак, такі вогнетривкі вироби також мають, при широкому показників, розкид показників, підвищену пористість (18,0-20,0%) і низьку міцність (40,0-85,0МПа), а також дефектну (заглазуровану) поверхню. Підвищена пористість і низька міцність зумовлені швидкою деструкцією тимчасової зв'язки з меласи і глини при температурі 260 і 560°С, що супроводжується інтенсивним паро- і газовиділенням при одночасно розплавленій зв'язці - меласі. Закриті пори, що збільшуються в об'ємі, (розбухання) розрихлюють сирець під час безперервного швидкого нагрівання, зводячи нанівець ефект пресування сирцю при високому тиску. При цьому чим щільніший сирець і більше в ньому тонкомелених фракцій карбіду кремнію, і більше швидкість температури нагрівання, тим сильніше вищезгадані процеси зрушуються в область більш високих температур, впритул до 900-1000°С, в залежності від маси виробів. У основу винаходу поставлена задача створення способу виготовлення карбідокремнієвих вогнетривких виробів на алюмосилікатній зв'язці, в якому нагрівання сирцю при випалюванні з проміжними ізотермічними витримками забезпечує одержання карбідокремнієвих виробів з підвищеною міцністю, низькими пористістю і окислюваністю на повітрі, що в свою чергу збільшує стійкість футерівок для високотемпературних теплових агрегатів. Поставлена задача вирішується тим, що: 1. Спосіб виготовлення карбідокремнієвих виробів на алюмосилікатній зв'язці, що включає тонкий помел частини карбіду кремнію, змішування його з залишковим зернистим карбідом кремнію і з тонкомеленим глинистим компонентом, зволожування тимчасовою зв'язкою з водного розчину меласи, формування, сушіння і випалювання при температурі 1380-1430°С, згідно з винаходом, випалювання виконують із ступінчастим підніманням температури з двома проміжними ізотермічними витримками при температурах 260 і 560°С по 2-3 години в залежності від маси виробів. 2. Спосіб по п.1, в якому, згідно з винаходом, температури проміжних ізотермічних витримок відповідають температурам екзотермічних ефектів тимчасової зв'язки при нагріванні. Суттєво новим у гаданому винаході є проміжні ізотермічні витримки при температурах 260 і 560°С при підніманні температури випалювання, що відповідають відповідним екзотермічним ефектам тимчасової зв'язки. Це зв'язано з тим, що меласа, як тимчасова зв'язка, на відміну від інших тимчасових зв'язок (наприклад, лігносульфонат натрію технічний), не вигорає при температурі 260 і 560°С, а плавиться з виділенням газів і водяного пару. На цей процес при 550-560°С накладається також виділення водяного пару з глинистого компонента, а так як розм'якшена меласа як при температурі 1-го, так і 2-го екзотермічних ефектів, розплавившись, перемкне пори для видалення газів, проходить зростання замкнутих пор (вспучення - розбухання зв'язки) і зниження щільності контактів часток матеріалу, тобто йде розрихлювання сирцю виробів і в тим більшій мірі, чим щільніший сирець і вища швидкість нагрівання, так як в цьому випадку процеси зміщуються в зону більш високих температур. Вище температури 560°С обезволожена і дегазована зв'язка із меласи коксується і стабілізує задану щільність упакування часток матеріалу в сирці. Вказаний спосіб дозволяє використати порошок карбіду кремнію більш тонкого помелу і збільшити його кількість, підвищити тиск пресування сирцю, і швидкість нагрівання при випалюванні, знизити ступінь окислювання карбіду кремнію до SіO2 в процесі випалювання, а також знизити температуру випалювання виробів і витрати палива при інших рівних умовах отримання виробів з заданими пористістю і міцністю. Запропонований спосіб сприяє підвищенню опору до окислення виробів в повітрі і підвищенню стійкості вогнетривів при службі. В лабораторії' і на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДТВ імені А.С. Бережного", були виготовлені дослідні партії виробів згідно з запропонованим способом і прототипом наступним чином: зернисті і тонкі фракції карбіду кремнію змішують разом з тонкомеленою глиною, зволожують тимчасовою зв'язкою з водного розчину меласи, формують, сушать і випалюють вироби із східчастим підніманням температури з двома проміжними ізотермічними витримками при температурах 260 і 560°С по 2-3 години в залежності від маси виробів. Гаданий винахід ілюструється прикладами, що приведені в таблиці. Як видно з таблиці, карбідокремнієві вироби на алюмосилікатній зв'язці по запропонованому способу в порівнянні з прототипом, володіють більш високою ~ в 2 рази міцністю, більш низькими - на 21% пористістю, на 50% газопроникністю і ~ в 3 рази меншою окислюваністю на повітрі. Таблиця Спосіб виготовлення вогнетривких карбідокремнієвих виробів на алюмосилікатній зв'язці і їх властивості Приклади Найменування показників по по прототипі запропонованому засобові Спосіб виготовлення виробів: 1. Тонкий помел частини карбіду кремнію + 2. Тонкий помел глинистого компоненту + 3. Змішування тонкомеленого карбіду кремнію, з залишковою частиною + зернистого карбіду кремнію і з тонкомеленим глинистим компонентом 4. 3воложення суміші тимчасовою зв'язкою із водного розчину меласи + 5. Формування + 6. Сушіння + 7. Випалювання, °С + - ступінчасте підтримання температури - дві проміжні ізотермічні витримки при температурах 260 і 560°С по 2-3год. Властивості випалених виробів: 1. Границя міцності при стисненні, МПа 40-85 2. Відкрита порістість, % 18-20 3. Газопроникність, мкм2 0,025-0,03 4. Масова доля SiC, % 81-82 5. Окислюваність, г/см2·год. при 1400°С 0,003-0,004 + + + + + + + + + 100-120 14-16 0,01-0,02 82-83 0,0011-0,0015 Запропонований винахід намічається до впровадження на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені А.С. Бережного" в 2003-2004p.p.