Огнеупорная масса

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) М. Кл. С 04 В 35 и Мо нсоеднненнем эаявк рен 71) Заявите 4) ОГНЕУПОРНАЯ КАССА ектрооч 80Кр точно получ элект элект испол лизирм, что стаби- имеет Изобретение относится к огнеупорной проьыаленности и может быть использовано для,изготовления высокопористых огнеупорных изделий на основе двуокиси циркония, используемыхв качестве тепло- и электроизоляциив тепловых агрегатах, работающих притемпературе.до 2000 оС,Известна огнеупорная масса дляполучения пористых изделий на основедвуокиси циркония стабилизированной6 мас. окиси кальция 1),Недостатками этой массы являютсяповышенная усадка на стадии сушки(до. 50 линейных), чрезвычайно низкая прочность сырца и нестабильностьпеномассы, что не позволяет изготовлять этим сйособом пористые огнеупорные иэделия с пористостью выше 75 игеометрическими размерами более 100 хх 1000 х 50 мм, причем и в этом случаебрак иэделий из-за трещин достигает ме того, в этой массе недоставысокЬе электросопротивление емой керамики, приводящее к рическому пробою футеровки в опечах. Это связано с те зуемая для этого способа ованная двуокись циркония содержание стабилизирующих добавок,соответствующее максимуму электропроводности материала,Наиболее близкой к предложеннойпо технической сущности и достигаемому результату является масса дляполучения высокопористого огнеупорного материала на основе молотой не-стабилиэированной двуокиси цирконияс размером частиц до 60 мм в количестве 80-85 и гипса 15-20 (23,Недостатками известной массы являются высокая дополнительная усадка при температурах службы 17001800 оС, недостаточно высокие элсопротивление и механическая прность.Большая дополнительная усадка инедостаточно, высокая механическаяпрочность изделий, получаемых на основе этой массы, связаны с тем, чтоформирование структуры изделий и образование стабилизированной двуокисициркония лимитируется дифФузией оки 25 си циркония и сопровождается образованием цирконата кальция - промежуточного продукта реакции. В технологии циркониевой керамики известно,что для получения высококачественной30 керамики из стабилизированной двуокис размером частицменее 5 мкм 85-90Гипс 10-15Применение в качестве суспензии вуокиси циркония суспенэии порошка олностью стабилизированной двуокиси иркония с размером частиц менее 5 мкм оэволяет получать после обжига спеенную и прочную структуру пленок округ сферических иор, тем самым низить дополнительную усадку изделий ри высоких температурах за счет пекания пленочного каркаса и повысить механическую прочность иэделий.Интересным и неожиданным является характер связывания гипса с двуокисью иркония в случае использования в качестве суспензии двуокиси циркония сусиензии пброшка двуокиси циркония, стабилизированной 15 мас.Ъ окиси иттрия, размером частиц менее 2 мкм, полученного совместным осаждением компонентов: ири содержании гипса до 15 мас.В процесс образования твердого раствора происходит без промежуточной фазы - цирконата кальция, поэтому изделия имеют высокую механическую прочность и не дают дополнительную усадку до 1850-1900 ОС,введение гипса в пеномассу существенно снижает усадку иэделий на стадии сушки, повышает прочность сырца и позволяет получать пенокерамику значительных размеров. Установлено, что минимальным количеством гипса, позволяющим получать изделия с пористостью до 90 и размерами 250 х 115 хб 5 мм, является 6-8 мас.В по отношению к двуокиси циркония; При содержании гипса свыше 15 мас.В снижается механическая прочность изделий и резко возрастает дополнительная усадка при высоких температурах.Оптимальной с точки зрения повышения электросопротивления является добавка гипса свыые 10 мас.В.П р и м е р 1, Из порошка двуокиси циркония, стабилизированной 4 мас.Ъ окиси кальция и 2 мас.% окиси магния с размером частиц до 5 мкм, готовят сусиензию с плотностью 1,9 г/сьРи рН = 2,5.Полученную сусиенэию смешивают в лопастном смесителе в течение 1 мин с заранее приготовленной пеной на основе 5-ного водного раствора клееканифольной эмульсии при соотношении суспензия:пена 1:4,5. Приготовленную пеномассу смешивают с гипсом в лопастном смесителе со скоростью 60 70 об/мин в .течение 1-1,5 мин при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:Двуокись циркония 90Гипс 10Смесь разливают в разъемные форьы размерами 350 х 200 х 150 мм, сушат со скоростью 20 ОС/ч до 250 ОС и об 25 си циркония необходимо либо производить предварительный синтез твердыхрастворов, либо вводить стабилизирующие добавки в таких количествах, чтобы процесс образования твердых раст- дворов завершался до начала спекания 5 пкерамики. Для окиси кальция это количество не превышает обычно 3 - п5 мас.З, чего недостаточно для обра- чзования полностью стабилизированной вдвуокиси циркония. По известному 10 сспособу вводят 15-20 мас.Ъ полувод- иного гипса, что соответствует 6,4- с8,9 мас,Ъ окиси кальция в двуокисициркония.Большое содержание. окиси кальций 15ци большой размер частиц двуокисициркония (60 мкм) приводит к тому,что даже после обжига при 1750 Спористые огнеупорные изделия представлены двухфазным материалом - стабилизированной двуокисью цирконияи цирконатом кальция, причем структура пленок материала вокруг сферических иор является микроиористой,что приводит к значительной усадкеизделий при высоких температурах иих низкой механической прочности.Недостаточно высокое электросопротивление пористых огнеупорных изделий на основе двуокиси циркония,получаемых известным способом, является .следствием того, что количество окиси кальция, вводимой в материал, близко к наиболее электропроводным составам. Увеличение содержания вводимого гипса свыше 20 мас,Ъспособствует увеличению Электросопротивления изделий, но одновременнорезко снижается механическая прочность и возрастает .дополнительнаяусадка при высоких температурах,кроме того, в материалах остаетсянезначительное количество свободнойокиси кальция, вызывающее разрушениеизделий за счет гидратации СаО.45Таким образом, известный материалимеет значительную усадку при 17001800 ОС, не высокие механическую прочность и электросоиротивление, что,в конечном счете, приводит к низкойнадежности работы пенокерамики в качестве футеровки высокотемпературныхэлектропечей.Целью изобретения является снижение усадки изделий ири 1700-1800 С,повышение электросопротивления имеханической прочности.Поставленная цель достигается тем,что огнеупорная масса, включающаядвуокись циркония и гипс, содержитдвуокись циркония стабилизированную 60с размером частиц менее 5 мкм приследующем соотношении компонентов,вес,ЪСтабилизированнаядвуокись циркония 65219 217Двуокись циркония 85Гипс 15Полученные блоки имеют следующие свойства:Общая пористость,90,0Предел прочности присжатии при 20 фС, Н/см 2001Электросопротивлениепри 1000 аС, Ом см 2900:Дополнительная усадкапри 18500 С,(4 ч выдержки) 0,8П р и м е р 4. Суспензию порошка двуокиси циркония, стабилизирован ой 15 мас. окиси иттрия с размежигают со окоростьщ 100 аС/ч до 1600 фСс нзотермической выдержкой в течение В ч. Готовые пористые блоки имеют следующие свойства:Общая пористость, 90Предел прочности присжатии при 200 С,Н/см 1Электросопротиэлениепри 100 ФС, Ом см 15 70Дополнительная усадкапри 18500 С, В(4 ч выдержки) 0,4П р и м е р 2. Суспензию порошка двуокиси циркония, стабилизированной 4 мас.В СаО и 2 мас.В ЙдОплотностью 1,85 г/см и рН, равным32, смешивают с заранее приготовленной пеной в соотношении 15, Приготовленную пеномассу смешивают с гипсом при следующем соотношении компонентов, вес.В:Двуокись циркония 87Гипс 13Готовые пористые блоки имеютследующие свойства:Общая пористость,В 90,0Предел прочности присжатии при 20 фС,Н/см 1Электросопротивлениепри 10000 С, Ом.см 2070Дополнительная усадкапри 1850 С,(4 ч выдержки) 0,5П р и м е р 3. Суспензию порошка двуокиси циркония, стабилизированной 4 мас.В СаО и 2 мас.В ИпО плотностью 1,85 г/смз, рН, равным.2, смешивают с пеной в соотношении 1 г 5.Приготовленную пеномассу смешиваютс гипсом при следунщем соотношениикомпонентов,: вес.В:1530 1470 245 0,35 ром частиц до 5 мкм, плотностью 1,9 г/смЭ и рН, равным 2,8, смешивают с пеной в соотношении 1:4,5.Приготовленную пеномассу смешиваютс гипсом при следующем соотношениикомпонентов, вес.В:Двуокись циркония 901 Ии 10Полученные блоки имеют следующиесвойства:1 О Общая пористость,В 88,5Предел прочности присжатии при 20 С, Н/см 256Электросопротивлениепри 1000 С, Ом см15 Дополнительная уаадка при 1850 аС,В(4 ч выдержки)0,3П р и м е р 5. Суспензию порошка двуокиси циркония, стабилиэиро 20 ванной 15 мас.В окиси иттрия с раэ"мером частиц до 2 мкм, плотностью 1, 9 г/см 3 и рН, равным 2,5, смешивают с пеной в соотношении 1:4,5,а затем вводят гипс при следующем25 соотношении компонентов, вес.ВДвуокись циркония 9.0Гипс 10Полученные блоки имеют следующиесвойства:30 Общая пористость,В 89Предел прочности присжатии при 200 С, Н/см 319Электросопротивлениепри 1000 С, Ом см35 Дополнительная Усадка при 18500 С,В"частиц до 2 мкм, плотностью 1,9 г/см 5и рН, равным 2, смешивают с пенойв соответствии 1 г 4,5, а затем вводятгипс при следующем соотношении компонентов, вес.В:Двуокись циркония 85Гипс 15Подученные блоки имеет следующиесвойства:Общая пористость,В 9050 Предел прочности присжатии при 200 С,Н/см 1Электросопротивлениепри 1000 фС, Ом см 260055 Дополнительная усадкапри 1850 фС,9 бб 080 Э1 ХХцхаЙосхре16 6абэоа,дои11111 сч11 Э1 Д 11 Д в1 Х1 Ф1, Х1 Й ф Ц а ц н й а мн ЭО1Эц Э х 4 х а х оМо щэ аа миО 6юхэЙхх 1 ,Щ 1 фа м1 1е с 1 1 1В Р 1 оо о о 1 О СЧ Ю "Ф о .о фс ср Ф в.4 о о о о в ч Ф о о а о а- Ч о о а сч м р 1 О т.4 о о о м фа сй гЧ о,Ю ф(Чс ф а г 4 м э с с (с м Ч 2 са Чф Юэ о м м Ю ф. с в О т- м о с с, а в СЧ Н сЧ м с ЧР т. м мх х Рс аРа э о цио ОХР о е Х с хам Р 1 ОХ х хх ахо Э Ох о ца а ОДХ Е о ци ф ф О о а г 01 о ф в, ф а о (О СО а о г в. 36 Х6 Ех6 оЯ ю 1абхэ хаЯ Н 6 сд онеЕа й 55 3 663 х хЙ ФЮ 6 И ч я а бР о Р 1 х х ддЕО оахФх х ОК 3 х д х ЦОХ к а э х х: Ц х о 4 Р РНХ д оо М Эх а а н хт.4 В хххд Оа ОФИР м х 3 х"- с И ЭО О хо о хо О Эо ацоб х х , ЭН ХЕ цоао й ас о эха сч ЦЭЬИОИО о о а ахо и и но 3 м к6 ХИ Е1 Эхнхх л 5 цоаО ОЛОООХИО 1х хх хИОАсю ххоххасэо И3 Чх хОХО ох е Ю Я Р Д О Оа Х а х-+а х х н Р О Х Н ХОХХ хцох о х о Р 1 ах э а е . еч э с с св ф ф в в ф ф ф ф ф оо о ое оа сР Ю ф а се в н м ч Ю Ю ф с с с в а сФ ф ф ф1 А Оо а х х х д О х 3 ц д хцы О х Р 1 МХ нао оххх а Ф Р Х хд10 966080 Составитель В. СоколоваТехредЛ.Пекарь Корректор О.Билак; Редактор А.Химчук Заказ 7771/36 Тираж 641 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Из таблицы видно, что предлагаемые составы позволяют получить пенометодом пористые огнеупорные иэделия на основе двуокиси циркония,имеющие оптимальное сочетание такихсвойств, как повышенная устойчивостьк дополнительной усадке при высокихтемпературах, высокая механическаяпрочность и электросопротивление,значительно превышающих свойствакерамики, и: отовленной по составупрототипа,Огнеупорные изделия, изготовленные из предлагаемой смеси, апробированы в Восточном институте огнеупо;ров в качестве футеровки высокотЕм-,пературных электропечей с нагревателями из стабилизированной двуокисициркония, предназначенных для вытяжки оптического кварцевого волокна.Формула изобретения. Огнеупорная масса для футеровкитепловых агрегатов, включающая двуокись циркония и гипс, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с цельюснижения усадки при 1700-1800 ОС, повышения электросопротивления в ме-ханической прочности, она содержит5 стабилизированную двуокись цирконня. с размером частиц менее 5 мкм приследукщем соотношении компонентов,вес.ЪСтабилизированная10 двуокись цирконияс размером частицменее,5 мкм 85-90Гипс 10-1515 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Высокоогнеупорные материалыСб статей под ред, Д.Н.Полубояринова и Д,С.Рутмана. М., фМеталлургияф,1966.2, Авторское свидетельство СССРУ 149703, кл. С 04 В 35/48, 1962.