Вогнетривка композиція

Вогнетривка композиція, що включає плавлений корунд, графіт, кремній кристалічний, карбід кремнію та зв'язуюче, яка відрізняється тим, що як зв'язуюче містить суміш гідролізату етилсилікату, гексаметафосфату натрію та пудри алюмінієвої у співвідношенні 5:1:1 при такому співвідношенні компонентів, мас. %: графіт 3-7 кремній кристалічний 1,5-3,5 карбід кремнію 5-20 зв'язуюче 5-10 плавлений корунд решта. Винахід, що пропонується, належить до виробництва вогнетривів, конкретно для виробництва вогнетривів для розливки сталі, конкретно для виробництва стаканів для розливки сталі, а також може бути використаний при виготовленні вогнетривких композицій для ремонту агрегатів сталеливарного виробництва та виготовлення жолобів. Відомий склад матеріалу для футерівки сталеливарних ковшів, що містить, мас. % : корунд 40-85; вуглець - 10-40; карбід кремнію - 5 - 20 [1]. Недоліком відомого складу є низькі фізикомеханічні показники виробів, що виго товляються з нього, конкретно , низька щільність, незадовільна міцність. Відомий також склад шихти для виготовлення вогнетривів, що містить, мас. % : лускатий графіт 18,0 - 28,0 ; металічний кремній - 7,0 - 11,0 ; високотемпературний кам'яновугільний пек - 10,0 - 20,0 ; вогнетривка глина -1,715 - 3,640 ; сульфітноспиртова барда - 0,285 - 0,390 ; етилсилікат - 2,0 5,0; карбід кремнію - 2,0 - 6,0 ; електрокорунд решта [2]. Недоліком цього відомого складу є низька міцність, недостатня щільність та висока поруватість виробів, що обумовлено його хімічним складом, внаслідок чого вироби при експлуатації окислюються з підвищенням поруватості та зменшенням міцності та щільності. Найбільш близьким до заявляемого по технічній суті і призначенню є склад вогнетривкого виробу, що включає, мас. % : плавлений корунд - 55,0 75,0; графіт - 15,0 - 28,0 ; кремній кристалічний 1,0 - 6,0 ; карбід кремнію - 1 - 6; боросилікатну скляну фриту- 1,0 - 6,0 ; фенольне порошкоподібне зв'язуюче - 2,5 - 4,0 ; рідке органічне зв'язуюче (зверх 100 %) - 1,0 - 5,0 [3]. Цей склад, у порівнянні з аналогами,, характеризується більш високими експлуатаційними властивостями при застосуванні його як вогнетривкої композиції для виготовлення виробів та при застосуванні його як композиції для ремонту сталеплавильних агрегатів. (19) UA (11) 84340 (13) C2 (21) a200612653 (22) 01.12.2006 (24) 10.10.2008 (46) 10.10.2008, Бюл.№ 19, 2008 р. (72) АНГОЛЕНКО ЛЮДМИЛА ОЛЕКСАНДРІВН А, UA, СЕМЧЕНКО Г АЛИНА ДМИТРІВН А, UA, ТИЩЕНКО СЕРГІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", U A (56) UA 50776, C2, 15.11.2002 UA 71038, C2, 15.11.2004 SU 1028640, A, 15.07.1983 RU 2033404, C1, 20.04.1995 RU 2285581, C1, 20.10.2006 US 4282288, 04.08.1981 SU 948954, 07.08.1982 SU 1121250, 30.10.1984 RU 2226450, 10.04.2004 3 84340 Основним і суттєвим недоліком складупрототипу є незадовільні міцність, щільність виробів та стійкість до окислення. Основною причиною цього є несбалансованість хімічного складу вогнетривкого виробу, що не дозволяє досягти високих показників міцності внаслідок високого вмісту склофази, що створюється за рахунок боросилікатної шихти. Фенольне порошкоподібне зв'язуюче у сукупності з рідким органічним зв'язуючим при температурах служби вигоряють без коксового залишку, тим самим знижується щільність виробів або футерівки і, як наслідок, зменшується міцність. Крім того, при зменшенні щільності виробів проникненність кисню в об'єм виробу стає більш інтенсивним, що, в свою чергу, призводить до більш інтенсивного окислення графіту та карбіду кремнію з падінням міцності виробів. Наявність в складі-прототипі графіту, що підлягає інтенсивному окисленню, в кількості до майже третини складу теж призводить до падіння щільності та міцності виробів при їх експлуатації, в кінечному результаті до зниження термінів служби виробів. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення вогнетривкої композиції шляхом введення комплексного додатку, що дозволяє забезпечити підвищену міцність, щільність та підвищену стійкість до окислення, в т.ч. в області температур вище 1500 0C, що дозволить суттєво збільшити термін служби вогнетривких виробів. Технічний результат забезпечується тим, що в рішенні, яке пропонується і яке включає плавлений корунд, графіт, кремній кристалічний, карбід кремнію та зв’язуюче, відповідно до винаходу як зв’язуюче містить суміш гідролізату етилсилікату, гексаметафосфату натрію та п удри алюмінієвої у співвідношенні 5 : 1:1, при такому співвідношенні компонентів, мас. % : графіт- 3,0 - 7,0 ; кремній кристалічний - 1,5-3,5 ; карбід кремнію - 5,0-20,0; зв'язуюче - 5,0 - 10,0 ; плавлений корунд - решта. Позитивний ефект пояснюється наступним: в результаті використання оптимізованого комплексно підібраного складу інгрідієнтів, що пропонується, а також оптимальним пропорціям складових частин забезпечено прояв дії складових зв'язуючого, що приводить до формування міцної щільної структури матеріалу вогнетривкої композиції. Механізм дії комплексного антиоксидантного додатку пояснюється дією окремих компонентів, які, доповнюючи один одного, дозволяють отримати адитивний ефект. Введення в комплексний антиоксидантний додаток гідролізованого етилсилікату сприяє утворенню міцного полімерного каркасу та зшиванню керамічної матриці силоксановйми зв'язками º Si O - Si º, а після випалу - за рахунок утворення ультрадисперсного SiO2 та його взаємодії з електрокорундом -мулітизації композиції, яка сприяє зміцненню композиту. Також в результаті синтезу муліту зневуглецьований та перехідний шари набувають додаткової міцності. Додатково, завдяки добрій змочуваності гідролізованим етилсилікатом графіту, на контактах з графітом утворюються "містки", які надають міцності та перешкоджають вигорянню графіту, а при випалі завдяки карботермі 4 чному відновлюванню кремнеземистого геля інтенсифікується утворення b-SiC на межах графітових лусок, сповільнюючи їх окислення. Гексаметафосфат натрію виконує в складі комплексного антиоксидантного додатку, перш за все, функцію пластифікатора, тобто, знижуючи міжзеренне тертя, сприяє найбільш щільному пакуванню часток маси, що призводить до підвищеної щільності та після випалу - міцності матеріалу вогнетривкої композиції, що перешкоджає проникненню кисню в матеріал, знижуюючи його окислення. При випалі гексаметафосфат натрію сприяє утворенню рідкої фази, яка стягує зерна вогнетривкого наповнювача, сприяючи зниженню поруватості та збільшенню щільності і стійкості до окислення графіту. Алюмінієва пудра виконує роль антиоксидантної добавки, маючи більше споріднення до кисню, ніж графіт, що перешкоджає вигоранню графіта та розміцненню матеріала. Крім того, в процесі випалу алюмінієва пудра, окисляється до Аl2О 3, який, утворюючи з SiO2 гідролізованого етилсилікату нитковидний муліт в міжзереному просторі керамічної матриці, що призводить до самоармування структури виробів новоутвореним мулітом з значним підвищенням міцності, щільності та зменшенням поруватості, що утруднює доступ кисню і в підсумку підвищує стійкість до окислення. Використання рішення, що пропонується, введення комплексного додатку, дозволяє сформувати однорідну субмікроскопічну структуру з максимально рівномірним розподілом в її об'ємі твердих фаз, результатом чого є підвищені міцність, щільність, збільшена в порівнянні з прототипом стійкість до окислення. Приклад. Компоненти вогнетривкої композиції: плавлений корунд у кількості 725 г, графіт у кількості 50 г, кремній кристалічний у кількості 25 г, карбід кремнію у кількості 125 г змішують до одержання однорідної маси. Для отримання комплексного антиоксидантного додатку гексаметафосфат натрію в кількості 10,7 г змішують з гідролізованим етилсилікатом в кількості 53,6 г, в одержану суміш додають 10,7 г алюмінієвої пудри і перемішують до одержання однорідної маси. Одержаний таким чином комплексний антиоксидантний додаток вводять в одержану раніше суху суміш і перемішують до отримання однорідної маси. З одержаної таким чином вогнетривкої композиції формують вироби. Гідролізат етилсилікату отримують гідролізом етилсилікату - 32 стехіометричною кількістю води з введенням кислого каталізатору HCl. Для одержання цього складу вогнетривкої композиції застосовувався електроплавлений корунд марки 24А дисперсністю 10 мкм за ГОСТ 3647-80; карбід кремнію зелений марки 64С дисперсністю 50 мкм за ТУ 2-036-0220937-004-90; графіт марки ГТ-1 по ГОСТ 4596-75-00149452-96; пудра алюмінієва АГІВ-П за ТУ 1791-114-0019491 дисперсністю 4-30 мкм; кремній металевий марки KP-I за ГОСТ 5279-74 фракції менш 0,063 мкм; етилсилікат марки ЕТС-32 заТУ-6-02-895-86. Конкретні склади вогнетривкої композиції для виготовлення виробів, що пропонується, відомий 5 84340 склад-прототип, а також їх властивості, які визначені на зразках вогнетривкої композиції, наведено в таблиці. При випробуваннях зразків межа міцності при стисненні визначалась відповідно вимогам ДОСТ 4071-80, уявна щільність ДОСТ 2409-80, окисненність визначалась по втраті маси при витримці виробів при 1300°C на протязі 2 годин по методиці прототипа. Як видно із даних, які представлено в таблиці, найкращі властивості має склад № 2. Крім того, цей склад має властивості, вище за показниками, ніж відомий склад-прототип та склади, що виготовлені з відхилом від складу, що пропонується. Таким чином, винахід, що пропонується, володіє рядом переваг у порівнянні з відомим. Використання вогнетривкої композиції, що пропонується, найбільш ефективно для виготовлення стаканів для розливки сталі, а також для виготовлення та ремонту окремих елементів вогнетривких футерівок сталеливарного обладнання, ковшів, то що. Застосування винаходу, що пропонується, забезпечує у порівнянні з відомими такі переваги: - суттєво збільшує термін придатності виробів; - зменшує витрати матеріалу на кількість виплавленої сталі; - зменшує кількість викидів в атмосферу продуктів окислення вогнетривкого матеріалу; - вироби можна виготовляти пресуванням, віброформуванням, пневмотрамбуванням та набивкою, що дозволяє механізувати процес та знизити долю ручної праці. У сукупності ці переваги забезпечать значний економічний, соціальний та екологічний ефекти. Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 Література: 1. №52-10127 Япония. МПК7 С 04 В 35/52 // Акэти тайка рэнга к.к. Материал для футеровки сталеразливочных ковшей. Заявл. 20.03.73, опубл. 22.03.77. 2. Ах. №1095566 СССР. МПК7 С04 В 35/10. Шихта для изготовления огнеупоров. Заявка №3470787, опубл. 01.02.1984. 3. № 2226450 RU. МПК7 Cl В 22 D 41/54, 41/58, 11/103 // Богдановичское ОАО "Огнеупоры". Составное огнеупорное изделие. Заявка 2002121681/02, опубл. 10.04.2004. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601