RU2263648C2 - Refractory foamed carbon-containing material - Google Patents
Refractory foamed carbon-containing material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263648C2 RU2263648C2 RU2003136383/03A RU2003136383A RU2263648C2 RU 2263648 C2 RU2263648 C2 RU 2263648C2 RU 2003136383/03 A RU2003136383/03 A RU 2003136383/03A RU 2003136383 A RU2003136383 A RU 2003136383A RU 2263648 C2 RU2263648 C2 RU 2263648C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- silicon
- prepared
- charge
- liquid glass
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к производству легких пористых огнеупорных материалов, содержащих углерод и/или карбиды, способных удовлетворить требования эффективной теплозащиты различных тепловых установок и агрегатов в энергетике, металлургии, стройиндустрии и многих других отраслях промышленности, а также обеспечить надежную теплоизоляцию конструкций или их узлов в авиационно-космической технике, авто- и судостроении.The invention relates to the production of light porous refractory materials containing carbon and / or carbides, capable of satisfying the requirements of effective thermal protection of various thermal installations and assemblies in the energy sector, metallurgy, construction industry and many other industries, as well as providing reliable thermal insulation of structures or their assemblies in aviation space technology, auto and shipbuilding.
Одним из наиболее распространенных в мировой практике технологических приемов, позволяющих существенно повысить термостойкость, коррозионную стойкость и механические характеристики огнеупоров, является введение в их состав углеродсодержащего компонента в виде графита, сажи, кокса, карбидов (Кащеев И.Д. Оксидно-углеродистые огнеупоры. - М.: Интермет Инжиниринг, 2000).One of the most common technological methods in world practice that can significantly increase the heat resistance, corrosion resistance and mechanical characteristics of refractories is the introduction of a carbon-containing component in the form of graphite, soot, coke, carbides (Kashcheev I.D. Oxide-carbon refractories. - M .: Intermet Engineering, 2000).
Например, известен огнеупорный материал, включающий оксиды металлов (Al, Mg, Са, Zr, Ti и/или Cr), оксид и карбид кремния, графит и пироуглерод, получаемый обжигом сформованной смеси исходных компонентов. Недостатком материала являются высокие значения плотности и теплопроводности.For example, a refractory material is known, including metal oxides (Al, Mg, Ca, Zr, Ti and / or Cr), silicon oxide and carbide, graphite and pyrocarbon obtained by calcining a molded mixture of the starting components. The disadvantage of the material is the high density and thermal conductivity.
Для снижения плотности и теплопроводности углеродсодержащих материалов в них создают пористую структуру.To reduce the density and thermal conductivity of carbon-containing materials, they create a porous structure.
Известен теплоизоляционный вспененный УКМ, включающий пиролизованную матрицу из смеси термореактивной смолы и волокон углерода (US, патент №4442165, кл. 428-3077,1984). Данный материал отличается высокой трудоемкостью и сложностью процесса изготовления и низкой механической прочностью.Known heat-insulated foam UKM, including a pyrolyzed matrix of a mixture of thermosetting resin and carbon fibers (US patent No. 4442165, CL 428-3077.1984). This material is characterized by high complexity and complexity of the manufacturing process and low mechanical strength.
Известен конструкционный теплоизоляционный углеродный материал низкой плотности на основе углеродных волокон, который получают путем перемешивания дискретных углеродных волокон в дисперсионной термопластичной жидкости (глицерине, полигликолях, нефтяных маслах) с последующим удалением через нутч-фильтр части дисперсионной жидкости и формованием подпрессовкой в пресс-форме заготовки, которую затем подвергают обжигу (RU 2093494 C1, C 04 B 35/52, С 04 В 35/83, 20.10.1997). Материал не подвержен усадкам при высоких температурах, обладает достаточно низким коэффициентом теплопроводности, но имеет сложную и дорогую технологию изготовления.Known structural heat-insulating carbon material of low density based on carbon fibers, which is obtained by mixing discrete carbon fibers in a dispersion thermoplastic liquid (glycerin, polyglycols, petroleum oils), followed by removal through the suction filter of a part of the dispersion liquid and molding by pressing in the mold of the workpiece, which is then fired (RU 2093494 C1, C 04 B 35/52, C 04 B 35/83, 10.20.1997). The material is not subject to shrinkage at high temperatures, has a sufficiently low coefficient of thermal conductivity, but has a complex and expensive manufacturing technology.
Известен пористый теплоизоляционный материал на основе углерода, пористую структуру в котором получают путем введения в состав исходных компонентов порообразующих веществ, в частности хлоридов металлов (Заявка Японии № 59141410, С 04 В 31/02, 1984 г.). Согласно этому изобретению порошкообразный графит смешивают со связующим (синтетической смолой или нефтяным пеком) и порошком NaCl. Полученную смесь формуют и после коксования при высокой температуре подвергают выщелачиванию, при котором соль растворяется, освобождая поры. Недостатком данного углеродного материала является высокая теплопроводность.A carbon-based porous heat-insulating material is known, the porous structure of which is obtained by introducing pore-forming substances, in particular metal chlorides, into the composition of the starting components (Japanese Application No. 59141410, С 04 В 31/02, 1984). According to this invention, powdered graphite is mixed with a binder (synthetic resin or petroleum pitch) and NaCl powder. The resulting mixture is molded and after coking at a high temperature is subjected to leaching, in which the salt dissolves, freeing the pores. The disadvantage of this carbon material is its high thermal conductivity.
Общим недостатком углеродсодержащих материалов является выгорание углерода из поверхностных рабочих слоев в окислительной среде при высоких температурах (свыше 500°С), поэтому эффективным является использование углеродных материалов в вакууме или в инертной среде.A common disadvantage of carbon-containing materials is the burning of carbon from the surface of the working layers in an oxidizing medium at high temperatures (above 500 ° C), therefore, it is effective to use carbon materials in a vacuum or in an inert medium.
Известен теплоизоляционный вспененный углеродный композиционный материал, имеющий ячеистую углеродную структуру, которая содержит наполнитель - нитевидные кристаллы карбида кремния в количестве 1-2 мас.%. Ячеистая углеродная структура материала является продуктом термообработки синтетической термореактивной смолы (олигомера фурфурилового спирта) при температуре до 1000°С со средней скоростью подъема температуры 10°С/час в инертной среде (RU 2099310 C1, C 04 B 35/52, 35/83, 20.12.97).Known heat-insulating foamed carbon composite material having a cellular carbon structure, which contains a filler - whiskers of silicon carbide in an amount of 1-2 wt.%. The cellular carbon structure of the material is the product of heat treatment of a synthetic thermosetting resin (furfuryl alcohol oligomer) at temperatures up to 1000 ° C with an average temperature rise rate of 10 ° C / hour in an inert medium (RU 2099310 C1, C 04 B 35/52, 35/83, 12/20/97).
Недостатком данного материала является высокая теплопроводность, а также достаточно легкое выгорание углерода из поверхностных слоев в кислородсодержащей среде при высоких температурах (свыше 500°С), поэтому эффективным является использование данного материала только в вакууме или в инертной среде, где рабочая температура может достигать 2000-2500°С. Кроме того, использование в материале дорогостоящих нитевидных кристаллов карбида кремния приводит к повышению его стоимости.The disadvantage of this material is its high thermal conductivity, as well as fairly easy burnout of carbon from the surface layers in an oxygen-containing medium at high temperatures (above 500 ° C), so it is effective to use this material only in a vacuum or in an inert environment, where the operating temperature can reach 2000- 2500 ° C. In addition, the use of expensive whiskers of silicon carbide in the material leads to an increase in its cost.
Наиболее близким к заявленному изобретению является огнеупорный вспененный материал, имеющий ячеистую структуру, полученную вспениванием и отверждением шликерного состава, приготовленного смешиванием молотой шихты, содержащей минеральный наполнитель с газообразователем - мелкодисперсным кристаллическим кремнием, смешанным с жидким стеклом при следующих массовых соотношениях компонентов в шликерном составе: жидкое стекло:кремний = (3-6):1 и шихта:жидкое стекло = (1,0-1,5):1. В качестве минерального наполнителя используют либо природные минеральные вещества, такие как песок, глина, перлит и т.п., либо строительные материалы, либо промышленные и строительные отходы, в том числе углеродсодержащие, например золу-унос (RU 2197450, кл. C 04 B 38/02, опубл. 27.01.2003, прототип).Closest to the claimed invention is a refractory foam material having a cellular structure obtained by foaming and curing a slip composition prepared by mixing a ground mixture containing a mineral filler with a gasifier - finely divided crystalline silicon mixed with liquid glass with the following mass ratios of components in the slip composition: liquid glass: silicon = (3-6): 1 and a charge: liquid glass = (1.0-1.5): 1. As a mineral filler, either natural mineral substances, such as sand, clay, perlite, etc., or building materials, or industrial and construction waste, including carbonaceous, such as fly ash (EN 2197450, class C 04 B 38/02, publ. 01/27/2003, prototype).
Недостатками данного известного пористого огнеупорного материала являются недостаточное количество углеродсодержащего компонента и отсутствие в нем тугоплавких соединений: муллитовых структур и карбида кремния, что приводит к снижению огнестойкости материала, уменьшению его прочностных характеристик, повышению теплопроводности и повышению плотности.The disadvantages of this known porous refractory material are an insufficient amount of a carbon-containing component and the absence of refractory compounds in it: mullite structures and silicon carbide, which leads to a decrease in the fire resistance of the material, a decrease in its strength characteristics, an increase in thermal conductivity and an increase in density.
Задачей предлагаемого изобретения является создание легкого пористого огнеупорного углеродсодержащего материала, обладающего низкой теплопроводностью, высокими механическими характеристиками и повышенной стойкостью в различных условиях его эксплуатации, в том числе в окислительной среде при высоких температурах.The objective of the invention is to provide a lightweight porous refractory carbon-containing material with low thermal conductivity, high mechanical characteristics and high resistance under various operating conditions, including in an oxidizing environment at high temperatures.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым огнеупорным вспененным углеродсодержащим материалом, имеющим ячеистую структуру, полученную вспениванием и отверждением шликерного состава, приготовленного смешиванием молотой шихты, содержащей минеральный наполнитель, с газообразователем - мелкодисперсным кристаллическим кремнием, смешанным с жидким стеклом, при следующих массовых соотношениях компонентов в шликерном составе: жидкое стекло:кремний (3-6):1 и шихта:жидкое стекло (1,0-1,5):1, в котором шихта согласно изобретению дополнительно содержит прокаленный шунгит и порошок алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:The solution to this problem is achieved by the proposed refractory foamed carbon-containing material having a cellular structure obtained by foaming and curing of a slip composition prepared by mixing ground mixture containing a mineral filler, with a blowing agent - fine crystalline silicon mixed with liquid glass, with the following mass ratios of components in the slurry : liquid glass: silicon (3-6): 1 and the mixture: liquid glass (1.0-1.5): 1, in which the mixture according to the invention is supplemented tionary comprises calcined shungite and aluminum powder in the following ratio, mass parts .:
при этом материал имеет пористость 60-81% и теплопроводность при 20°С 0,08-0,18 Вт/м·К и содержит 12-20 мас.% карбида кремния и 25-51 мас.% кианита, полученных экзотермической реакцией при 1400-1700оС, протекающей в объёме отверждённого пористого материала.the material has a porosity of 60-81% and thermal conductivity at 20 ° C of 0.08-0.18 W / m · K and contains 12-20 wt.% silicon carbide and 25-51 wt.% kyanite obtained by exothermic reaction at 1400-1700 о С, flowing in the volume of cured porous material.
Минеральный наполнитель выбран из группы: кварцевый песок, глина, кварцит, перлит, вермикулит, шамот, динас, цемент, зола-унос, шлаки. The mineral filler is selected from the group: quartz sand, clay, quartzite, perlite, vermiculite, chamotte, dinas, cement, fly ash, slag.
Главными отличиями предлагаемого материала от известного (прототипа) являются выбор дополнительного углеродсодержащего компонента - шунгита - и введение его в состав шихты, а также введение в состав шихты алюминия, следствием чего стало значительное содержание в материале тугоплавких соединений: муллитовых структур и карбида кремния, что приводит к уменьшению теплопроводности, существенному повышению стойкости материала к окислительной деструкции и улучшению прочностных характеристик.The main differences of the proposed material from the known (prototype) are the choice of an additional carbon-containing component - schungite - and its introduction into the charge composition, as well as the introduction of aluminum into the charge composition, which resulted in a significant content of refractory compounds in the material: mullite structures and silicon carbide, which leads to a decrease in thermal conductivity, a substantial increase in the resistance of the material to oxidative degradation and an improvement in strength characteristics.
Для протекания экзотермической реакции (самораспространяющегося высокотемпературного синтеза - СВС) в шихте необходимо наличие окислителя и восстановителя, которыми обычно являются диоксид кремния и порошкообразный алюминий соответственно. При использовании для реакции СВС шихты с углеродным компонентом, как в заявленном решении, восстановителем помимо алюминия выступает также и углерод.For the exothermic reaction (self-propagating high-temperature synthesis - SHS) to occur in the mixture, it is necessary to have an oxidizing agent and a reducing agent, which are usually silicon dioxide and powdered aluminum, respectively. When using a mixture with a carbon component for the SHS reaction, as in the claimed solution, in addition to aluminum, carbon also acts as a reducing agent.
При выборе углеродсодержащего компонента предпочтение было отдано шунгиту, который представляет собой природную углеродсиликатную композицию, в которой углеродная и минеральная фазы равномерно распределены по объему.When choosing a carbon-containing component, preference was given to shungite, which is a natural carbon-silicate composition in which the carbon and mineral phases are uniformly distributed throughout the volume.
В изобретении был использован шунгит следующего состава: углерод 28,6%, SiO2 57,2%, остальное - окислы Al, Mg, Ti, Fe, К. Отношение минеральной и углеродной фаз составляет 3,6. Для шунгитовых пород подобного типа (около 30% углерода) характерны следующие свойства (после термообработки при 200-380°С):In the invention, shungite of the following composition was used: carbon 28.6%, SiO 2 57.2%, the rest - oxides of Al, Mg, Ti, Fe, K. The ratio of the mineral and carbon phases is 3.6. The following properties are characteristic of schungite rocks of this type (about 30% carbon) (after heat treatment at 200-380 ° C):
(Калинин Ю.К. Углеродсодержащие шунгитовые породы и их практическое применение. Автореферат диссертации на соискание степени д-ра технических наук, Москва, 2002). При нагревании шунгит вспучивается (из-за потери кристаллизационной воды), поэтому в заявленном материале используют прокаленный шунгит, что позволяет избежать его дегидратации при обжиге в режиме СВС и дополнительно снизить плотность материала.(Kalinin Yu.K. Carbon-containing shungite rocks and their practical application. Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, Moscow, 2002). When heated, schungite swells (due to loss of crystallization water), therefore, calcined schungite is used in the claimed material, which avoids its dehydration during firing in SHS mode and further reduces the density of the material.
Технология получения вспененного отвержденного материала из шликерного состава на основе минеральной шихты методом "холодного" вспучивания (за счет экзотермической реакции газообразователя кремния с водно-щелочным раствором жидкого стекла) и последующего осуществления экзотермического синтеза в объеме полученной твердой неорганической ячеистой структуры была разработана нами ранее (RU 2197450 C1, C 04 B 38/02, 27.01.2003, RU 2182569 C1, C 04 B 35/65, 35/185, 35/66, 20.05.2002). При создании предлагаемого материала были исследованы параметры этих процессов для выбора оптимальных условий.The technology for producing foamed cured material from a slip composition based on a mineral mixture by the method of "cold" expansion (due to the exothermic reaction of a silicon gas former with an aqueous alkaline solution of liquid glass) and subsequent exothermic synthesis in the volume of the obtained solid inorganic cellular structure was developed by us earlier (RU 2197450 C1, C 04 B 38/02, 01/27/2003, RU 2182569 C1, C 04 B 35/65, 35/185, 35/66, 05/20/2002). When creating the proposed material, the parameters of these processes were studied to select the optimal conditions.
Исследование процесса экзотермического синтеза показало, что организованная при отверждении высокопористая макроструктура материала не изменяется в процессе СВС-горения, но при этом в объеме материала образуются новые химические соединения, обладающие более высокими механическими и огнеупорными свойствами. В волне СВС-горения за счет экзотермичности процесса развиваются температуры, достаточные для образования муллитовых структур общей формулы xAl2O3·ySiO2, главными из которых являются кианит (Al2O3·SiO2) и муллит (3Al2O3·2SiO2). В присутствии в шихте углерода образуется также карбид кремния (SiC). В реакционной системе SiO2+Al+С возможны следующие реакции:The study of the exothermic synthesis process showed that the highly porous macrostructure of the material organized during curing does not change during SHS combustion, but new chemical compounds with higher mechanical and refractory properties are formed in the bulk of the material. Due to the exothermicity of the process, temperatures sufficient for the formation of mullite structures of the general formula xAl 2 O 3 · ySiO 2 develop, in the main of which are kyanite (Al 2 O 3 · SiO 2 ) and mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ). In the presence of carbon in the charge, silicon carbide (SiC) is also formed. In the reaction system SiO 2 + Al + C, the following reactions are possible:
3SiO2+4Al+3С=2Al2O3+3SiC+Q3SiO 2 + 4Al + 3C = 2Al 2 O 3 + 3SiC + Q
5SiO2+4Al=2[Al2O3·SiO2]+3Si+Q.5SiO 2 + 4Al = 2 [Al 2 O 3 · SiO 2 ] + 3Si + Q.
3Si+2Al2O3=3SiO2+4Al+Q3Si + 2Al 2 O 3 = 3SiO 2 + 4Al + Q
Si+С=SiC+QSi + C = SiC + Q
13SiO2+12Al=2[3Al2O3·2SiO2]+13Si+Q13SiO 2 + 12Al = 2 [3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ] + 13Si + Q
В результате проведенных нами экспериментов было установлено, что содержание кианита и муллита в продуктах реакции СВС зависит от условий проведения процесса и его можно регулировать. Обычно при проведении СВС-процесса нагревание образца проводят только до температуры инициирования волны СВС (не выше 800-850°С), после чего принудительный нагрев прекращают. Нами было обнаружено, что при таком режиме образуется в основном кианит (массовое соотношение кианит: муллит составляет 5-6:1). Если же принудительный нагрев реагирующей системы продолжать далее (до температуры 1200°С), то происходит увеличение содержания муллита. Следует отметить, что при высоких температурах эксплуатации кианит в огнеупорах также превращается в муллит, что сопровождается увеличением объема (удельная плотность кианита 3,66 г/см3, у муллита значительно ниже: 2,81 г/см3) и неблагоприятно для материалов с высокой плотностью, так как может привести к растрескиванию огнеупора. Поскольку предлагаемый материал является высокопористым и такие превращения в процессе его эксплуатации не могут привести к появлению трещин, то из соображений экономичности был выбран режим, приводящий к преимущественному образованию кианита. К тому же кианит по сравнению с муллитом отличается повышенной твердостью.As a result of our experiments, it was found that the content of kyanite and mullite in the SHS reaction products depends on the conditions of the process and it can be controlled. Usually, during the SHS process, the heating of the sample is carried out only to the temperature of initiation of the SHS wave (not higher than 800-850 ° C), after which forced heating is stopped. We found that under this regimen mainly kyanite is formed (the mass ratio of kyanite: mullite is 5-6: 1). If the forced heating of the reacting system is continued further (to a temperature of 1200 ° C), then the mullite content increases. It should be noted that at high operating temperatures, kyanite in refractories also turns into mullite, which is accompanied by an increase in volume (specific density of kyanite is 3.66 g / cm 3 , for mullite it is much lower: 2.81 g / cm 3 ) and is unfavorable for materials with high density, as it can lead to cracking of the refractory. Since the proposed material is highly porous and such transformations during its operation cannot lead to the appearance of cracks, for reasons of economy, a regime was selected that led to the predominant formation of kyanite. In addition, kyanite in comparison with mullite is characterized by increased hardness.
Согласно полученным нами результатам рентгенофазного анализа предлагаемый материал содержит 12-20 мас.% карбида кремния (SiC), 25-51% мас.% кианита (Al2O3·SiO2) и не более 0,5-0,8% углерода, то есть в процессе СВС-горения практически весь углерод шунгита переходит в связанное состояние, а именно в карбид кремния, что уменьшает теплопроводность и полностью исключает выгорание углерода из материала в процессе его эксплуатации при высоких температурах в присутствии кислорода. (Огнеупоры, содержащие углерод в связанном виде, например карбидокремниевые, относятся к классу негорючих. см. Стрелов К.К., Кащеев И.Д. Теоретические основы технологии огнеупоров. - М.: Металлургия, 1996).According to our x-ray phase analysis, the proposed material contains 12-20 wt.% Silicon carbide (SiC), 25-51% wt. Kyanite (Al 2 O 3 · SiO 2 ) and not more than 0.5-0.8% carbon that is, during SHS combustion, almost all of the schungite carbon goes into a bound state, namely, silicon carbide, which reduces thermal conductivity and completely eliminates the burning of carbon from the material during its operation at high temperatures in the presence of oxygen. (Refractories containing carbon in bonded form, for example, silicon carbide, belong to the class of non-combustible ones. See Strelov KK, Kashcheev ID Theoretical Foundations of Refractory Technology. - M .: Metallurgy, 1996).
При получении заявляемого материала применялось промышленное жидкое стекло (ЖС), соответствующее ГОСТ 130078-81, с плотностью 1,45 г/см3, модулем основности 2,8 (состав: SiO2 29,6%, Na2O 10,6%, вода - остальное). В качестве газообразователя использовался кристаллический кремний марки КР-00 (состав: Si-98,5 99%, Fe 0,3%, Al 0,2%, Са 0,25%), который измельчался на струйной мельнице до дисперсности <100 мкм. В качестве порошка Al использовали алюминиевую пудру марки АСД-1 (эффективный размер частиц 91,5 мкм).Upon receipt of the claimed material, industrial liquid glass (ZhS) was used, corresponding to GOST 130078-81, with a density of 1.45 g / cm 3 , a basicity modulus of 2.8 (composition: SiO 2 29.6%, Na 2 O 10.6% , water - the rest). Crystalline silicon of the KP-00 grade (composition: Si-98.5 99%, Fe 0.3%, Al 0.2%, Ca 0.25%) was used as a blowing agent, which was crushed in a jet mill to a fineness of <100 μm . As an Al powder, aluminum powder of the ASD-1 brand was used (effective particle size 91.5 μm).
Предлагаемый материал получают следующим образом.The proposed material is obtained as follows.
Кристаллический измельченный кремний смешивают с жидким стеклом и добавляют сухую молотую (предварительно перемешанную) шихту (дисперсность минерального наполнителя <100 мкм, шунгита - 100-250 мкм), тщательно перемешивают до получения однородной жидковязкой массы шликерного состава и разливают в разборные формы, перфорированные по боковым поверхностям. Формы имеют также перфорированную ограничительную крышку для предотвращения выхода вспененной массы наружу при высоких значениях коэффициента вспучивания. После завершения процесса вспенивания и испарения воды форму разбирают и получают образец в виде пористой жесткой структуры с сохранением конфигурации и размеров, заданных формой, который подвергают испытаниям для определения физикомеханических характеристик. Контрольная сушка полученных образцов в термошкафу в течение 1-2 часов при 120-150°С и последующие испытания показали, что образцы не изменили своих свойств.The crushed crystalline silicon is mixed with liquid glass and a dry ground (pre-mixed) mixture is added (dispersion of the mineral filler <100 μm, shungite - 100-250 μm), mixed thoroughly to obtain a homogeneous liquid-viscous mass of slip composition and poured into collapsible forms, perforated along the side surfaces. The molds also have a perforated restriction cover to prevent the foam mass from escaping out at high expansion ratios. After the process of foaming and evaporation of water is completed, the mold is disassembled and a sample is obtained in the form of a porous rigid structure while maintaining the configuration and dimensions specified by the mold, which is subjected to tests to determine physicomechanical characteristics. Control drying of the obtained samples in a heating cabinet for 1-2 hours at 120-150 ° C and subsequent tests showed that the samples did not change their properties.
Далее образцы подвергают контролируемому нагреву (скорость нагрева 5-10°С в мин) в специальных электропечах типа СНОЛ в среде аргона (для предотвращения выгорания углерода) до температуры инициирования волны СВС-горения 660-850°С. (Температурный порог инициирования СВС-реакции зависит от состава шихты и снижается при наличии в ней оксидов металлов, таких как TiO2, Fe2О3 и др., которые присутствуют в шунгите). Температурный режим нагрева и СВС-процесса контролируется с помощью термопар, одна из которых (ХА-термопара) помещается вблизи образца, а другая (ВР-термопара) заделывается внутрь образца на глубину 5 мм. Момент инициирования СВС-реакции сопровождается появлением на термограмме температурного пика, для предлагаемого материала максимальные температуры в волне горения составляют 1400-1700°С. После окончания экзотермического синтеза образец охлаждают и подвергают испытаниям, которые показали, что после обжига по СВС-технологии предел прочности на сжатие увеличивается в 1,5-2 раза (зависит от исходной плотности материала), а верхний температурный предел применения возрастает на 100-200°С.Next, the samples are subjected to controlled heating (heating rate of 5-10 ° C per min) in special furnaces of the CHOL type in argon medium (to prevent carbon burnout) to the temperature of initiation of the SHS combustion wave of 660-850 ° C. (The temperature threshold for initiating the SHS reaction depends on the composition of the charge and decreases in the presence of metal oxides, such as TiO 2 , Fe 2 O 3 , etc., which are present in schungite). The temperature regime of heating and the SHS process is controlled using thermocouples, one of which (XA thermocouple) is placed near the sample, and the other (BP thermocouple) is embedded inside the sample to a depth of 5 mm. The moment of initiation of the SHS reaction is accompanied by the appearance of a temperature peak on the thermogram; for the proposed material, the maximum temperatures in the combustion wave are 1400-1700 ° С. After the exothermic synthesis is completed, the sample is cooled and subjected to tests, which showed that after firing by SHS technology, the compressive strength increases by 1.5-2 times (depending on the initial density of the material), and the upper temperature limit of application increases by 100-200 ° C.
В таблице приведены примеры рецептур заявляемого материала и его характеристики до и после обжига в режиме СВС.The table shows examples of formulations of the claimed material and its characteristics before and after firing in SHS mode.
Как видно из таблицы, рецептура №1 не обеспечивает необходимого саморазогрева смеси и коэффициента вспучивания и, как следствие, материал имеет недостаточную пористость и более высокие значения плотности и теплопроводности. Рецептура №7 из-за большого содержания кремния приводит к излишней пористости с ноздреватой структурой (размер пор достигает 10 мм), что приводит к резкому снижению прочностных характеристик.As can be seen from the table, recipe No. 1 does not provide the necessary self-heating of the mixture and the coefficient of expansion and, as a result, the material has insufficient porosity and higher values of density and thermal conductivity. Recipe No. 7, due to the high silicon content, leads to excessive porosity with a nodule structure (pore size reaches 10 mm), which leads to a sharp decrease in strength characteristics.
Анализ теплофизических и механических характеристик заявленного материала показывает, что по уровню этих свойств он значительно превосходит известный материал-прототип.Analysis of the thermophysical and mechanical characteristics of the claimed material shows that in terms of these properties it significantly exceeds the known prototype material.
Таким образом, из приведенных данных видно, что предложенный материал имеет низкую плотность, высокую пористость, обладает низкой теплопроводностью и высокими механическими характеристиками и относится к классу негорючих огнеупоров.Thus, from the above data it is seen that the proposed material has a low density, high porosity, has low thermal conductivity and high mechanical characteristics and belongs to the class of non-combustible refractories.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136383/03A RU2263648C2 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | Refractory foamed carbon-containing material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003136383/03A RU2263648C2 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | Refractory foamed carbon-containing material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003136383A RU2003136383A (en) | 2005-05-20 |
| RU2263648C2 true RU2263648C2 (en) | 2005-11-10 |
Family
ID=35820335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003136383/03A RU2263648C2 (en) | 2003-12-17 | 2003-12-17 | Refractory foamed carbon-containing material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263648C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103387449A (en) * | 2013-07-16 | 2013-11-13 | 安徽瑞泰新材料科技有限公司 | An insulating refractory and a manufacturing method thereof |
| CN107434382A (en) * | 2017-06-26 | 2017-12-05 | 中肯控股有限公司 | Decorations sheet material and preparation method thereof |
| CN109485448A (en) * | 2018-11-29 | 2019-03-19 | 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 | A kind of SiC foam/carbon foam composite insulation material and preparation method thereof |
-
2003
- 2003-12-17 RU RU2003136383/03A patent/RU2263648C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103387449A (en) * | 2013-07-16 | 2013-11-13 | 安徽瑞泰新材料科技有限公司 | An insulating refractory and a manufacturing method thereof |
| CN107434382A (en) * | 2017-06-26 | 2017-12-05 | 中肯控股有限公司 | Decorations sheet material and preparation method thereof |
| CN109485448A (en) * | 2018-11-29 | 2019-03-19 | 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 | A kind of SiC foam/carbon foam composite insulation material and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003136383A (en) | 2005-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2214439T5 (en) | REFRACTORY ITEMS. | |
| US4814300A (en) | Porous ceramic shapes, compositions for the preparation thereof, and method for producing same | |
| CN100378027C (en) | Porous mullite ceramic materials and method for preparing same | |
| EP0677495B1 (en) | Nonhazardous pumpable refractory insulating composition | |
| CN105130468B (en) | A kind of flame-proof thermal insulation material and preparation method thereof | |
| CN101302111A (en) | Reactive liquid ceramics bonding agent | |
| CN101215158A (en) | Method for preparing lightweight magnesium-aluminum spinel raw material | |
| HU198432B (en) | Process for producing self carrying ceramic product of complex structure and self carrying ceramic product of complex structure | |
| JPH02502374A (en) | Porous ceramic shape, composition for producing the same, and method for producing the same | |
| US4963515A (en) | Lightweight hydrogel-bound aggregate shapes and process for producing same | |
| JP4714640B2 (en) | Manufacturing method of heat insulating gradient material | |
| CN108101480A (en) | A kind of preparation method of Anti-pressure aerated bricks | |
| US5206191A (en) | Method of producing refractory materials and their applications in the casting of corrosive alloys | |
| EP0639164B1 (en) | Ceramic products | |
| CN106431435A (en) | Porous periclase-forsterite multiphase material and preparation method thereof | |
| GB1602029A (en) | Method for making porous crushable core having an integral outer barrier layer | |
| RU2263648C2 (en) | Refractory foamed carbon-containing material | |
| Sakihama et al. | Microstructure development in porous calcium hexaluminate and application as a high-temperature thermal insulator: a critical review | |
| KR950005503B1 (en) | Porous ceramic complsite with dense surface | |
| JPH0688278A (en) | Fire resisting material for electrolytic cell, method for producing said fire resisting material and electrolytic vat using said fire resisting material | |
| RU2387623C2 (en) | Raw mix for production of porous, fireproof, heat insulation material | |
| Suvorov et al. | High-temperature heat-insulating materials based on vermiculite | |
| RU2263647C2 (en) | Heat-insulating foamed carbon-containing material | |
| JP3168445B2 (en) | Dense silica brick | |
| RU2592909C2 (en) | Porous silica-based material and portlandite for filling insulating brick with controlled structure and corresponding production method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171218 |