Карборундовые изделия

Недвижимость во Франции

Основной составной частью карборундовых изделий является карбид кремния SiC — карборунд. Карборунд отличается высокой огнеупорностью, твердостью 9,5— 3,75 по Моосу, теплопро­водностью и низким коэффициентом термического расширения.
Поэтому его используют при изготовлении высококачественных огнеупорных изделий, к которым предъявляются повышенные требования в отношении температуры деформации под нагрузкой 2 кг/см2 (1750—1850°), термической устойчивости и теплопровод­ности (в 5—10 раз выше теплопроводности других огнеупорных материалов), механической прочности (в 10—12 раз прочнее шамотных изделий).
Карборундовые огнеупорные изделия хорошо сопротивляются действию расплавленного кремнезема, но плохо противостоят действию расплавленные основных шлаков, окисей железа, никеля и марганцл, расплавленных металлов (железа, никеля, кобальта, марганца и алюминия). Огнеупорные изделия из карборунда изготовляют на связке из огнеупорной глины, растворимого стекла, органических веществ (сульфитно-спирто­вой барды, кремнеорганических соединений, сахарозы и пр.).

Обжигают такие изделия при высоких температурах.

Карборунд — искусственный минерал, который получается путем нагревания смеси чистого кварцевого песка (не менее 97%  SiO2) и богатого углеродом кокса в электрических печах сопротивления. Реакция образования карборунда, представляю­щего собой химическое соединение углерода и металлического кремния, протекает в две фазы:

SiO2 + 2C = Si + 2CO ;         Si + С = SiC
пары                пары         карборунд
Для смеси берут почти стехиометрические соотношения компонентов при небольшом избытке углерода и, кроме того, добавляют 5—10% мелких древесных опилок и 1—2% поваренной соли. Опилки сообщают массе необходимую пористость при выделении окиси углерода.

Глину рекомендуется вводить в виде шликера, разжиженного электролитом (растворимое стекло, сода и пр.).

Формуются изделия в стальных формах ручной набивкой или (особенно при большом содержании карборунда и незначительном количестве связующей пластичной глины) пневматическим трамбованием в стальных разборных формах, либо прессованием на гидравлических прессах.

Читайте также  Глинисто-графитовые огнеупоры

Влажность массы 4—6%. Некоторые изделия отливают в гипсовых формах. Сформованные изделия сушат при температуре до 80° в туннельных или других сушилках; при этом используют отходящее тепло обжигательных печей. Сушка изделий, содержащих большой процент карборунда, длится недолго.

Для обжига используют камерные печи с обратным пламенем, газокамерные, а также туннельные печи. Во избежание окисления карборунда изделия с повышенным его содержанием (более 85%) обжигают в капселях с засыпкой кварцевым песком, коксом или графитом.

Температура обжига изделий — 1400—1500°. Чем больше карборунда в изделиях, тем выше температура обжига.
Далее приводятся пористость и химический состав различных карборундовых огнеупорных изделий.

Пористость объемная, % ……. 34,1 —18,9
химический состав, %:
SiO2…………… 8,02—38,76
SiC……………. 91,51—48,35
А12з…………… 0,20—11,65
Fe2O3…………… 0,65— 1,97
потери при прокаливании….. 0,17— 0,1.

В табл. 77 содержатся результаты испытаний огнеупорных материалов, содержащих карборунд. Предел прочности при сжатии огнеупорных изделий (при обыкновенной температуре) из карборунда с 20% огнеупорной глины: при 20° —415 кг/см2 при 800° —425 кг/см2, при 1000°— 585 кг/см2, при 1300°—150 кг/см2, при 1500°—70 кг/см2. Предел прочности на изгиб при 20° — 300 кг/см2, а при 1350° — 325 кг/см2.
А. Н. Новиковым получены карборундовые огнеупоры на неорганических связках. Наибольшую прочность имели изделия на глиняной связке (предел прочности при сжатии 484—578 кг/см2). Наиболее высокая температура деформации под нагрузкой 2 кг/см2 была у изделий на баритовой связке. Самую высокую термическую устойчивость имели изделия на глиняной связке, а наименьшую — на магнезиальной. С повышением температуры обжига с  1300  до 1500° и прессового давления увеличивается теплопроводность изделий.

Карборунд применяют для изготовления огнеупорных плит, муфелей для туннельных печей, капселей для футеровки пода коксовых печей, в которых при высокой температуре материалы подвергаются сильному механическому воздействию и пр.

Читайте также  Огнеупорные бетоны

Карборунд в сочетании со связующим веществом используют в качестве защитных обмазок шамотных футеровок, муфелей и т. п. Материалы из карборунда широко применяются в электрической промышленности для изготовления высокоомных сопротивлений для электрических печей.

Большое применение в промышленности и лабораториях находят так называемые силитовые нагревательные стержни. Большие работы по изготовлению силитовых стержней выполнены Ленинградским институтом огнеупоров. Силитовые стержни изготовляют из смеси порошкообразного карборунда, металлического кремния и глицерина (смолы или вара, или других, выделяющих углерод, связующих веществ).

Массу прессуют и затем обжигают в газовой среде СО2 или СО (температура обжига до 1700°,. т. е. до размягчения кремния). На 100 вес. ч. карборунда берут 4—8 вес. ч. кремния и 2—3 вес. ч. связующего вещества (смолы, вара или др.).

По данным К. А. Караянопуло, нагревальные стержни готовят из смеси тонко измельченного (проходит через сито 4900 отв/см2) зеленого карборунда (№ 120 и 150) (50 вес. ч.), металлического кремния той же крупности (25 вес. ч.). Компоненты тщательно перемешивают всухую, а затем смесь смачивают распущенным в воде пектиновым клеем и обрабатывают под бегунами. Стержни формуют в ленточном прессе или набивным способом. После сушки изделия обтачивают на шлифовальном круге. Обжигаются стержни при температуре около 1500° в течение 16 час. с двухчасовой выдержкой при этой температуре. В одном муфеле обжигают до 40 стержней длиной 320 м,
Высококачественные огнеупорные материалы получаются из смеси карборунда и муллита или карборунда и корунда. В качестве связки применяют огнеупорную пластичную глину в количестве 20—30%. Отпрессованные изделия обжигают при температуре 1500°.
Предел прочности при сжатии полученных огнеупоров—около 1300 кг/см2, объемный вес—2,42. Начало деформации под нагрузкой 2 кг/см2—выше 1750°, огнеупорность—выше 1900°.

Читайте также  Канализационные трубы

3 (Al23·2Si02)+ 12C = 4 SiC + ЗА12 03·2 Si02 + 8CO

Образовавшийся карборунд находится в аморфном состоянии. При дальнейшем повышении температуры реакция протекает согласно уравнению:

3Al23·2SiO2 + 6С = 2 SiG + ЗА183 +4СО.