ЭЛАСТИЧНЫЙ ОГНЕУПОРНЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬ
ELASTIC REFRACTORY SEALANT

Изобретение относится к металлургии, а именно к эластичным огнеупорным уплотнителям. Применяются в литейном производстве для уплотнения и герметизации металлоразливочного оборудования, в частности для уплотнения стыков огнеупорных изделий при сифонной разливке металла, уплотнения кладки сводов нагревательных печей.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является эластичный огнеупорный уплотнитель по патенту Российской Федерации на изобретение за №2171242, опубл. 2001.07.27, МПК 7 С04В 35/035, 35/103, 35/58, 35/56, 35/532, 35/66, который содержит огнеупорный наполнитель и органическое связующее. Органическое связующее в данном огнеупорном уплотнителе представлено: безводным эластомером с мол. м. 100-300 тыс.; пластификатором в виде индустриального масла, вазелина или синтетических жирных кислот; антиадгезивом в виде парафиновых углеводородов, графитовой смазки; углеродсодержащим материалом в виде битума и/или технического углерода. А огнеупорный наполнитель представлен оксидными материалами, нитридами, карбидами, графитом или их смесями.
Основным недостатком этого эластичного огнеупорного уплотнителя является то, что при использовании указанного органического связующего материал данного уплотнителя начинает размягчаться и течь примерно при 200°С. При этом нарушается герметичность уплотнения и материал данного уплотнителя через щели стыка протекает в рабочее пространство. А это вызывает пустоты в месте расположения уплотнителя, а в случае прохождения через рабочее пространство струи металла, то и/или приводит к возможности зашлаковывания этой струи металла.
Другим недостатком этого эластичного огнеупорного уплотнителя является то, что при высоких (выше 200°С) температурах происходит выгорание органических компонентов (в виде безводного эластомера, индустриального масла, вазелина или синтетических жирных кислот, парафиновых углеводородов, графитовой смазки, битума и/или технического углерода) и огнеупорный наполнитель не образует спекшуюся однородную массу требуемой прочности, вследствие чего он рассыпается в порошок.
Также другим недостатком этого эластичного огнеупорного уплотнителя является его повышенная токсичность при выгорании углеродсодержащего материала в виде битума и/или технического углерода.
В основу изобретения положена задача создания эффективного эластичного огнеупорного уплотнителя путем исключения стадии размягчения его материала и возможности протекания его через щели стыка в рабочее пространство. А также путем образования при высоких температурах спекшейся однородной массы с огнеупорным наполнителем. А это позволит исключить появления пустот в месте расположения уплотнителя, а в случае прохождения через рабочее пространство струи металла, то и/или исключить возможность зашлаковывания этой струи металла. Кроме того, это также позволит снизить токсичность материала заявляемого эластичного огнеупорного уплотнителя.
Поставленная задача решается тем, что эластичный огнеупорный уплотнитель содержит огнеупорный наполнитель и органическое связующее. При этом органическое связующее представлено силиконовым герметиком при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Огнеупорный наполнитель
40,0-80,0
Силиконовый герметик
20,0-60,0.
Кроме того, 40,0-80,0 мас.% огнеупорного наполнителя представлено из следующего ряда материалов или их смесями: шамот, мулитокремнезем, мулит, корунд, периклазомагнезит, периклазохромит.
Использование силиконового герметика в качестве органического связующего позволяет исключить возможность образования пустот в месте расположения уплотнителя, а также возможное зашлаковывание струи металла, т.к. исключается стадия размягчения материала уплотнителя при температурах до 200°С и тем самым исключается возможность протекания его через щели стыка в рабочее пространство, в котором в последующем может протекать струя металла. Это объясняется тем, что полимеризация материала органического связующего в виде силиконового герметика происходит при комнатной температуре с обеспечением эластичности материала уплотнителя. При этом стадия размягчения силиконового герметика отсутствует - при высоких температурах, в частности при подаче струи металла, летучие силиконового герметика выгорают, а остающиеся компоненты обладают сходными физико-химическими свойствами с огнеупорным наполнителем, с которым и образуют спекшуюся массу. А такой технологический процесс с таким эластичным огнеупорным уплотнителем обеспечивает герметичность рабочих стыков при высокой температуре, в частности при разливке металла. Использование силиконового герметика с соотношением его количества в 20,0-60,0 мас.% позволяет выбрать оптимальное его количество в зависимости от конкретной технологической задачи и конкретно выбранного материала огнеупорного наполнителя. Кроме того, за счет использования силиконового герметика в качестве материала органического связующего обеспечивается значительное снижение токсичности при его выгорании за счет отсутствия токсичных компонентов в нем.
Использование в качестве огнеупорного наполнителя шамота, мулитокремнезема, мулита, корунда, периклазомагнезита, периклазохромита или их смесей позволяет выбрать необходимый огнеупорный наполнитель в зависимости от конкретной технологической задачи. Кроме указанных огнеупорных наполнителей с органическим связующим в виде силиконового герметика, могут использоваться и другие огнеупорные наполнители, например глиношамотные смеси. А использование огнеупорного наполнителя с соотношением его количества в 40,0-80,0 мас.% также позволяет выбрать оптимальное его количество в зависимости от конкретной технологической задачи.
Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.
Данная совокупность существенных признаков позволяет, по сравнению с прототипом, по эластичному огнеупорному уплотнителю обеспечить герметичность рабочих стыков, в частности при разливке металла. И соответственно позволяет исключить образование пустот в месте расположения уплотнителя, а в случае прохождения через рабочее пространство струи металла, то и/или исключить возможность зашлаковывания этой струи металла. Позволяет обеспечить при высоких температурах спекшуюся однородную массу эластичного огнеупорного уплотнителя. А также позволяет снизить токсичность материала заявляемого эластичного огнеупорного уплотнителя.
По мнению авторов заявляемое техническое решение отвечает критерию изобретения «новизна» и «изобретательский уровень», потому что совокупность существенных признаков, которые характеризуют заявляемый эластичный огнеупорный уплотнитель является новой и не вытекает из известного уровня техники.
Ниже приведены примеры конкретных составов компонентов предлагаемого эластичного огнеупорного уплотнителя.
Пример 1. Взятые в предпочтительном количестве органическое связующее в виде силиконового герметика с 40,0-65,0 мас.% и огнеупорный наполнитель в виде шамота с 55,0-60,0 мас.% смешивают до образования однородной массы. Далее эластичному огнеупорному уплотнителю придают необходимую форму, например в виде замкнутой кольцеобразной формы, и отверждают при комнатной температуре. Эластичный огнеупорный уплотнитель готов к использованию.
Пример 2. Взятые в предпочтительном количестве органическое связующее в виде силиконового герметика с 35,0-40,0 мас.% и огнеупорный наполнитель в виде мулитокремнезема или муллита, или корунда, или периклазомагнезита с 60,0-65,0 мас.% смешивают до образования однородной массы. Далее эластичному огнеупорному уплотнителю придают необходимую форму, например в виде замкнутой кольцеобразной формы, и отверждают при комнатной температуре. Эластичный огнеупорный уплотнитель готов к использованию.
Пример 3. Взятые в предпочтительном количестве органическое связующее в виде силиконового герметика с 20,0-25,0 мас.% и огнеупорный наполнитель в виде периклазохромита с 75,0-80,0 мас.% смешивают до образования однородной массы. Далее эластичному огнеупорному уплотнителю придают необходимую форму, например в виде замкнутой кольцеобразной формы, и отверждают при комнатной температуре. Эластичный огнеупорный уплотнитель готов к использованию.
Указанные выше примеры эластичных огнеупорных уплотнителей используют следующим образом.
Например, как показано на чертеже, при сифонной разливке стали. В стыки огнеупорных изделий 1-2 располагают эластичный огнеупорный уплотнитель 3. Далее при прохождении струи металла по каналам 4 (по рабочему пространству) огнеупорных изделий 1-2 под действием высокой температуры органическое связующее в виде силиконового герметика в эластичном огнеупорном уплотнителе 3, минуя стадию его размягчения, выгорает, а огнеупорный наполнитель спекается. При этом образуется качественное уплотнение стыка огнеупорных изделий 1-2, без выдавливания материала эластичного огнеупорного уплотнителя 3 из этого стыка огнеупорных изделий 1-2. Также при выгорании органического связующего в виде силиконового герметика токсичность выделяемых при этом летучих значительно снижена по сравнению с известными эластичными огнеупорными уплотнителями.
В качестве органического связующего может использоваться как однокомпонентный силиконовый герметик (с отверждением при комнатной температуре под действием влажности воздуха), так и двухкомпонентный (с отверждением при комнатной температуре под действием катализаторов).
Эластичный огнеупорный уплотнитель также может использоваться для уплотнения швов огнеупорной кирпичной кладки, в частности при кладке сводов нагревательных печей. А также использоваться в других применениях, где требуется заделка стыков огнеупорных изделий с исключением возможности выдавливания материала эластичного огнеупорного уплотнителя из этих стыков.
Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной отрасли техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации, и компоненты можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний по этому изобретению.
Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения «промышленная применимость» подтверждается указанными примерами выполнения эластичного огнеупорного уплотнителя. Изобретение базируется на экспериментальных данных, которые могут быть многократно выполнены, в том числе в промышленных условиях.