close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13910

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.12.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13910
(13) C1
(19)
C 04B 35/66
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНЫХ
КЕРАМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
(21) Номер заявки: a 20091010
(22) 2009.07.07
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Волочко Александр Тихонович; Подболотов Кирилл Борисович; Жукова Анна Анатольевна;
Шипко Алексей Алексеевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 948965, 1982.
BY 9508 C1, 2007.
BY a20090137, 2009.
BY a20081342, 2009.
RU 2137733 C1, 1999.
RU 2101263 C1, 1998.
BY 13910 C1 2010.12.30
(57)
Композиция для изготовления огнеупорных керамических покрытий, включающая
шамот, огнеупорную глину и триполифосфат натрия, отличающаяся тем, что дополнительно содержит доломит, алюминий и диоксид кремния при следующем соотношении
компонентов, мас. %:
огнеупорная глина
15-30
триполифосфат натрия
5-10
доломит
5-20
алюминий
5-20
диоксид кремния
5-10
шамот
остальное.
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для изготовления огнеупорных керамических покрытий и обмазок.
Известна огнеупорная масса, включающая, мас. %: шамот - 35-40, огнеупорная глина 5-10, отходы фаянсового производства - 5-10, алюмофосфатное связующее - 30-40 [1]. Однако данная масса не имеет необходимой прочности и стойкости при сравнительно низких
температурах (до 600 °С).
Известна огнеупорная масса, содержащая мас. %: жидкое стекло - 0,2-0,5, глина огнеупорная - 15, шамот фракции (не более 3 мм) - 85 [2].
Однако указанная масса (обмазка), несмотря на хорошее первоначальное сцепление с
футеровкой, склонна к растрескиванию, отслоению, имеет низкую прочность и термическую стойкость, в связи с чем срок ее службы непродолжителен.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, его прототипом, является
огнеупорная масса для термоизоляции, включающая жидкое стекло, глину огнеупорную,
шамот фракции не более 3 мм, золу-унос и триполифосфат натрия при следующем соот-
BY 13910 C1 2010.12.30
ношении компонентов, мас. %: жидкое стекло - 10-12, глина огнеупорная - 5-8, зола-унос 5-10, триполифосфат натрия - 0,5-1,0, шамот фракции не более 3 мм - остальное [3].
Однако рассматриваемая огнеупорная масса склонна к растрескиванию в результате
миграции паров влаги водного раствора жидкого стекла при обжиге покрытий, имеет
плохую адгезию к футеровке (в первую очередь, к штучным алюмосиликатным изделиям,
например к шамотному кирпичу), невысокую термическую стойкость и прочность из-за
недостаточной силы сцепления между частицами материала покрытия, а также между материалом покрытия и основы.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение адгезионной прочности,
термостойкости, прочности при сжатии.
Поставленная задача решается тем, что композиция для изготовления огнеупорных
керамических покрытий, включающая шамот, огнеупорную глину и триполифосфат
натрия, дополнительно содержит доломит, алюминий и диоксид кремния при следующем
соотношении ее компонентов, мас. %: огнеупорная глина - 15-30, триполифосфат натрия 5-10, доломит - 5-20, алюминий - 5-20, диоксид кремния - 5-10, шамот - остальное.
Сущность заявляемого технического решения заключается в упрочнении структуры
материала за счет химического взаимодействия между компонентами огнеупорной композиции с образованием прочных химических связей в материале покрытия, а также с материалом основы.
Доломит, как один из доступных составляющих компонентов добавки, применяется в
качестве источника оксидов магния и кальция, которые способствуют образованию тугоплавких соединений с алюминием и диоксидом кремния, что обеспечивает увеличение
огнеупорности покрытий, кроме того, оксид кальция способен образовывать с диоксидом
кремния эвтектики, которые плавятся при более низких температурах, повышают адгезию
за счет заполнения пор жидкой фазой и активации процессов спекания.
Введение доломита в количестве менее 10 % не достаточно для получения требуемой
термостойкости покрытий, содержание же более 20 % доломита приводит к разрыхлению
структуры покрытия в результате обильного выделения газа CO2 за счет его термического
разложения. В итоге снижается адгезионная прочность и термостойкость.
Диоксид кремния служит для образования огнеупорных силикатов, ответственных
также за прочность получаемых покрытий. Уменьшение в композиции содержания диоксида кремния менее 5 мас. % не обеспечивает образования достаточного количества химических связей, ответственных за прочность получаемого покрытия, а увеличение более
10 мас. % нецелесообразно в связи с тем, что он остается непрореагировавшим и не приводит к дальнейшему повышению прочности.
Металлический алюминий используется в производстве керамических огнеупорных
материалов для повышения эксплуатационных свойств. Введение его в состав шихты обусловлено протеканием окислительно-восстановительных процессов, сопровождающихся
образованием новых соединений. Металлический алюминий, используемый в качестве
добавки, при взаимодействии с материалом огнеупорной массы образует фосфаты алюминия, а также оксиды алюминия, которые способствуют увеличению прочности и термостойкости покрытий. При содержании алюминия менее 5 % покрытия имеют плохую
адгезию к шамотным подложкам, а при содержании более 20 % на поверхности покрытий
образуются трещины.
При изготовлении огнеупорных керамических покрытий используется в качестве связующего и дефлокулянта триполифосфат натрия (ТФН). Использование данного вещества
в качестве связующего можно объяснить следующим образом. При взаимодействии алюминия с ТФН происходит образование некислых алюмофосфатов, у которых отсутствует
процесс удаления химически связанной воды из кислых солей, что способствует уменьшению растрескивания поверхности покрытий, что характерно для смесей, где используются ортофосфорная кислота и жидкое стекло.
2
BY 13910 C1 2010.12.30
Заявляемое изобретение поясняется уравнениями химических реакций:
2CaMg(CO3)2 + 4Al + 2SiO2 = 2MgAl2O4 + 2CaSiO3 + 3C + CO2,
(1)
2Al + 3/2O2 = Al2O3,
(2)
(3)
6Al + 2SiO2 + 9/2O2 = 3Al2O3⋅2SiO2.
Шихту в соответствии с заявляемым изобретением готовили следующим образом. В
смеситель загружали сухие порошки, которые предварительно были просеяны через сито
315 мкм: огнеупорная глина, доломит, оксид кремния, шамот, алюминий (составы компонентов в мас. % указаны в таблице). Компоненты перемешивали в течение 5-7 мин, затем
к полученной смеси добавляли триполифосфат натрия и воду до получения сметанообразной консистенции.
Смесь перемешивали, полученную шихту наносили тонким слоем (2-5 мм) на шамотные кирпичи. Обжиг производили при постепенном нагреве до 800 °С с выдержкой 1 ч
при максимальной температуре.
Прочность сцепления покрытия с основой кирпича определялась путем отрыва прикрепленной с помощью эпоксидной смолы подложки к покрытию согласно ГОСТ 379-90.
Термостойкость определялась по стандартной методике: нагрев до 800 °С - с охлаждением
в воду. Прочность при сжатии после термообработки при 800 °С определяли согласно
ГОСТ 4071.1-94.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Из приведенных данных видно, что керамические покрытия, изготовленные из огнеупорной композиции в соответствии с заявляемым составом, характеризуются по сравнению с прототипом высокой адгезионной прочностью 0,7-2,5 МПа и имеют более высокую
термостойкость и прочность при сжатии после термообработки при 800 °С (18-20 против
15-17 и 63-70 против 52-68 соответственно).
Заявляемый состав огнеупорной композиции предлагаемого изобретения прошел
опытно-промышленные испытания в инструментальном цехе "ОАО "ММЗ"" в качестве
защитных покрытий на штучные изделия из шамота и корунда в газовых заколочноотпускных печах "М 354". Покрытия наносили в места, подвергнутые термическим ударам (в места установки газовых горелок, места открытия дверки печи). Результаты испытаний показали, что с использованием заявляемых покрытий удается повысить межремонтный срок печи в 1,5-1,7 раза.
3
BY 13910 C1 2010.12.30
№ п/п
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Прототип
5
10
20
4
7
25
30
20
15
5
14
22
2
-
5
8
10
12
1
3
-
25
15
жидкое стекло - 10-12, зола-унос 5-10
26
20
25
22
20
17
18
15
20
5-8
остальное
шамот фракции
не более 3 мм остальное
4
Триполифосфат
натрия
10
10
5
10
15
10
3
10
10
0,5-1
Адгезионная
прочность,
МПа
Свойства
Термостойкость, циклов
Прочность при
сжатии после
термообработки
при 800 °С,
МПа
2,5
18-20
70
1,1
16-18
67
1,6
16-18
63
0,6
15-16
60
0,7
69
0,4
10-12
50
образование трещин на поверхности при термообработке
0,7
18-20
70
0,4
13-15
53
15-17
52-68
BY 13910 C1 2010.12.30
Доломит
Содержание компонентов, мас. %
Добавка
ОгнеШамот
Алюминий Диоксид упорная
глина
кремния
BY 13910 C1 2010.12.30
Источники информации:
1. А.с. СССР 420596, МПК C 04B 33/22, 1974.
2. Мамыкин П.С. Технология огнеупоров. - M: Металлургия, 1970. - 500 c.
3. А.с. СССР 948965, МПК C 04B 33/22, 1982 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
82 Кб
Теги
by13910, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа