RU2184712C2

RU2184712C2 - Raw material mixture for production of heat- insulating material

Info

Publication number: RU2184712C2
Application number: RU2000107725A
Authority: RU
Inventors: А.П. Назаров; Е.В. Низовцев; В.Г. Кокоулин; Г.И. Кадышева; Н.А. Иванова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "КраМЗ"
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: production of heat-insulating materials and articles on base of calcium silicates for manufacture of heat-insulated technological equipment for casting non- ferrous metals and high-temperature aluminum-based master alloys. SUBSTANCE: raw material mixture for production of heat-insulating material contains the following components, mass-%: slaked lime, 19.3 to 27.8; amorphous silicon- containing component, 25.7 to 37.2; arfvedsonite of dry concentration which is just mixture of loose long and short fibers at moisture content and content of fibers at length exceeding 12.7 mm 80 mass-%, 35/0 to 55/0. Proposed mixture possesses homogeneous structure and absence of admixtures excludes arising of centers of mechanical stresses and early cracks, thus making it possible to obtain material at enhanced mechanical strength and heat resistance. Service life of technological equipment made from material on base of proposed mixture increases by 2 to 2.5 times. EFFECT: improved physico- mechanical properties of heat-insulating material due to enhanced temperature stability, reduced hygroscopicity and enhanced thermal stability and mechanical strength of various articles made from this mixture. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов и изделий на основе силикатов кальция, предназначенных для изготовления различных изделий для теплоизоляционной, технологической оснастки при разливке цветных металлов и высокотемпературных лигатур на основе алюминия. The invention relates to the production of heat-insulating materials and products based on calcium silicates, intended for the manufacture of various products for heat-insulating, technological equipment when casting non-ferrous metals and high-temperature alloys based on aluminum.

Известная (RU 2057738 С1, С 04 В 28/18, 25.03.1993) смесь для изготовления теплоизоляции, включающая, мас.%:
Известь, рассчитанная на СаО - 4-10
Кремнеземистый компонент, рассчитанный на SiO₂ - 6-12
Наполнитель (смесь волла- стонита кристаллической структуры с волластонитом аморфной структуры) - Остальное
Недостатком известной смеси является низкая температуростойкость.Known (RU 2057738 C1, C 04 B 28/18, 03/25/1993) mixture for the manufacture of thermal insulation, including, wt.%:
Lime calculated for CaO - 4-10
Siliceous component calculated on SiO ₂ - 6-12
Filler (a mixture of wollastonite crystalline structure with wollastonite amorphous structure) - The rest
A disadvantage of the known mixture is low temperature resistance.

Наиболее близким техническим решением является сырьевая смесь (SU 571464 А, С 04 В 28/18, 10.10.1977), включающая, мас.%:
Известь гашеная - 20-28
Земля диатомовая - 28-37
Щелочь - 05-10
Амфибол-асбест - Остальное
Недостатком известной смеси является низкая температуростойкость, повышенная способность сорбировать влагу из окружающей среды, невысокая термическая стойкость и механическая прочность, что снижает ее теплоизоляционные свойства и значительно сокращает эксплуатационную стойкость при контакте с алюминиевыми расплавами и исключает возможность использования при разливке высокотемпературных лигатур на основе алюминия.The closest technical solution is the raw material mixture (SU 571464 A, C 04 B 28/18, 10/10/1977), including, wt.%:
Slaked lime - 20-28
Diatomaceous earth - 28-37
Alkali - 05-10
Amphibole Asbestos - Else
A disadvantage of the known mixture is low temperature resistance, increased ability to absorb moisture from the environment, low thermal resistance and mechanical strength, which reduces its heat-insulating properties and significantly reduces the operational stability upon contact with aluminum melts and excludes the possibility of using high-temperature aluminum alloys during casting.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение физико-механических свойств теплоизоляционного материала путем повышения температуростойкости, снижения гигроскопичности и повышения термической стойкости и механической прочности различных изделий из сырьевой смеси. The objective of the invention is to improve the physico-mechanical properties of the insulating material by increasing the temperature resistance, reducing hygroscopicity and increasing the thermal resistance and mechanical strength of various products from the raw material mixture.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая смесь, включающая известь гашеную, аморфный кремнесодержащий компонент и асбест, в качестве асбеста содержит арфведсонит сухого обогащения, представляющий собой смесь рыхлых длинных и коротких волокон с влажностью не более 3% с содержанием волокон длиной более 12,7 мм 80 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Известь гашеная - 19,3-27,8
Аморфный кремнесодержащий компонент - 25,7-37,2
Арфведсонит сухого обогаще- ния - 35,0-55,0
Арфведсонит сухого обогащения представляет смесь рыхлых длинных и коротких волокон с влажностью не более 3%. Массовая доля волокон длиной более 12,7 мм составляет 80%. Такое состояние волокон, а также их длина препятствуют образованию и распространению трещин, усиливают армирующее действие арфведсонита в материале, которое выражается в повышении прочности теплоизоляционного материала на изгиб и на сжатие до 200-240 кг/см², и в значительной степени снижают усадочные явления при гидротермальной и термической обработке смеси, что увеличивает термическую стойкость изделий. Природной особенностью арфведсонита является его высокая теплостойкость при нагревании и способность выдерживать, не разрушаясь и не снижая механической прочности, воздействие температур до 950-1000^oС, что позволяет использовать теплоизоляционный материал на основе арфведсонита при разливке высокотемпературных алюминиевых лигатур.The problem is achieved in that the raw mixture, including slaked lime, amorphous siliceous component and asbestos, contains asbestos dry enriched arfvedsonite, which is a mixture of loose long and short fibers with a moisture content of not more than 3% with a fiber content of more than 12.7 mm long 80 wt.%, In the following ratio of components, wt.%:
Slaked lime - 19.3-27.8
Amorphous siliceous component - 25.7-37.2
Dry enriched arfvedsonite - 35.0-55.0
Dry enrichment arfvedsonite is a mixture of loose long and short fibers with a moisture content of not more than 3%. The mass fraction of fibers longer than 12.7 mm is 80%. This condition of the fibers, as well as their length, prevents the formation and propagation of cracks, reinforces the reinforcing effect of arfvedsonite in the material, which is expressed in increasing the strength of the heat-insulating material in bending and compression to 200-240 kg / cm ² , and significantly reduce shrinkage during hydrothermal and heat treatment of the mixture, which increases the thermal stability of the products. A natural feature of arfvedsonite is its high heat resistance when heated and the ability to withstand, without collapsing and without reducing mechanical strength, temperatures up to 950-1000 ^o С, which allows the use of arfvedsonite-based heat-insulating material when casting high-temperature aluminum alloys.

Для изготовления образцов и изделий из теплоизоляционного материала было приготовлено несколько составов сырьевой смеси (таблицы 1). For the manufacture of samples and products from heat-insulating material, several compositions of the raw mix were prepared (table 1).

Способ осуществляли следующим образом:
Арфведсонит сухого обогащения подвергали распушке в шаровой мельнице периодического действия в течение 10-15 минут. В смесителе пропеллерного типа готовили известково-кремнеземистое связующее на основе предварительно полученного известкового молока и диатомового шликера, взятых в соответствии с процентным содержанием компонентов в смеси, затем все компоненты гомогенизировали в течение 10-15 минут в смесителе. Готовую смесь подавали в вакуумные пресс-формы, в которых массу обезвоживали и прессовали изделия. Готовые изделия подвергали сушке при комнатной температуре, гидротермальной обработке и термообработке при температуре 560^oС.The method was carried out as follows:
Dry enrichment arfvedsonite was subjected to fluffing in a batch ball mill for 10-15 minutes. In a propeller-type mixer, a lime-siliceous binder was prepared on the basis of previously obtained lime milk and diatom slurry, taken in accordance with the percentage of components in the mixture, then all components were homogenized for 10-15 minutes in the mixer. The finished mixture was fed into vacuum molds, in which the mass was dehydrated and pressed products. The finished product was subjected to drying at room temperature, hydrothermal treatment and heat treatment at a temperature of 560 ^o C.

Свойства полученных материалов были исследованы на образцах 59х50х50 мм в лабораторных условиях и в качестве нижних тепловых насадок в условиях промышленного литья алюминиевых сплавов и лигатурного прутка. The properties of the materials obtained were studied on samples 59x50x50 mm in laboratory conditions and as lower heat nozzles in industrial casting of aluminum alloys and ligature rods.

Результаты исследований представлены в таблице 2. The research results are presented in table 2.

Из представленных результатов следует, что материал, полученный из предлагаемой смеси, обладает повышенной механической прочностью и термостойкостью, низкой гигроскопичностью, высокой температурой применения материала в условиях промышленной эксплуатации. Предлагаемая смесь отличается от прототипа однородностью структуры. Отсутствие примесей исключает возникновение центров механических напряжений и раннего появления трещин. Критическая температура применения обеспечивает длительную прочность материала в контакте с алюминиевыми сплавами, а также возможность его использования при отливке высокотемпературных алюминиевых лигатур. Промышленные испытания показали, что срок службы технологической оснастки из предлагаемого материала увеличен в 2-2,5 раза. From the presented results it follows that the material obtained from the proposed mixture has increased mechanical strength and heat resistance, low hygroscopicity, high temperature of the material in industrial use. The proposed mixture differs from the prototype in the uniformity of the structure. The absence of impurities excludes the occurrence of centers of mechanical stress and the early appearance of cracks. The critical temperature of the application provides long-term strength of the material in contact with aluminum alloys, as well as the possibility of its use in the casting of high-temperature aluminum alloys. Industrial tests have shown that the service life of tooling from the proposed material is increased by 2-2.5 times.

Claims

The raw material mixture for the production of heat-insulating material, including slaked lime, amorphous silicon-containing component and asbestos, characterized in that asbestos it contains dry enrichment arfvedsonite, which is a mixture of loose long and short fibers with a moisture content of not more than 3%, with fiber content longer than 12.7 mm 80 wt. %, in the following ratio of components, wt. %:
Slaked lime - 19.3 - 27.8
Amorphous siliceous component - 25.7 - 37.2
Dry enrichment arfvedsonite - 35.0 - 55.0