Раствор для сварки алюмосиликатных изделий

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к авторско свидетельству митет Российской федерации патентам и товарным знакам(71) Казахский межотраслевой научно-технический центр самораспространяющегосявысокотемпературного синтеза(56) Авторское свидетельство СССР Х1693859, кл. С 04 В 35/12, 1988.(54) РАСТВОР ДЛЯ СВАРКИ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Использование: изобретение относитсяк огнеупорной промышленности и предназначен для кладки и сварки алюмосиликатБУ (11) 1812763 (13) Аб С 04 В 35/03 35/бб ных изделий. Сущность изобретения; раствор для сварки алюмосиликатных изделий содержит 5-15 мас.% восстановителя алюминия, 5-25% сульфата магния или алюминия и 7-57 мас.% отходов черной металлургии: пиритных огарков, железных окатьппей или органических шлаков сварочных электродов в качестве окислителя, 16-68 мас.% наполнителя из группы: хромистый концентрат, каолин, кварцит, огнеупорная глина, шамот, отходы керамического производства, 7-15 мас.%воды, 3 табл.Изобретение относится к огнеупорнойиюмышленности. а именно к составам длякладки и сварки алюмосиликатных изделий.Целью изобретения является повышение термостойкости,Предлагаемый раствор позволяет получить огнеупорньй материал в режиме технологического торения, в котором фазовыйсостав является однородным с составомалюмосиликатныМ изделий, Это повышаеттермостойкостьшва за счет отсутствия внем местныхтермйческих расширений и гомогенности фазового состава. Продуктамигорения в шве, по данным рентгенофазового анализа, являются высокотемпературныеизносостойкие алюмохроммагниевокремниевые или алюмокремниевые шпинели, которые по своему составу близки к составуалюмосиликатных огнеупоров,При горении, происходящем при 900 С,поверхность кирпича размягчается и вступает в химическое и диффузионное взаимодействие со швом, в результате чего образуетсякерамическая связь,Предлагаемый в изобретении состав позволяет варьировать составляющие его взависимости от марки и качества используемого шамота (в зависимости от содержания алюминия в шамотном огнеупоре).Отмечена возможность кладки футеровки без воды, но при этом прочность швасоставляет 60 - 70% от прочности шва раствора.При нагреве футеровки шов, полученный из исходной смеси, воспламеняетсяпри 900 С и сгорает со скоростью 1 - 2 мм/с.Горение происходит за счет экзотермической реакции между алюминием, которыйзляется восстановителем, и смесью оксидов железа в виде отходов черной металлургии и сульфатов алюминия или магния,Состав используемых отходов черной металлургии, кислоты, органических шлаков инапал нителя приведен в.табл, 1.В зоне горения развивается температура 1600-1700 С (определено экспериментально), поверхность алюмосиликатаразмягчается и вступает в химическое идиффузное взаимодействие с реагирующимшвом, в результате чего образуется прочнаякерамическая связь, дающая эффект "сварки" - на микрошвах видно, что граница между цвом и кирпичом размыта,Наличие Т 02 в составе отходов чернойметаллургии снижает в процессе СВС вязкость расплавов, что облегчает прохождение ВС-реакции в глубину шва.Оксиды циркония и бария образуют принагревании до 700 С эвтектики, снижающиетемпературу прохождения СВС-реакции.Ориентировочный вид эвтектики: А 120 з - ЕеО - ВаО - Я 02; А 120 з - ЕеО - Ег 02 - Я 02,При этом в. конце реакции благодаря 5 наличию соединений титана и циркония, характеризующихся высокой твердостью, образуется СВС-шов, обладающий такими характеристиками, так прочность и термостойкость.10 Э втектическая система, содержащая оксид бария,.способствует образованию прочного связующего огнеупорного шва с огнеупорными алюмосиликатными изделиями, Следует отметить, что введение оксидов железа в виде отходов в предлагаемый состав способствует образованйю высоко- прочной муллитовой фазы. Наличие в составе шихты железа приводит также к образованию высокопрочного соединения,20 пТ 20 з х пч А 120 з х Ее 20 з Х Я 02Частично восстановленное железо в металлическом виде и в виде низших окислов25 (ЕеО) заполняет поры сгоревшей СВС-шихты, что является фактором, повышающимпрочность получаемого шва и его термостойкость (7 циклов нагрев-вода), Имеетсятакже суперэффект от применения Ее 20 з и30 Еез 04 и сульфата алюминия. От реакции железа и серы Ее+Я=ЕеЯ 2 получается высокотемпературный сульфит железа (ЕеЯ 2) стемпературой плавления 1700 С. За счетэтой реакции получают плотные, структур 35 нооднородные до и после сгорания швы.При этом повышается твердость и пластичность швов, что позволяет получить менеехрупкий шов. Кроме того, применение отходов черной металлургии, а не оксида железа40 (1) позволяет снизить себестоимость рас твора для кладки в 2-3 раза,Введение в смесь сульфата магния илисульфата алюминия зависит от места использования расплава, Так, например, если45 раствор применяется для футеровки изделий, работающих в кислых средах, то используется А 12(Я 04)з, а для основных сред -М 9 Я 04.П р и м е р 1, Раствор готовят в следующей50 последовательности. Растворяют 8 мас,%сульфата магния в 9 мас.% воды и одновременно перемешивают 16 мас.% хромитового концентрата и 57 мас,% пиритныхогарков, после чего обе смеси соединяют и55 тщательно перемешивают, К однородноймассе добавляют 10 мас,% алюминия,например АПВ, и вновь перемешивают.Полученный раствор готов для кладки алюмосиликатных огнеупоров, кладку осуществляют слоем толщиной 3 - 5 мм. После1812763 ми: повышенной термостойкостью и относительной дешевизной раствора по сравнению с аналогами. Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет получать шов с фа зовым составом близким к составу алюмосиликатного огнеупора, что ведет к образованию термостойкой и прочной муллитовой фазы.Использование состава для кладки алю мосиликатных изделий должно увеличитьсрок службы футеровки в 1,4-3 раза. Таблица 1 Компоненты Состав используемых отходов черной металлургии и наполнителей, мас,ОгнеОтходы Пиритные огар Железные окатышиХромито- Каолин вый кон- центрат Кислотный органическийшлак упорная керамиглина ки СцО 27,1 37,8 6,88 10,5-11,2 27,7-28,2 23,6 - 24,2 6,2-6,8 1,9 - 2,3 13,3-14 0,2-0,3 0,1 - 0,2 5,0 А 120 з 59,4 46,1 3,85 1,8 - 2,1 93-95 0,1 - 0,3 12,8 3102 1,08 25,8 ЕеО х Ре 20 з 69,41 0,40 0,37 13,5 3,29 МдО СаО 0,19 0,63 2,22 0,8 - 1,2 1,4 1,2 0,2-0,3 0,2-0,3 0,1 - 0,2 0,3 Т 102 ВаО 0,2 0,2 2 г 02 2,55 Я 10 з 49,3 Сг 203 0,3-2,4 0,3-2,4 0,09 0,21 К 20 0,5 Мд 20 Прочиепримеси Остальное окончания футеровки огнеупорных изделий начинается ее разогрев.Состав исходного раствора и результаты его испытания после сгорания приведены втабл,2 и 3,В других примерах (см, табл. 2) составы готовят аналогично примеру 1, но при других соотношениях компонентов, Результаты их испытаний приведены в табл. 3.Из табл, 3 видно, что предлагаемый раствор обладает следующими преимуществаческого производства 1,1-3,8 19,4 - 27,8 63-66 0,5-3,2 0,4 - 0,641812763 10 Таблица 3 Пример Прочность присжатии после Прочность при сжатии после горения,Фазовый состав Прочно- Огне- Термость на упор- стойкостьМПа МПа вода), кочерез через 1 личествотеплосмен 0,5 ч МПа 2,5 7,5 14,1 15,0 1800 1880 1850 1680 1650 1680 1640 1640 1650 1660 1680 1680 1660 1670 1820 1850 1700 8,0 ЗАгОз 28 ОгМдО, АгОэ ЕеЯгМ 9(АлСЬ) 04и = 1-5, е - 0,5-1,0РегОэ Т 0 г АгОз,А (ВаО, ЕгО)п(5 Ог)в 4,0 3,07,0 14,5 7,8 2,9 14,3 14,8 14,6 14,3 14,2 3,1 7,2 3,2 7,3 7,6 2,7 2,8 7,8 3,4 7,9 2,8 7,4 3,5 7,9 7,9 3,5 3,3 7,6 3,8 7,7 7,1 2,9 2,0 6,8 1,5 2,8 Формула изобретения лин, кварцит, огнеупорная глина, шамот, отходы керамического производства, при следующем соотношении компонентов, мас. :Алюминий 5-15 Сульфат магния или алюминия 5-25 Отходы черной металлургии или органические шлаки сварочных электродов 7 - 57 Наполнитель 16 - 68 Вода 7-15причем при использовании в качестве наполнителя хромитового концентрата его содержание составляет 16 - 20 мэс РАСТВОР ДЛЯ СВАРКИ АЛОМОСИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий экзотермическую смесь, включающую восстановитель - алюминий, окислитель сульфат металла, оксидный наполнитель и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, он содержит в качестве окислителя сульфат алюминия или магния, дополнительно отходы черной металлургии: пиритные огарки или железные окатыши, или органические шлаки сварочных электродов, а в качестве наполнителя - компонент из группы. хромитовый концентрат, као 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 .11 12 13 14 15 16 17 14,8 14,4 14,9 14,9 14,4 14,9 14,3 9,6 14,0 14 13 14 13 14 14 14 14 14 14 14 8 13 7 6 6 6 7 7 7 5 6 7 7 5 6 6 2-3 5