Способ изготовления корундовых огнеупоров

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕОНИХРЕСПУБЛИК 4 в э НЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРС ПО ДЕЛА ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬС АВТОРСК)А. Е. Жуковская, А, А. Кортель, А, Кротиков, Г. Г. Мельникова, П. Харитонов и Е, А. Шерман )Ордена Трудового Красного Знамени титут химии силикатов им.И.В,Грещикова и Всесоюзный государственииститут научно-исследователь-.х и проектных работ огнеупорнойенности(56ру нд111й 3 кое свидетельство СССР С 04 В 33/32, 1970.(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРУНДОВЫХ ОГНЕУПОРОВ, включающий смешениеглинозема с титансодержащей добавкой,формование и обжиг при 1450-1750 С,о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с,целью повышения механической прочности, плотности и упрощения технологии, в качестве титансодержащей добавки используют органический эФир ортотитановой кислоты или продукт егогидролитической поликонденсации вколичестве 1,5-7,0 мас.Ъ,1017694 1Изобретение относится к техноло,гии керамики и огнеупоров и можетбыть использовано при изготовленииплотных корундовых огнеупоров, предназначенных для работы в условияхконтакта с агрессивнмми расплавамии больших механических нагрузок.( на-.,пример сталеразливочного припаса),а также технической керамики и огнеупоров, сохраняющих высокую плотность и прочность при службе в восстановительной атмосфере.Известен способ изготовления корундовых огнеупоров путм прессования из шихты на основе техническогоглинозема с добавкой 0,5-5 мас.В15окиси титана. Этот способ позволяетполучить плотные корундовые иэделияпри температуре обжига 1500-1550 Спротив обычных 1750 С1.Недостатком изделий, полученных 20по этому способу, является снижение механической прочности при службе в восстановительной среде вследствие восстановления четырехвалентного титана до низших валентностей 25(Т, Т ).Наиболее близким к йзобретениюпо технической сущности являетсяспособ изготовления корундовых огнеупоров путем прессования из шихты 30на основе технического глиноземас добавками низших окислов титана(Т 10 з, ТО) в количестве 0,5-2 вес,Ъи последующего обжига при 1450-1550 Св восстановительной среде21,Однако огнеупоры, полученные поспособу-прототипу, характеризуютсянедостаточной механической проч-ностью, связанной с их микроструктурой. 40Кроме того, при использованийэтого способа является необходимостьпредварительного получения низшихокислов иэ двуокиси титана обжигомее в атмосфере водорода ( 150 С, 2 ч )с последующим измельчением в вибромельнице в течение 20 ч, проведение обжига отформованных изделий обязательно в восстановительной среде,что требует оснащения печей специальным оборудованием.Целью изобретения является повышение механической прочности, плотности и упрощение технологии,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изготовлениякорундовых огнеупоров, включающемусмешение глинозема с титансодержащей добавкой, Формование и обжиг при1450-17500 С, в качестве титансодержащей добавки используют органический 60.эфир ортотитановой кислоты или про-.дукт его гидролитической лоликонденсации в количестве 1,5-7,0 мас,Ъ,Использование в качестве титансодержащей добавки органического эфи ра ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсации обеспечивает образование в огне- упоре в процессе обжига восстановительной среды за счет выделяющихся при термоДеструкции титаноорганического соединения углеводородов (при 500-600 С) и их разложения на углерод и водород ( при 1000 С) . Твердый остаток после термодеструкции титано- органического соединения восстанавливается до более низких степеней окисленияТаким образом, предлагаемый способ исключает последующее восстановление четырехвалентного титана в процессе службы изделия в восстановительной среде и предотвращает связанные с ним разуплотнение и разупрочнение огнеупора. Отпадает также необходимость предварительного восстановления Т 10 в атмосфере водорода до низших окислов и применения восстановительной среды при спекающем обжиге изделий обязательные для способа-прототипа, что обуславливает упрощение технологии.Дополнительным и весьма существенным эффектом введения титансодержащей добавки в виде органического эфира ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсации является кристаллизация корунда в таблитчатой форме. Таблитчатая форма кристаллов обеспЕчивает прочное срастание кристаллов в процессе обжига, образование прочного каркаса, что приводит к увеличению механической прочности и плотности огнеупора.1Влияние добавки органического эфир ра ортотитановой кислоты или продукта его гидролитической поликонденсации на упрочение и уплотнение корундового огнеупора становится заметным при введении от 1,5 до 7,0 мас.Ъ ( в рассчете на чистое вещество), Введение добавки в количестве свыше 7 мас.% приводит к возрастанию деформации.огнеупора под нагрузкой, не вызывая дальнейшего увеличения прочности и уплотнения материала, Образование кристаллов корунда таблитчатой Формы и связанное с ним упрочнение материала начинаются при 1450 С и завершаются при 1750 С. Дальнейшее повышение температуры обжига не приводит к улучшению технических свойств огнеупора.Предлагаемый способ изготовления корундовых огнеупоров осуществляют следующим образом.Добавку органического эфира ортотитановой кислоты или продукта его поликонденсации вводят в сырой технический глинозем в процессе его помола или после помола (остаток на сите 063 не более 5), после чего добавляют временное технологическое .. Компоненты, мас.тура, С И .О .ТЭТ . ТИПТ. ТБТ. . ПТБ . Т 0 + Т 0 Темпера 1750 1,5 98,5 96,0 1750 4,0 7 рО 93,0 1750 96,0 4,0 1600 4,0 96,0 1600 6 4., 0 96 , О 98, О 1750 2,0 3,0 97,0 5,0 95,0 1750 1500 99,0 1,0 10 Способ-прототип 1500 1,0 99,0 Х В расчете на полимер,Обжиг осуществлен в восстановительной среде по способу-прототипу,связующее, прессуют массу и подвергают спекающему обжигу в печи любого типа. Воздушиая среда печи (скисли, тельная или восстановительная) не влияет на характер процесса и свойства спеченного материала. Температура обжига в пределах 1450-1750 С, выдержка при конечной температуре 4-6 ч.Сырой технический глинозем из-. мельчают в вибрационной мельнице до остатка на сите 063 не более 5. Титаноорганическую добавку вводят на стадии помола.В качестве временного технологического связующего используют раствор сульфитно-спиртовой барды плотностью 1,18-1,20,г/см в количестве 4-5 (сверх 100) к глинозему. Образцы в форме цилиндров диаметром и высотой 10 мм (для определения предела прочности при сжатии, открытой пористости и усадки) и в форме прямоугольйых призм 15 х х 10 х 4 мм (для определения предела прочности при статическом изгибе прессуют на .гидравлическом прессе при удельном давлении прессования 100 .МПа. В табл. 1 приведены вещественный состав масс, температура обжигаи режим термообработки, имитирующейслужбу огнеупоров в восстановительной среде (образцы в капселе коксо-вая засыпка).В табл. 2 сопоставительно представлены .свойства образцов, изготовленных по предлагаемому способу и,способу-прототипу, В качестве титан,содержащей добавки используют тетраэтоксититан ( ТЗТ), тетраизопропокси"титан ( ТИПТ), тетрабутоксититан (ТБТ)и полибутилтитанат ( ПБТ).Как видно из табл. 2 образцы, из готовленные по предлагаемому способу,характеризуются высокой плотностью(открытая пористость не превышает5 1 и существенно более высокойпрочностью, чем образцы, изготовленные 20 по способу-прототипу, При этом длитель. ная выдержка спеченного агнеупора, из"готовленного по предлагаемому способу,при температуре службы изделий(1550 фСв, печи с восстановительной средой,об разуемой коксовой засыпкой капселя,не вызывает снижения плотности и прочности образцов.1017694 Таблица 2 Свойства после обжига Свойства после дополнительной термо;обработки в восстановительной средепри 1550 С в течение 60 ч Вари аиты Пористостьоткрытая,П , об,Ъ Пределпрочностпрн сжатии, ИПа Усадка в обжиге, % Пористостьоткрытая,П , об,ЪоТираж 622 - : ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москвар. Ж 35 р Рауюская наб., д. 4/5 Заказ 3472/26 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 1,6 28,4 4,4 23,5 4,6 21,8 4,0 24,0 редел прочности при изгибе, ХПа Дополнительнаяусадка